花谷歌的錢來造自己的開源芯片？

在之前的一系列開源造芯報道中，我們已經多次談及了谷歌正在開展一個開源社區的半導體項目OpenMPW，幫助開發者將自己的開源芯片設計成功流片，今天我們就來深度剖析下這一項目。該項目中，谷歌選擇了與SkyWater代工廠和Efabless合作，提供一份完全開源的PDK和相關工具鏈。OpenMPW為用戶提供的是SkyWater的130nm工藝，雖然看似沒那么先進，但足以完成不少開源芯片的設計目標了。

MPW的由來

其實對于開源/獨立項目開發者，或是高校師生來說，一般都不會有足夠的財力去完成芯片流片，為了節省成本，MPW應運而生。MPW，也就是多項目晶圓，這類生產方式就是將多個相同工藝的集成電路設計放在同一晶圓上流片，代工廠制造完成后即可得到不同的樣片，方便工程師進行進一步的驗證。這種操作大大降低了制造成本，多用于高校研究項目流片和芯片初創企業的驗證，而不會用于商用芯片的量產。

以坐落在美國科羅拉多州的一家小公司MuseSemiconductor為例，他們的Cybershuttle MPW可以獨家提供臺積電的工藝。Muse聲稱支持臺積電的所有工藝的正常流片，不過對于專注于減少成本的MPW來說，他們指出16nm到180nm更受用戶歡迎。至于5nm、7nm之類的先進工藝，其產能主要還是用于臺積電的大客戶項目，而且價格不菲，所以用上這類工藝的MPW并不算多。

真有這么好的事，那么參與這類項目就能讓臺積電幫我完成流片了，還能用到5nm工藝？當然沒有那么簡單，這類MPW項目也不是做慈善，我們還是拿Muse的MPW項目來舉例。參與這類MPW項目需要簽署兩份協議，一份是互相保密協議，第二份則是Muse、臺積電和客戶的三向保密協議。只有簽署了這些協議，用戶才能用到臺積電的PDK、設計規則說明。如果你想要用到臺積電自己的IP，比如標準單元庫、I/O庫和內存的話，還要再簽署一份技術使用總協議。所以啊，如果你手頭是一個開源項目的話，與這類MPW項目往往是八字不合的。

臺積電MPW定價 / MuseSemiconductor

不僅如此，雖說MPW的項目意在為初創公司和高校研究人員減少成本，但哪怕稍稍先進一點的工藝也不便宜，比如Muse的MPW給臺積電28nm的定價就是13000美元/mm2。如此看來哪怕是2mmx2mm的小封裝尺寸芯片，要想流片也得花一筆不小的錢。當然了，這個價格也會隨著代工成本的波動而變化，在2018年同樣工藝的定價可是14000美元/mm2，至于16nm這樣的成熟工藝的話，2020年的價格是24000美元/mm2，現在已經漲到了26500美元/mm2，可見如今成熟工藝的成本已經有所降低，但先進工藝由于產能有限和材料/制造設備成本的提高，反倒還加價了。

OpenMPW，真有免費的午餐？

谷歌近日在其開發者平臺正式上線了OpenMPW的頁面，而項目本身已經進行到了第六期，6月8日也是第六期提交設計的截止日期，如果對此感興趣的話可以等待下一期。提交的開源設計項目也都多種多樣，既有圣迭戈加州大學的研究項目，也有芯片設計視頻教程制作者的實操項目，甚至還有土耳其政府下集成電路設計實驗室的項目，具體設計也是RISC-V芯片、FPGA、8位CPU、存內計算芯片應有盡有。

OpenMPW第五期部分項目 / Efabless

從商用角度來看，這些項目的實現價值可能不高，但若是從開源研究的角度來看，OpenMPW給到了一個從理論、設計到驗證的機會。對于學習集成電路設計的學生來說，這可能是他們在參加工作之前拿到自己設計芯片的一次寶貴機會。

OpenMPW提供的開源工具鏈 / 谷歌

當然了，在OpenMPW接受你的設計之前，還要進行一定的預檢查，確保滿足要求。比如該項目所用到的第三方IP和對應的正確授權，GDSII和網表文件，以及DRC檢查等，OpenMPW提供的工具中也有OpenLane這樣的軟件幫你實現自動化的RTL到GDSII流程。

MPW雖然降低了成本，但生產芯片可不是憑空造的，在OpenMPW中，這筆錢由誰出呢？之所以SkyWater和Efabless愿意開展該項目，當然也是因為有谷歌的資助。芯片從晶圓制造到封裝的所有費用都由谷歌承包了，連運費都一并算在內，可以稱得上是真免費的午餐了。不過如果是運到美國之外的話，如果產生了關稅費用還是得由用戶承擔的。唯一的缺陷可能也就是流片周期要長于Muse這類商用MPW項目了，這也是為何從去年到現在才進行了六期的原因，而Muse的Cybershuttle由于可用工藝多，基本上可以保證每月都有流片，

由于這是美國本土代工廠SkyWater造出來的芯片，用戶也還是需要簽訂協議的。不過別擔心，這里的協議并非臺積電等大廠的保密協議，而是一些簡單的用戶協議，以及出口協議而已，比如依照用戶設計造出來的芯片沒有受到美國出口管制之類的。

不過都已經是開源設計了，再加上130nm的工藝，怎么也不會被出口管制給約束吧？如果是初創公司考慮OpenMPW的話，也一定要注意一點，那就是該項目是僅支持開源項目的，商用許可證的設計是不會通過的，如果所在公司內有合適的練手開源項目的話，也可以試一試。