Entwerfen Sie analoge, digitale, Mixed-Signal- und Hochfrequenz-ASICs für die SG13G2-Technologie des IHP mit Open-Source-EDA-Werkzeugen.
Das IHP Open-Source PDK bietet Chipdesignern, Forschenden, Lehrenden und EDA-Entwicklern offenen Zugang zu Prozessdaten, Bauelementemodellen, Designregeln, Bibliotheken und Tool-Integrationen für die 130-nm-SiGe-BiCMOS-Technologien SG13G2 und SG13CMOS5L des IHP.
Es ermöglicht offenes Chipdesign, die Entwicklung von EDA-Werkzeugen, Lehre und kollaborative Forschung auf Basis einer realen Halbleitertechnologie und eines wachsenden Ökosystems von Open-Source-Designtools.
OpenPDK auf GitHub aufrufen | Dokumentation lesen | Open-Silicon-MPW-Zugang entdecken
Aktueller Status – Alpha-Version
Das IHP Open-Source PDK wird derzeit als Alpha-Version bereitgestellt.
Die SG13G2-Technologie und das kommerzielle PDK wurden bereits für die Entwicklung zahlreicher Designs eingesetzt, darunter auch industrietaugliche High-End-Produkte. Das Open-Source PDK umfasst derzeit einen funktionsfähigen Satz von Bibliotheken, die bereits in mehr als einhundert am IHP gefertigten Designs zum Einsatz kamen. Die gemessenen und charakterisierten integrierten Schaltungen belegen den Reifegrad der Bibliotheken und Design Flows, insbesondere im digitalen und analogen Design.
2026 haben wir eine Variante des SG13G2-PDK mit der Bezeichnung SG13CMOS5L eingeführt. Sie bietet Zugriff auf eine Teilmenge der Design-Primitiven und einen reduzierten Metalllagenaufbau. Diese PDK-Variante stellt eine wirtschaftlich attraktive Technologieplattform mit kurzen Durchlaufzeiten bereit, die von Universitäten eingesetzt und in Lehrveranstaltungen für praktische Tape-out-Erfahrungen genutzt werden kann.
Entwickler und Nutzer sind eingeladen, das PDK zu verwenden, zu seiner Weiterentwicklung beizutragen und über die Open-Source-Community Feedback zu geben – über GitHub und unseren FOSSi-Chat auf Matrix.
Was Sie mit dem IHP Open-Source PDK tun können
Das IHP Open-Source PDK wurde entwickelt, um die Einstiegshürden für die Arbeit mit einem realen Halbleiterprozess zu senken. Es unterstützt:
- analoges, digitales, Mixed-Signal- und Hochfrequenz-Chipdesign mit Open-Source-EDA-Werkzeugen,
- Forschungsprojekte mit Schwerpunkt auf dem Design integrierter Schaltungen,
- Lehre und praktische Ausbildung im Bereich des Designs integrierter Schaltungen,
- Entwicklung, Test und Benchmarking von Open-Source-EDA-Software,
- Entwicklung und gemeinsame Nutzung wiederverwendbarer Open-Source-IC-Designs und IP,
- gemeinsame Projekte des IHP mit den Open-Source-Hardware- und EDA-Communities,
- Chipentwicklung durch kleine Forschungsteams, Start-ups und andere Organisationen, für die der Zugang zu herkömmlichen Designumgebungen eine erhebliche Hürde darstellen kann.
Das IHP unterstützt Open-Source-Designaktivitäten außerdem durch Bildungsinitiativen sowie durch Zugangsmöglichkeiten für geeignete Designs im Rahmen seiner Open-Silicon-MPW-Aktivitäten.
Unterstützte Open-Source Design Flows
Digitales Design
Die PDKs SG13G2 und SG13CMOS5L unterstützen einen Open-Source-RTL-to-GDS-Design Flow mit LibreLane. Die verfügbare digitale Designumgebung stellt die Technologiedateien, Bibliotheken und Verifikationsressourcen bereit, die zur Entwicklung digitaler Designs für unsere Technologien erforderlich sind. Hierfür stehen entsprechende Designvorlagen für SG13G2 und SG13CMOS5L zur Verfügung. Diese Nix-basierten Container ermöglichen die Entwicklung eines vollständigen, produktionsreifen digitalen Chips mithilfe eines automatisierten und anpassbaren Flows.
Analog- und Mixed-Signal-Design
Die analoge Designumgebung unterstützt Schaltplanerstellung, Schaltungssimulation, Layoutdesign und physikalische Verifikation mit Open-Source-Werkzeugen wie xschem, Qucs-S, ngspice, gnucap, Xyce und KLayout.
Die Unterstützung von Magic und Netgen bietet zusätzliche Möglichkeiten für Layout- und LVS-Workflows.
Hochfrequenz- und elektromagnetisches Design
Für Hochfrequenzdesign und die Auswertung elektromagnetischer Felder umfasst das IHP-Open-PDK-Ökosystem Unterstützung für Werkzeuge wie OpenEMS und AWS Palace.
SG13G2-Technologie
SG13G2 ist die 130-nm-SiGe-BiCMOS-Technologie des IHP für hochleistungsfähige analoge, Hochfrequenz-, Mixed-Signal- und digitale integrierte Schaltungen.
- 0,13-μm-CMOS-Triple-Well-Prozess
- SiGe-NPN-HBTs
- Übergangsfrequenz von bis zu 350 GHz
- maximale Oszillationsfrequenz von 450 GHz
- MOSFET-Bauelemente mit zwei Gateoxid-Dicken:
- dünnes Gateoxid für digitale 1,2-V-Logik
- dickes Gateoxid für 3,3-V-Versorgungsspannung
- NMOS-, PMOS- und isolierte NMOS-Transistoren
- Polysilizium-Widerstände
- MIM-/MoM-/MOSCAP-Kondensatoren
- Svaricap-Bauelement
- ESD-Bauelemente
- SBD-Diode
- Backend:
- fünf dünne Metalllagen
- zwei dicke Metalllagen mit 2 μm und 3 μm
- MIM-Lage
SG13CMOS5L-Technologie
SG13CMOS5L ist die 130-nm-CMOS-Technologie des IHP für analoge, Mixed-Signal- und digitale integrierte Schaltungen.
- 0,13-μm-CMOS-Double-Well-Prozess
- MOSFET-Bauelemente mit zwei Gateoxid-Dicken:
- dünnes Gateoxid für digitale 1,2-V-Logik
- dickes Gateoxid für 3,3-V-Versorgungsspannung
- NMOS, PMOS
- Polysilizium-Widerstände
- MoM-/MOSCAP-Kondensatoren
- Svaricap-Bauelement
- ESD-Bauelemente
- Backend:
- vier dünne Metalllagen
- eine dicke Metalllage, 2 μm
Was das OpenPDK umfasst
Das OpenPDK stellt die Technologiedaten, Bibliotheken, Modelle und Verifikationsressourcen bereit, die für die Entwicklung von Designs mit den unterstützten Open-Source-EDA-Werkzeugen erforderlich sind. Derzeit stehen unter anderem folgende Ressourcen zur Verfügung:
Digitale Bibliotheken
Standardzellen, I/O-Zellen und SRAM-Makros mit Design Views und Daten für die digitale Implementierung und Verifikation.
Zu den verfügbaren Formaten und Views gehören:
- CDL
- GDSII
- LEF und Tech LEF
- SPICE-Netzlisten
- Liberty
- Verilog
- xschem
Bauelemente und Simulationsmodelle
- Symbole für primitive Bauelemente für Xschem und Qucs-S
- HBT-, MOS- und passive Bauelementemodelle für die Simulatoren ngspice, gnucap und Xyce
- HBT- und MOS-Messdaten
- SG13G2 und CMOS5L-Prozessspezifikation
- in Verilog-A definierte Bauelementemodelle
Layout und physikalische Verifikation
- Layoutdaten für primitive Bauelemente
- KLayout-Technologie- und Layer-Property-Dateien
- parametrisierte Zellen für KLayout und Magic
- DRC- und LVS-Unterstützung
- Unterstützung für Magic und Netgen
- Handbuch zu den Layoutregeln
- GDS-Teststrukturen
Integration von Designwerkzeugen
- xschem-Bauelementsymbole, Einstellungen und Testbenches
- Qucs-S-Bauelementsymbole und Beispiel-Testbenches
- ngspice und Xyce
- LibreLane-Unterstützung
- OpenEMS- und AWS-Palace-Tutorials, Skripte und Dokumentation
- Unterstützung für elektromagnetische Simulationen
Detaillierte Installationsanleitungen, werkzeugspezifische Workflows und aktuelle Informationen zur Kompatibilität werden in der Dokumentation zum IHP Open PDK bereitgestellt.
Open-Source-Designs und IP
Zusätzlich zum PDK selbst betreibt das IHP das IHP Open IP Repository für Designs, die mithilfe des PDK entwickelt wurden.
Das Repository bietet der Community eine Plattform, um Open-Source-IC-Designs zu teilen, wiederzuverwenden und weiterzuentwickeln. Gleichzeitig stellt es Referenzdesigns bereit, die neue OpenPDK-Nutzer und Tool-Entwickler unterstützen.
Warum das IHP ein Open-Source PDK entwickelt
Ein offener Zugang zu Halbleiter-Designtechnologien kann das IC-Design einer breiteren Community aus Forschenden, Studierenden, EDA-Entwicklern und kleineren Designteams zugänglich machen.
Mit dem IHP-Open-PDK verfolgt das IHP folgende Ziele:
- die Einstiegshürden für professionelles Chipdesign und Halbleitertechnologie zu senken,
- die Entwicklung und Validierung von Open-Source-EDA-Werkzeugen anhand eines realen Halbleiterprozesses zu ermöglichen,
- Lehre und praxisorientierte Ausbildung im Mikroelektronikdesign zu stärken,
- kollaborative Open-Source-Chip- und EDA-Projekte zu ermöglichen,
- ein offenes Ökosystem aufzubauen, das PDKs, Werkzeuge, Designs und Silizium-Prototyping miteinander verbindet.
Das Projekt trägt außerdem zur Entwicklung offener Designinfrastrukturen und von Bildungsressourcen für die Ausbildung im Bereich des Designs integrierter Schaltungen auf akademischer und industrieller Ebene bei.
Weitere Informationen zu verwandten Aktivitäten finden Sie in den Pressemitteilungen zu unserem Open-Source ADK sowie zu unserer internationalen Zusammenarbeit mit AC3E zur Förderung der Open-Source-Halbleiterforschung.
Erste Schritte
Das IHP Open-Source PDK ist öffentlich über GitHub verfügbar.
Neue Nutzer können mit der Dokumentation beginnen. Sie enthält Installationsinformationen, unterstützte Designumgebungen, Vorlagen und Links zu weiteren Lernressourcen.
Ein Starter Kit mit Links zu allen verfügbaren Open-Source-Ressourcen zu Open Source Technologien des IHP kann unter heruntergeladen werden:
[IHP Open Source Starter Kit herunterladen]
Bei Fragen zum OpenPDK, zum Open-Source-Design mit SG13G2, zur Softwareentwicklung oder zu Kooperationsmöglichkeiten kontaktieren Sie uns per E-Mail unter openpdk(at)ihp-microelectronics.com.
Alternativ erreichen Sie uns über unseren FOSSi-Chatroom: https://matrix.to/#/#ihp-sg13:fossi-chat.org
Danksagung
Die Entwicklung des IHP Open-Source PDK wurde durch mehrere öffentlich geförderten deutschen Projekte unterstützt, darunter:
VE-HEP (16KIS1339K)
IHP Open130-G2 (16ME0852)
FMD-QNC (16ME0831)
Lizenz
Das IHP-Open-PDK wird unter der Apache-2.0-Lizenz veröffentlicht.
Copyright 2026 IHP Open PDK Authors. Die vollständigen Lizenzbedingungen finden Sie in der Lizenz, die mit dem IHP-Open-PDK bereitgestellt wird.
