開源EDA打造商用芯片是否已經(jīng)可行？

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/周凱揚）自***使得半導體制造工藝飛速進步以來，IC設計的復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計與制造領域冒頭，甚至實現(xiàn)了不少突破與創(chuàng)新。但開源EDA工具的出現(xiàn)，也讓不少設計者心存疑慮，這類軟件究竟是否可以用于商用芯片的開發(fā)，還是說只能用于驗證或學術研究等等？

開源EDA設計現(xiàn)狀

隨著RISC-V這一開源架構的推出，市面上已經(jīng)涌現(xiàn)出越來越多的開源開發(fā)工具，供設計者嘗試，甚至推出了開源PDK和持續(xù)的MPW計劃，讓這些開源設計得以免費成功流片。比如國內的RIOS實驗室就基于開源EDA，打造了GreenRio這一開源RISC-V處理器。GreenRio 1.0參與了Efabless OpenMPW-7項目，在SkyWater的130nm工藝下，實現(xiàn)了7級流水線、雙發(fā)射亂序處理器的設計。

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

在這樣的大趨勢下，就連云服務廠商也開始加入進來。比如亞馬遜AWS的合作伙伴之一，提供優(yōu)化服務nCloud，就與Efabless達成了合作，對其集成電路設計平臺Open Galaxy EDA進行現(xiàn)代化改造，提高效率、擴展性和安全性并優(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)可以走通芯片設計全流程了，最后就是關鍵的商用了。開源EDA在商用芯片的設計上仍有不少阻礙，就拿PDK為例。固然開源PDK的存在可以幫助實現(xiàn)真正的流片，但這些開源PDK對應到實際的晶圓廠時，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，也提供了部分先進工藝節(jié)點專有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項目團隊也指出，開源PDK缺乏用于時序優(yōu)化的工藝偏差和關鍵參數(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，需要進一步的優(yōu)化，比如無法實現(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完成商用芯片的設計，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目，但往往也不是用來走量的。不過我們無法否認開源設計工具的潛力，尤其是在開源社區(qū)的推動下，開源設計工具會先一步走向成熟，甚至更快用上一些AI技術，去突破硬件創(chuàng)新的極限。