Dân chủ hóa quá trình tạo chip bán dẫn: Efabless và SkyWater's chipIgnite loại bỏ rào cản thiết kế chip

Ngành công nghiệp bán dẫn đang chứng kiến một sự chuyển đổi đáng kể về khả năng tiếp cận. Efabless đã giới thiệu chipIgnite, một sáng kiến đột phá định hình lại ai có thể tham gia vào thiết kế và chế tạo chip. Bằng cách hợp tác với SkyWater Technology, chương trình tận dụng công nghệ quy trình SKY130—một nền tảng CMOS 130nm—để cho phép các nhà thiết kế ở mọi trình độ kinh nghiệm mang các ý tưởng silicon tùy chỉnh ra thị trường mà không cần kiến thức chuyên sâu hoặc đầu tư lớn.

Phân tích rào cản về chi phí và độ phức tạp

Trong lịch sử, việc tạo ra chip vẫn còn hạn chế cho các tổ chức có nguồn lực mạnh và kiến thức chuyên môn về bán dẫn. Chương trình chipIgnite đảo ngược thực tế này bằng cách cung cấp giải pháp trọn gói bắt đầu từ chỉ $9,750 cho mỗi dự án. Mức phí này bao gồm một gói toàn diện: 100 thành phần đóng gói QFN hoặc 300 WCSP, năm bo mạch đánh giá, và quyền truy cập vào năng lực sản xuất. Chương trình đảm bảo đặt chỗ cho dự án, loại bỏ sự không chắc chắn cho các người tham gia.

Đối với những ai muốn sản xuất số lượng lớn hơn trong giai đoạn thương mại hóa ban đầu, có thể đặt hàng 1,000 linh kiện WCSP với giá $20 mỗi chiếc, giúp mở rộng từ nguyên mẫu đến sản xuất thử nghiệm mà không phải đối mặt với độ phức tạp và cấu trúc chi phí của mô hình nhà máy truyền thống.

Nền tảng kỹ thuật và tính linh hoạt trong thiết kế

Nền tảng SKY130 ô tô-grade đại diện cho sự cân bằng tối ưu cho các ứng dụng IoT và tính toán biên, kết hợp hiệu suất mạch kỹ thuật số và analog cùng khả năng bộ nhớ phi biến đổi tích hợp trên các kiến trúc hệ thống trên chip đa dạng. Mỗi dự án nhận được 10 mm² diện tích silicon tổng cộng để thực hiện.

Efabless cung cấp một mẫu thiết kế tham khảo vật lý hoàn chỉnh, xử lý các giao diện I/O của chip và tích hợp một vùng quản lý chung cho thử nghiệm và đánh giá. Người dùng có thể truy cập các luồng thiết kế tự động mã nguồn mở tùy chọn có khả năng tạo layout trực tiếp từ RTL, loại bỏ nhu cầu về kiến thức thiết kế vật lý nâng cao. Ngoài ra, các nhà thiết kế có thể sử dụng các công cụ EDA thương mại để đáp ứng các yêu cầu vượt quá khả năng của các công cụ mã nguồn mở, mang lại sự linh hoạt thực sự trong lựa chọn công cụ.

Hỗ trợ cộng đồng và đà phát triển

Sáng kiến này dựa trên một hệ sinh thái gồm hơn 1,500 người dùng hoạt động tham gia cộng đồng Open PDK. Nền tảng này cung cấp hỗ trợ từ các đồng nghiệp qua các kênh giao tiếp dễ tiếp cận như Slack, giúp giảm đường cong học tập cho những người mới lần đầu tham gia thiết kế chip.

Sự hậu thuẫn từ ngành công nghiệp đến từ QuickLogic và CHIPS Alliance, sự ủng hộ này phản ánh nhận thức rộng hơn rằng việc dân chủ hóa quá trình tạo chip thúc đẩy đổi mới trong nhiều lĩnh vực. Khoa Kỹ thuật điện của Đại học Stanford đã cam kết sử dụng chương trình này cho khóa học EE272B của họ, nhằm vào sinh viên năm cuối và sinh viên cao học trong đợt sản xuất đầu tiên dự kiến vào tháng 6 năm 2021, với dự kiến giao hàng vào đầu tháng 10.

Định nghĩa lại ai có thể đổi mới trong lĩnh vực silicon

Ý nghĩa thực sự của chương trình này vượt ra ngoài việc giảm chi phí. Bằng cách loại bỏ các rào cản đồng thời về chi phí, độ phức tạp kỹ thuật và khả năng tiếp cận sản xuất, chipIgnite tạo ra các con đường cho các nhà nghiên cứu đại học, các startup và các nhà sáng tạo cá nhân để xác thực ý tưởng và ra mắt sản phẩm. Đây là một bước ngoặt khi thiết kế chip chuyển từ lĩnh vực độc quyền sang lĩnh vực dễ tiếp cận, mở ra khả năng thử nghiệm có thể định hình lại các danh mục sản phẩm trong các thị trường ô tô, y sinh, công nghiệp và điện tử tiêu dùng.