Open Source PDK in 130nm BiCMOS, entwickelt für Analog/Digital, Mixed Signal und RF ASIC Design

Motivation:

Niederschwelliger Zugang zu Technologie und PDK für Chipdesigner, Entwickler offener EDA-Software und akademische Projekte
Vereinfachung des Zugangs zu Lehrmaterial für Chipdesigner
Vorreiter sein, um die Möglichkeiten von Open-Source-EDA-Software zu demonstrieren und kommerzielle Halbleiterhersteller davon zu überzeugen, den Open-Source-Ansatz zu unterstützen
Initiierung von Kooperationen und gemeinsame Projekte mit der Open-Source-Community
Unterstützung von Chipdesign für kleine Designprojekte/Unternehmen

Ziele:

Ziel des IHP Open Source PDK-Projekts ist es, ein vollständig quelloffenes Process Design Kit und die dazugehörigen Daten bereitzustellen, mit denen Designs erstellt und im IHP-Reinraum gefertigt werden können.
Förderung der Deutschen Mikroelektronik-Akademie durch Entwicklung zertifizierter Designkurse und Bereitstellung einer prototypischen Designinfrastruktur mithilfe von Open-Source-Software
Unterstützung der Entwicklung von Open-Source Designabläufen mit Freiflächen in MPW Runs (Chipdesigns für nicht-wirtschaftliche Aktivitäten, wie z.B. Hochschulausbildung, Forschungsprojekte)

Innerhalb des Projektes sollen zwei etablierte Open-Source-Digital-Design-Flows mit dem IHP Open Source PDK verwendet werden können. Während der OpenROAD-Flow bereits unterstützt wird, folgen derzeit die Arbeiten zur Unterstützung des OpenLane-Flows, welcher voraussichtlich in 2024 bereitgestellt wird.

Open Source Digital Design Flow (OpenLane)

Ein Open-Source-Analog-Flow auf der Basis von xschem, ngspice und klayout ist zur Zeit in der Entwicklung. Zur Ermöglichung des Entwurfs von RF-Designs sollen QUCS-S und OpenEMS unterstützt werden. Ein zweiter Flow, auf Basis von Magic, ist für 2025 geplant.

Aktueller Status - Early Access

Das GitHub-Repository mit den derzeit verfügbaren PDK-Daten für die SG13G2-BiCMOS-Technologie ist bereits zugänglich. Daneben gibt es ein weiteres GitHub-Repository für Open-Source-Designs, die mit dem IHP OpenPDK erstellt wurden. Benutzer aus der Open-Source-Community können auf diese Weise problemlos Designs verwenden und beisteuern.

Die aktuellen PDK-Daten sind ausschließlich als Early-Access-Version zugänglich. Obwohl die SG13G2 Technologie und das kommerzielle PDK bereits für den Entwurf von vielen Designs verwendet wurden, ist das Open-Source-PDK zum jetzigen Zeitpunkt noch nicht für Produktionszwecke vorgesehen, sondern befindet sich noch in der Entwicklung.

SG13G2 Technologie

0,13 μm CMOS-Prozess
SiGe:C npn-HBT's
bis zu 350 GHz Transitfrequenz
450 GHz Oszillationsfrequenz
2 Gate-Oxide:
- dünnes Gate-Oxid für 1,2 V digitale Logik
- dickes Oxid für 3,3 V Versorgungsspannung
NMOS-, PMOS- und isolierte NMOS-Transistoren
Poly-Silizium-Widerstände
MIM-Kondensatoren
Backend:
- 5 dünne Metallschichten
- 2 dicke Metallschichten (2 und 3 μm dick)
- MIM-Layer

PDK Inhalt

Basiszellensatz mit Standardlogikzellen
- CDL
- GDSII
- LEF, Tech LEF
- SPICE Netzliste
- Liberty
- Verilog
SRAM in 6 Konfigurationen (64x64, 256x48, 256x64, 512x64, 1024x64, 2048x64)
- CDL
- GDSII
- LEF
- Liberty
- Verilog
Primitive Bauelemente: GDSII
KLayout: Layer-property und Tech-Files, DRC-Regeln (Mindestregelsatz), parametrisierte Zellen
xschem: Bauelementesymbole, Einstellungen, Testbenches
ngspice/Xyce-Modelle von HBT/MOS/Passiv-Bauelementen
OpenEMS: Tutorials, Skripte, Dokumentation
SG13G2 Prozessspezifikation & Layout-Regeln
HBT/MOS Messdaten
GDS Teststrukturen
Projektplan Gantt-Diagramm

Kontaktaufnahme mit IHP (Open Source PDK)

Wenn Sie weitere Informationen über die open-source PDK und Softwareentwicklung in der SG13G2 Technologie wünschen oder das Projekt unterstützen wollen, senden Sie bitte eine E-Mail an <openpdk(at)ihp-microelectronics.com>.

Danksagung

Dank an verschiedene öffentlich geförderte deutsche Projekte:

VE-HEP (16KIS1339K), IHP Open130-G2 (16ME0852), FMD-QNC (16ME0831)

Lizenz

Das IHP Open Source PDK wird unter der Apache 2.0 Lizenz veröffentlicht Apache 2.0 license.

Die Copyright-Angaben sind:

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You may obtain a copy of the License at https://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0

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