開源EDA打造商用芯片是否已經(jīng)可行？

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/周凱揚(yáng)）自***使得半導(dǎo)體制造工藝飛速進(jìn)步以來，IC設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度就在不斷提升，與此同時也對EDA工作流提出了更高的要求。然而正如其他用途的商用軟件一樣，開源工具也開始在芯片設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域冒頭，甚至實(shí)現(xiàn)了不少突破與創(chuàng)新。但開源EDA工具的出現(xiàn)，也讓不少設(shè)計(jì)者心存疑慮，這類軟件究竟是否可以用于商用芯片的開發(fā)，還是說只能用于驗(yàn)證或?qū)W術(shù)研究等等？

開源EDA設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

隨著RISC-V這一開源架構(gòu)的推出，市面上已經(jīng)涌現(xiàn)出越來越多的開源開發(fā)工具，供設(shè)計(jì)者嘗試，甚至推出了開源PDK和持續(xù)的MPW計(jì)劃，讓這些開源設(shè)計(jì)得以免費(fèi)成功流片。比如國內(nèi)的RIOS實(shí)驗(yàn)室就基于開源EDA，打造了GreenRio這一開源RISC-V處理器。GreenRio 1.0參與了Efabless OpenMPW-7項(xiàng)目，在SkyWater的130nm工藝下，實(shí)現(xiàn)了7級流水線、雙發(fā)射亂序處理器的設(shè)計(jì)。

而GreenRio 2.0在1.0版本上做了改進(jìn)，支持RV64ICMA ISA和Zicsr、Zifencei等擴(kuò)展，同時結(jié)合最新版的OpenLane，單個CPU流水線的門數(shù)略大于230K，在15.87mm2的面積下實(shí)現(xiàn)了25MHz的主頻，展示了即便是利用開源EDA，依然可以實(shí)現(xiàn)高性能處理器的設(shè)計(jì)。

在這樣的大趨勢下，就連云服務(wù)廠商也開始加入進(jìn)來。比如亞馬遜AWS的合作伙伴之一，提供優(yōu)化服務(wù)nCloud，就與Efabless達(dá)成了合作，對其集成電路設(shè)計(jì)平臺Open Galaxy EDA進(jìn)行現(xiàn)代化改造，提高效率、擴(kuò)展性和安全性并優(yōu)化成本。比如可將OpenLane RTL到GDSII的工作流打造成Docker容器，從而直接部署在云端運(yùn)行，減少了Linux配置的麻煩。

從開源到商用

看似開源EDA已經(jīng)可以走通芯片設(shè)計(jì)全流程了，最后就是關(guān)鍵的商用了。開源EDA在商用芯片的設(shè)計(jì)上仍有不少阻礙，就拿PDK為例。固然開源PDK的存在可以幫助實(shí)現(xiàn)真正的流片，但這些開源PDK對應(yīng)到實(shí)際的晶圓廠時，所用到的工藝往往并不提供較大規(guī)模的量產(chǎn)產(chǎn)能。

比如OpenRoad除了支持格芯GF180和Skywater130這兩大開源PDK外，也提供了部分先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)專有PDK的支持，諸如TSMC65、GF12、Intel22和Intel16等等，最終可以用于正式量產(chǎn)的，可能也只有這些專有PDK。

其次，Greenrio項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)也指出，開源PDK缺乏用于時序優(yōu)化的工藝偏差和關(guān)鍵參數(shù)，也存在一定的bug。且相對那些專有EDA來說，開源EDA還不夠完善，需要進(jìn)一步的優(yōu)化，比如無法實(shí)現(xiàn)更高的PPA，更高的核心利用和單元密度等。但開源EDA也不是一無是處，除了開源特性以外，開源EDA在邏輯綜合的時間上更具優(yōu)勢。

寫在最后

從以上案例可以看出，依靠開源EDA完成商用芯片的設(shè)計(jì)，已經(jīng)不再是癡人說夢，甚至可以用于更高的制造工藝。但要說真正打通開源制造流程的話，仍有一定的差距。畢竟大部分晶圓廠的首要目標(biāo)依然放在大規(guī)模量產(chǎn)和商用上，只有少數(shù)廠商會拿出成熟工藝來做開源項(xiàng)目，但往往也不是用來走量的。不過我們無法否認(rèn)開源設(shè)計(jì)工具的潛力，尤其是在開源社區(qū)的推動下，開源設(shè)計(jì)工具會先一步走向成熟，甚至更快用上一些AI技術(shù)，去突破硬件創(chuàng)新的極限。