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开源硬件?
SkyWater Technology正在与谷歌的公共部门部门合作，为前者的90纳米完全耗尽硅绝缘体互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺技术提供开源能力。
来源:executivebiz.com
多年来，人们一直怀疑这个概念能否与目前主导市场的专有工具和知识产权(IP)竞争，现在开源形式的硬件和软件都在电子硬件的设计中扎根。
电子硬件设计对于免费和开源软件来说并不陌生，例如SPICE(以集成电路为重点的模拟程序)模拟模拟器是由加州大学伯克利分校的研究人员在20世纪70年代早期投入公共领域的。然而，大多数用户将通过专有工具访问SPICE，这些工具以不同的方式扩展了引擎。
但是，通过一些寻求向更广泛的受众开放芯片设计、加快特定领域创新速度或打破专有硬件架构主导地位的举措，钟摆已经开始转向使用免费和开源工具。
意识到定制硅设计的成本越来越超出研究人员甚至国防工业供应商的承受范围，美国国防部高级研究计划局(DARPA)在2018年赞助了一组美国大学团队创建的开源芯片设计工具套件。
在OpenROAD的名义下，该团队专注于构建一个设计流程，该流程可以将用寄存器传输级(RTL)语言Verilog编写的硬件描述在24小时内准备好发送到晶片厂进行制造，假设没有设计错误需要纠正。
在2021年夏末发布OpenROAD 2.0版约8个月后，明尼苏达州的SkyWater Technology公司提供了220多个设计，采用130nm工艺进行制造，其中许多设计是谷歌赞助的一个项目的一部分，该项目旨在让更广泛的用户可以使用芯片设计，并试图鼓励不仅是硬件设计师，而且是软件工程师在定制硅上的工作，以加速人工智能应用。开源RISC-V指令集架构成为此类项目越来越受欢迎的基础。
谷歌正在调整其软件构建工具Bazel，以作为高度自动化的OpenROAD流程的前端，同时还在开发名为XLS的高级合成工具，该工具旨在为应用程序交付软件和加速硬件。7月底，美国国防部(DoD)授予SkyWater 1500万美元的资金，用于将开源硅扩展到该晶圆代工厂的90nm工艺。
在7月于旧金山举行的设计自动化会议(DAC)上，美国陆军作战能力发展司令部(DEVCOM)硅技术团队负责人Peter Gadfort表示，他们能够使用OpenROAD取代商业工具，这使得探索新型架构和在先进工艺(如GlobalFoundries的12nm技术节点)上实现它们变得更容易。Gadfort解释说，商业工具的问题在于，它们有限的许可期限很少与项目生命周期相匹配。“我们经常扮演迷你律师的角色，”他说。“开源帮助我们做研究，帮助我们的客户，国防部。在封闭源代码环境中，我们所追求的集成水平对我们来说是不现实的。”
与此同时，Gadfort认为OpenROAD和类似项目面临的一个问题是开发足够大的用户基础。“扩大用户基础和发展可持续的商业模式非常重要。如果他们想要成功，就需要一条可行的创收途径。”
加州大学圣地亚哥分校(UCSD)电气和计算机工程的杰出教授安德鲁·康格(Andrew kang)是协调OpenROAD开发的机构之一，他指出该项目已经获得了包括谷歌在内的忠实支持者。“核心团队规模很小，需要额外的支持才能实现完整的愿景。但与此同时，我们很高兴与我们能够支持的团队合作，推动这项技术向前发展。”
尽管芯片制造商不太可能取代现有的基于商业工具的流程，但英特尔(Intel)和高通(Qualcomm)等芯片制造商的工程师们看到了集成开源工具的可能性，因为这些工具为他们在现有解决方案中看不到的领域提供了一种协作手段。
英特尔战略CAD实验室主任Noel Menezes指出，用于协同设计定制加速器的硬件和软件的特定领域语言是开源可以做出重大贡献的领域。“开源必须提出一些颠覆性的想法，以补充商业工具。EDA行业继续解决一些大问题，我不建议开源开发者去那里。”
随着工具设计的重点转向更多地使用机器学习，OpenROAD的努力也可能有助于促进芯片制造商之间的更大合作，这是kang的主要研究兴趣之一。电子设计自动化(EDA)技术面临的一个关键挑战是大多数芯片设计项目的保密性。然而，随着用户基础的扩大，对于UCSD现在正在运行的METRICS 2.1项目来说，获得有用的数据来启动这一过程可能比以前更容易，并鼓励更多秘密的商业团队自愿提交关于他们的电路如何转化为成品设计的数据，如果他们看到这些数据转化为改进工具算法的话。
“最终，商业团队将根据METRICS 2.1如何帮助他们解决自己的设计和机器学习挑战来进行共享，”Kahng说。
与此同时，同样的自身利益可能会看到商业开发人员扩大他们对开源项目的承诺，就像他们在软件工程中扎根一样。
克里斯•爱德华兹是英国萨里郡的作家，主要报道电子、IT和合成生物学。
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