Google的开源PDK里面都有啥？尝鲜版长这样！

Google在近期搞了个芯片业的大新闻，也就是和工艺代工厂SKYWATER合作，开源了后者的Sky130 Hybrid 180nm/130nm 的PDK（Process Design Kit）来免费给任何人使用。不仅如此，Google还打算首批征集最多40个设计来'免费'帮助大家流片。

在这里简单介绍一下PDK是什么。一般来说芯片在设计之初就需要从代工厂获取相关的工艺信息，包括但不限于：设计规则文档和文件、晶体管spice仿真库、各种EDA工具所需要的tech文件、standard cell以及IP的各类库文件(verilog, gds, cdl, lef, lib, spice)等。其中部分可能由第三方IP公司提供，但是绝大部分都可以从代工厂获得。这些东西的获取一般都不是无偿的，会花费相当大的费用，即使是很老的工艺也可能至少需要几千刀，对很多小公司、研究机构和个人研究者相当不友好。流片费用更不用说，比PDK的费用只多不少，因此整体上的芯片设计和流片门槛比较高。

本次开源的PDK工艺虽然不先进，但是个人认为对整个行业来说意义不小，尤其是对研究机构和个人来说，能够拿到真正可以流片的PDK可以使大家可以把自己的很多想法付诸实践，更重要的是此PDK支持开源layout工具，进一步减轻了开发者的负担。

那么这次的PDK包含了哪些内容呢？首先本工艺的基本信息如下：

我这边已经开始尝试获取它。不过由于本次PDK不仅包含工艺文件和文档，还包含不同类standard cell的各种库文件，目测文件量不小于20G，目前还没有完全下载完，不过已经可以尝尝鲜看看里面有什么东西了。该PDK放在github上托管，任何人都可以下载，其git下来的顶层目录结构如下：

不过由于库文件太大，没法放在一个repository中，因此要获取全部的文件还要再多花几步。进入到libraries下面，可以看到次级目录中standard cell库文件的目录：

drwxr-xr-x 1 yanfuti 197121 0 7月  10 21:32 libraries/sky130_fd_sc_hd/latest
drwxr-xr-x 1 yanfuti 197121 0 7月  10 21:32 libraries/sky130_fd_sc_hdll/latest
drwxr-xr-x 1 yanfuti 197121 0 7月  10 21:32 libraries/sky130_fd_sc_hs/latest
drwxr-xr-x 1 yanfuti 197121 0 7月  10 21:32 libraries/sky130_fd_sc_ls/latest
drwxr-xr-x 1 yanfuti 197121 0 7月  10 21:32 libraries/sky130_fd_sc_ms/latest

进入到每个目录下的latest后，分别下载下来有以下几种文件：

cd sky130_fd_sc_hd/latest
ll
drwxr-xr-x 1 yanfuti 197121     0 7月  10 22:09 cells
-rw-r--r-- 1 yanfuti 197121 11560 7月  10 22:09 LICENSE
drwxr-xr-x 1 yanfuti 197121     0 7月  10 22:09 models
-rw-r--r-- 1 yanfuti 197121   221 7月  10 22:09 README.rst
drwxr-xr-x 1 yanfuti 197121     0 7月  10 22:09 tech
drwxr-xr-x 1 yanfuti 197121     0 7月  10 22:09 timing

其中cells包含每个standard cell的各种格式的库文件，如verilog, lef, gds, cdl, test_model。models目录下包含了几种类型的DFF所需要的verilog/system verilog model。tech目录下面包含的是tech lef。timing目录下则是各种PVT条件下的.lib.json，至于.lib文件在哪里，这个我还在下载，由于文件过大，需要额外的步骤才能获取。

除了工艺库，还有对开源layout工具'Magic'的setup文件和tech文件。这个工具我个人没听过也没用过，不作详述。除此之外，还有一些IP的库文件也包含其中。

magic/		magic techfiles, startup file, PDK script, and key binding script.
netgen/		netgen setup file
qflow/		qflow scripts and graywolf setup files.
klayout/	setup files for klayout
openlane/	setup files for openlane

sky130_fd_io/			Standard I/O
sky130_fd_pr_base/		Primitive devices w/fixed layout
sky130_fd_pr_rf/		RF primitive devices w/fixed layout
sky130_fd_pr_rf2/		Additional RF primitive devices w/fixed layout

本来以为rf*类的文件是register file类的memory，但是细看应该是混合信号用到的RF。不过本次PDK的目标设计主要是入门级数字和混合信号设计，因此有这些IP也不奇怪。

尽管如此，我翻了一遍没有在里面发现memory compiler，PLL等SoC设计需要的IP，而且也没有商业APR工具所需的工艺文件如ICC/ICC2的.tf和.tluplus或者itf, StarRC用的.nxtgrd, QRC用的.qrcTechFile或者ict/cap table等，更没有IR-Drop和EM分析所需的工艺文件和DRC/LVS/Antenna/ESD分析验证的rule deck，略微有点失望。整体看下来数字设计的话暂时只能跑跑DC综合，如果带memory的话只能用register搭，芯片规模比较受限。

后面我会继续深挖PDK的内容给大家带来更多信息，同时我也会持续关注它的官方更新和后续消息，毕竟这个只是试试水，如果反应好的话Google表示还有可能继续开源更多东西。这个PDK完全下载好之后如果大家也有兴趣我会想办法分享给大家，敬请期待。