最後更新:2026年10月8日設計・架構晶圓代工中國大陸:PDK(工艺设计套件)

PDK(製程設計套件)是什麼

Process Design Kit

PDK(製程設計套件)是晶圓代工廠為了讓客戶以其製程設計電路而提供的一整套資料,包含 SPICE 模型、設計規則、DRC/LVS 規則檔、寄生參數萃取檔等。無晶圓廠企業沒有 PDK 便無法開始針對該製程的設計,通常在 NDA 下提供,但也出現了 SKY130 等開放 PDK。

目錄5 項
  1. 定義與原理
  2. 常見問題
  3. 相關企業
  4. 相關用語
  5. 比較文章

定義與原理

PDK(Process Design Kit:製程設計套件)是晶圓代工廠為了讓設計者以特定製造製程設計電路而提供的一整套資料。其中彙整了該製程可製作之電晶體的電氣特性模型、必須遵守的設計規則、驗證工具用的規則檔等,無晶圓廠企業取得 PDK 後才能著手針對該製程的設計。可以說是把製造製程翻譯成設計語言的「製程使用說明書」。

PDK 的主要構成要素如下。(1)SPICE 模型:表示電晶體、電阻、電容電氣特性的電路模擬用模型(FinFET/GAA 世代如 BSIM-CMG 等)。(2)設計規則與 DRC 規則檔:導線寬度、間距、重疊等幾何限制,以及檢查這些限制的規則檔。(3)LVS 規則檔、寄生參數萃取(PEX)用的技術檔。(4)元件符號與參數化單元(Pcell)。(5)圖層對照表(layer map)。標準元件庫與 I/O 元件庫一般由晶圓代工廠或 IP 供應商另行提供。

PDK 會配合製造製程的成熟度升版。量產前的 0.1 版或 0.5 版中模型與規則屬暫定,通常到 1.0 版才定案。在先進節點中,以同時最佳化製程與設計的 DTCO 為前提,因此由晶圓代工廠、EDA 廠商與大客戶共同打造 PDK,EDA 工具端也會針對各節點取得「認證(certification)」。

PDK 通常只在保密協議(NDA)下提供,被視為顯示製程內容的機密資訊。另一方面,自 2020 年 Google 與 SkyWater 公開 130nm 的開放 PDK「SKY130」以來,格羅方德(GlobalFoundries)的 GF180MCU、IHP 的 SG13G2 等任何人都能使用的 PDK 逐漸增加,形成大學或個人透過 MPW(多專案晶圓)試製晶片的趨勢。

PDK(製程設計套件)的常見問題

PDK 裡包含什麼?
基本構成包括:表示電晶體電氣特性的 SPICE 模型、導線寬度與間距等設計規則及檢查用的 DRC 規則檔、比對佈局與電路圖的 LVS 規則檔、寄生參數萃取用的技術檔、元件符號與參數化單元,以及圖層對照表。標準元件庫多半另行提供。
PDK 是由誰製作的?
由擁有製造製程的晶圓代工廠(或 IDM)製作。在先進節點中會與 EDA 廠商及主要客戶共同打造,同時並行進行確認 EDA 工具能在該 PDK 下正確運作的認證作業。
開放 PDK 是什麼?
是不需 NDA、任何人都能取得與使用的 PDK。代表例是 2020 年公開、針對 SkyWater 130nm 製程的 SKY130,之後 GF180MCU 與 IHP 的 SG13G2 也相繼推出。與開源 EDA 工具搭配,被用於大學或個人以 MPW 試製晶片。

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