About / Advertise
Olof Kindgren:
Asic for the masses
Hur svårt är det att göra ett chip? Om du frågar en industriveteran kommer svaret med stor sannolikhet vara att det tar år, kostar många miljoner och kräver ett erfaret team. Om du istället frågar Matthew Venn kommer svaret vara att du bör vara minst 14 år och att det kostar $100 att få sitt chip producerat och monterat på ett testkort med hans projekt Tiny Tapeout.
MPW (Multi Project Wafer) är ett vanligt sätt att få ner kostnaden för småskalig ASIC-produktion genom att flera olika konstruktioner delar plats på samma kiselplatta som sedan delas upp i enskilda brickor efter tillverkningen.
För att få ner kostnaden ytterligare har Tiny Tapeout har tagit ett extra steg genom att låta 250 konstruktioner dela plats på samma kiselbricka. Varje användare förfogar över 150×170 um2, vilket är precis tillräckligt för att SERV, världens minsta RISC-V-processor ska få plats. De flesta konstruktioner är enkla exempelkonstruktioner, men några sticker ut, såsom en primtalsdetektor, pulsbreddsmodulator och en digital temperatursensor.
Produktionen sker hos SkyWater Technologies i deras 130 nm-process. När kretsarna kommer tillbaka från fabriken är alla 250 konstruktionerna i samma chip och användaren får helt enkelt välja vilken konstruktion som ska vara aktiv för tillfället när chipet är igång.
Nu pratar vi ju självklart inte om spjutspetsteknik för chipdesign, men vad Matthew Venn har gjort är att tillgängliggöra ASIC-design för människor som annars aldrig skulle drömma om att producera sina egna chips. Och det är inte bara själva tillverkningen som tillgängliggörs utan även teori och metodik bakom chipdesign.
Förutom att använda traditionella språk som Verilog eller nyare varianter som Amaranth och Chisel för att beskriva sin design finns det stöd för att använda Wokwi, ett webbverktyg för att beskriva en konstruktion grafiskt med logikgrindar. I de två senaste produktionsrundorna användes Wokwi i ungefär 40 procent av alla konstruktioner.
Och för den som inte nöjer sig med en abstraktionsnivå i höjd med logiska grindar har Matthew även tagit fram Siliwiz (the Silicon Wizard) där man kan rita sina egna halvledare i en webbläsare och interaktivt se hur designval påverkar beteendet. Både Siliwiz och Wokwi är open source och kan användas helt gratis.
För den något mer avancerade användaren erbjuder Matthew även kursen Zero to ASIC som varvar teori om transistorer och Verilog med praktisk ASIC-design genom den öppna verktygskedjan Open LANE och en möjlighet att få chipsen producerade genom Open MPW.
Fotnot:
Asic for the masses är en lek med Depeche Modes klassiska albumtitel Music for the masses. Olof Kindgren är FPGA- och embedded-utvecklare på Qamcom Research & Technology. Han arbetar aktivt med att främja open source inom chipdesign och är en ledande person inom det området.
