Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

自作LSIコミュニティの可能性

1,237 views

Published on

2017/4/22 組み込みエンジニアフォーラム。Make、エリンギ、MakeLSI:、ARMでLチカ。

Published in: Engineering
  • I pasted a website that might be helpful to you: ⇒ www.WritePaper.info ⇐ Good luck!
       Reply 
    Are you sure you want to  Yes  No
    Your message goes here
  • Don't forget another good way of simplifying your writing is using external resources (such as ⇒ www.HelpWriting.net ⇐ ). This will definitely make your life more easier
       Reply 
    Are you sure you want to  Yes  No
    Your message goes here
  • Hi there! I just wanted to share a list of sites that helped me a lot during my studies: .................................................................................................................................... www.EssayWrite.best - Write an essay .................................................................................................................................... www.LitReview.xyz - Summary of books .................................................................................................................................... www.Coursework.best - Online coursework .................................................................................................................................... www.Dissertations.me - proquest dissertations .................................................................................................................................... www.ReMovie.club - Movies reviews .................................................................................................................................... www.WebSlides.vip - Best powerpoint presentations .................................................................................................................................... www.WritePaper.info - Write a research paper .................................................................................................................................... www.EddyHelp.com - Homework help online .................................................................................................................................... www.MyResumeHelp.net - Professional resume writing service .................................................................................................................................. www.HelpWriting.net - Help with writing any papers ......................................................................................................................................... Save so as not to lose
       Reply 
    Are you sure you want to  Yes  No
    Your message goes here

自作LSIコミュニティの可能性

  1. 1. Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/ 自作LSIコミュニティの可能性 秋田純一(金沢大・電子情報学類) akita@ifdl.jp @akita11
  2. 2. 2017/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/ 自己紹介  名古屋生まれ→博士号(‘98)(イメージセンサ)  金沢大(’98~’00・’04~)  公立はこだて未来大(’00~’04)  ’95〜’00:はこだて未来大 計画策定委員  本業:(機能つき)イメージセンサ  +半導体を使うデバイス・システム(←電子工少年)  好きな半田はPb:Sn=60:40  好きなプロセスは0.35μm(半導体) LSI(イメージセンサ)のレイアウト図 (プロッタ出力して目視チェック) チップと基板をつなぐ ワイヤーボンディング 基板設計 はんだ部屋
  3. 3. 2017/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/ 自己紹介(おまけ)
  4. 4. 2017/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/ 最近の秋葉原(あきば) 4 ※客層が変わってきている(こっちの) (昔)ロボコン高専生・電子工作マニア(おっさん) (今)↑+テクノ手芸女子、親子連れ、美大生 西餅「ハルロック」・1Ωより (週刊モーニングで連載/単行本)
  5. 5. 2017/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/ Make: 理工離れ?どこの世界の話? “Maker”の活動の広がり 実はみんな「作るのが大好き」 FabLab(レーザーカッター、3Dプリンタ等の 加工機をコアにしたコミュニティ) いままでは「技術が手元になかった」だけ 道具・技術が「民主化」されて、 使えるようになった MakerFaireTokyo2013の様子 「ハルロック」1巻1Ωより
  6. 6. 2017/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/ “Maker”から産業へ ロングテール:嗜好の多様化+それに応える産業 「本当に欲しいもの」が手に入る 実際に製造業でも Industry4.0も背景 小規模製造業、高い技術力 熱心なユーザ・ファン、ユニークな製品 市場調査+資金調達=CrowdFunding サプライチェーン・製造技術の活用 製造業におけるロングテールの具現化 「ハードウエア・スタートアップ」が続々 「大量生産型」の補完として定着 (C.アンダーソン「ロングテール」,早川書房 (2009)) 全体の40%
  7. 7. 2017/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/ なぜMakerが生まれたのか? 製造技術が「普及(道具化)」したから 技術がこなれてきた ノウハウがたまった ユーザの「幅」が広がった 生態系(ecosystem)を形成(事業として成立) Arduino←→無数のマイコンボードの違い? 使いやすさ+ユーザコミュニティ(主にオンライン) 7 ArduinoUno
  8. 8. 2017/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/ 技術が「道具」になるには?  1993年頃に生まれる →2003年頃から普及(10年)  当初:食べ方???  料理番組・雑誌等での 調理例→定番キノコに  料理の「道具(素材)」になった (Wikipediaより) (農林水産省「平成20年度 農林水産物貿易円滑化推進事業 台湾・香港・シンガポール・タイ における品目別市場実態調査(生鮮きのこ)報告書」(林野庁経営課特用林産対策室 )より)
  9. 9. 2017/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/ 技術が「道具」になるステップ 開発/発明される お店で買えるようになる 使い方が知られるようになる みんなが使うようになる それが「道具」となって、次のステップへ プロのみ マニア(ハイレベルアマチュア)向け だれでも
  10. 10. 2017/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/ 「技術の普及」の結果:深圳の華強北 10 山寨(ShanZhai)の例(“iPhone nano”) ※FakeCopyではなく、プロダクトの 進化系。これが2週間で量産される 無限に続くパーツ屋/築地のような活気 “Used Mobile Phone Shop”の実体 パーツに分解 (BGAも) 路上で解体 店頭でリペア ※BGAも手はんだ ※ボール再生機あり ShenZhen HuaQiangBei 基板製造 + 部品(サプライチェーン) + ハードウエアスタートアップ + VC/アクセラレータ 深圳の生態系
  11. 11. 2017/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/ 半導体の進化の歴史:ムーアの法則 ref: http://www.intel.com/jp/intel/museum/processor/index.htm 傾き:×約1.5/年 G.Mooreが1965年に論文[1]で述べる→C.Meadが「法則」と命名→「予測」→「指針(目標)」へ 素子を微細化する=いいことがたくさんある(性能↑、消費電力↓などなど) [1] G.E.Moore, "Cramming more components onto integrated circuits," IEEE Solid-State Circuit Newsletter, Vol.11, No.5, pp.33-35, 1965.
  12. 12. 2017/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/ 「LED点滅(Lチカ)」のパラダイムシフト コスト面:マイコン○(「もったいなくない」) 機能面:マイコン○(多機能・仕様変更も容易) 「半導体(LSI)の低価格化」が起こした 「コンピュータ=部品」へのパラダイムシフト マイコン使用 部品点数=1 コスト:100円 発振回路(555) 部品点数=4 コスト:150円 while(1){ a = 1; sleep(1); a = 0; sleep(1); } ※さすがにPCではちょっと・・・
  13. 13. 2017/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/ 集積回路は「道具」になっているか? 高性能な「汎用品」:道具になった (マイコン、FPGA、オペアンプ、・・・) 「専用品」(カスタムLSI)は?:現状、無理 例:学部1年生にLSIを作らせる? 「高いんだぞ・・・」「失敗したらシャレにならんぞ」 「ツールの使い方が難しいぞ」 「基礎知識(回路理論など)をいっぱい勉強しろ」 「ちゃんと動かすのは難しいぞ」 TATが長い(=チップが届くころには忘れている) 作れない→経験できない→学べない 13
  14. 14. 2017/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/ 半導体は「道具」になっているか?:調査 https://www.youtube.com/watch?v=A188CYfuKQ0 http://www.nicovideo.jp/watch/sm23660093 CMOS 0.18um 5Al 2.5mm x 2.5mm RingOSC x 1001 T-FF (Div)
  15. 15. 2017/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/ LチカLSI動画:ニコ動でのコメント  こっから?  ニコ技界のTOKIO  ゲートの無駄遣い  ここから!!?  ひでえ、勿体ない使い方wwwww  マジかよ。レジストレベルの設計とか ガチすぎる。  無駄遣い過ぎるだろw  贅沢というかなんというか  え?まじでここからかよ」wwww」」  IC版FusionPCB的なところが現れれば・・・  (FPGAでは)いかんのか?  俺はFPGAで我慢することにする  いや、そこまでは必要ないです  量産品すらFPGA使う時代に専用LSI・・・  アマチュアはFPGAで良いんだよなぁ・・・w
  16. 16. 2017/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/ 半導体を「つくる」ためのハードル 設計CAD 市販の業務用CAD: 高すぎ、高機能すぎ 製造方法 高すぎ、時間かかりすぎ(1000万円・半年) NDA(設計ルールなどのアクセス制限)が厳しすぎ ユーザ・コミュニティ 参入障壁:現状は専門家ばかり “How”の専門家は多いが、”Why/What”は皆無 例:IoT時代のTrillion Sensor←経済的な方策(設置・運用)は? 例:エナジーハーベストで動く永久センサノード←いずれ故障する
  17. 17. 2017/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/ 半導体を道具にするために: MakeLSI: 情報収集・整理 フリーCADなど(けっこうある) NDAフリー・OpenSourceの環境で 仲間さがし 参加条件:特になし(アツい心) けっこういる(120名程度) プロ・経験者〜SWエンジニア〜主婦 http://ifdl.jp/make_lsi フリーのCAD
  18. 18. 2017/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/ MakeLSI: まずはやってみた 2015年7月~8月&2016年7月~8月 参加: 2015年:8人・9種類@2チップ(高専生~ギーク~元プロ) 2016年:11人・13種類@2チップ(高専生~プロ~主婦) IP蓄積が異様に速い(オープンソース/Github) Linuxのような、オープンソース&分散型IP開発の可能性?
  19. 19. 2017/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/ 「道具」としての半導体を持つこと ふつうの情報工学の研究・・・「あるもの」を使う カメラ、Kinect、マイコン、FPGA、HoloLens・・・ 新技術で、一気にパラダイムが変わることがある 「LSIをつくれる」という道具 =「いまできること」という発想から脱却 Microsoft HoloLens
  20. 20. 2017/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/ 「DIYマイコン」はどうか? ARM Cortex-M0 DesignStartプログラム 誰でも申請OK、評価目的でCortex-M0のHDLソース
  21. 21. 2017/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/ 「自作Cortex-M0でLチカ」:概要 0: 23a0 movs r3, #160 ; 0xa0 2: 05db lsls r3, r3, #23 4: 4c0b ldr r4, [pc, #44] 6: 4f0c ldr r7, [pc, #48] 8: 2201 movs r2, #1 a: 601a str r2, [r3, #0] c: 2500 movs r5, #0 e: 6025 str r5, [r4, #0] 10: 2600 movs r6, #0 12: 3601 adds r6, #1 14: 42be cmp r6, r7 16: d1fc bne.n 12 <main+0x12> 18: 3501 adds r5, #1 1a: 2dff cmp r5, #255 ; 0xff 1c: d1f7 bne.n e <main+0xe> 1e: 2200 movs r2, #0 20: 601a str r2, [r3, #0] 22: 25ff movs r5, #255 ; 0xff 24: 2600 movs r6, #0 26: 3601 adds r6, #1 28: 42be cmp r6, r7 2a: d1fc bne.n 26 <main+0x26> 2c: 3d01 subs r5, #1 2e: 2d00 cmp r5, #0 30: d1f8 bne.n 24 <main+0x24> 32: e7e9 b.n 8 <main+0x8> 34: 50000004 38: 0000270f #define GPIO 0x50000000 #define PWMDUTY 0x50000001 #define WAIT 10000 // 3,000,000=0.3s / 256 -> 10,000 void main() { volatile unsigned int w; volatile unsigned int d; while(1){ *(volatile unsigned int *)GPIO = 0x0001; for (d = 0; d < 256; d++){ *(volatile unsigned int *)PWMDUTY = d; for (w = 0; w < WAIT; w++); } *(volatile unsigned int *)GPIO = 0x0000; for (d = 255; d >= 0; d--){ *(volatile unsigned int *)PWMDUTY = d; for (w = 0; w < WAIT; w++); } } } arm-gcc/gas VerilogHDL module imem(clk, addr, data2); input clk; input [31:0] addr; output [31:0] data2; reg [31:0] data, data2; // 0x00000000 - 0x1fffffff : code (0x00000000-0x000000c0: int.vec.) // code memory: little-endian (LSB=1st byte / MSB=2nd byte) wire [31:0] addr2; assign addr2 = {addr[31:2], 2'b00}; always @(addr2) begin case (addr2) 32'h00000000 : data <= 32'h0020000; // insital SP 32'h00000004 : data <= 32'h0000101; // reset (bit[0]=T) 32'h00000100 : data <= {16'h05db,16'h23a0}; 32'h00000104 : data <= {16'h4f0d,16'h4c0c}; 32'h00000108 : data <= {16'h601a,16'h2201}; 32'h0000010c : data <= {16'h6025,16'h2500}; 32'h00000110 : data <= {16'h3601,16'h2600}; 32'h00000114 : data <= {16'hd1fc,16'h42be}; 32'h00000118 : data <= {16'h2dff,16'h3501}; 32'h0000011c : data <= {16'h2200,16'hd1f7}; 32'h00000120 : data <= {16'h25ff,16'h601a}; 32'h00000124 : data <= {16'h2600,16'h6025}; 32'h00000128 : data <= {16'h42be,16'h3601}; 32'h0000012c : data <= {16'h3d01,16'hd1fc}; 32'h00000130 : data <= {16'hd1f7,16'h2d00}; 32'h00000134 : data <= {16'h0000,16'he7e8}; 32'h00000138 : data <= 32'h50000004; 32'h0000013c : data <= 32'd1999; default: data <= 32'h0; endcase end always @(posedge clk) begin data2 <= data; end endmodule 「Lチカ」&「Lほわ」 Thumb命令
  22. 22. 2017/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/ 「自作Cortex-M0でLチカ」:メモリマップ
  23. 23. 2017/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/ 「Lチカ専用Cortex-M0」:設計してみた CMOS 0.18um 5Al 0.55mm x 0.65mm ※このチップの設計は、東京大学大規模集積システム設計教育研究センターを通し、 日本ケイデンス株式会社、シノプシス株式会社研究センターの協力で行われたものです。 ※このチップの設計で使用したライブラリは、京都大学情報学研究科 田丸・小野寺研究室の 成果によるもので、京都工芸繊維大学 小林和淑教授によりリリースされたものです。 ※このチップの試作は、東京大学大規模集積システム設計教育研究センターを通し、 ローム(株)および凸版印刷(株)の協力で行われたものです。 Synopsys Design Compiler & IC Compiler
  24. 24. 2017/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/ 「Lチカ専用Cortex-M0」:製造してみた ※基板はスイッチサイエンスPCBで製造 ※クロック周波数=10MHz
  25. 25. 2017/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/ 「Lチカ専用Cortex-M0」:動作させてみた 詳細はこちら→https://www.youtube.com/watch?v=Ptb5kcw3QtY / niconico: sm30093578
  26. 26. 2017/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/ DIYマイコン:どう作る?ミニマルファブ 0.5インチウエハ・局所クリーン化・DLP露光 工程ごとの小型装置群 小ロットのLSI製造 加工寸法:1um程度 単TAT(1〜2日) pMOS, nMOS:OK →CMOS回路へ/MEMS 一部装置は既に販売開始 CMOS製造装置群&製造サービスはあと数年? 基板界での「P板.com」や「スイッチサイエンスPCB」に 似た位置づけ http://unit.aist.go.jp/neri/mini-sys/fabsystem/minimalfab.html
  27. 27. 2017/4/22 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/ 1um?0.5in?いえいえ、けっこう使えます 1[um]/3Alプロセス・0.5inウエハに Cortex-M0コアが4ショットは入る カスタムなペリフェラル・アナログ・センサ・MEMS の混載も(これが数万円&1週間@1個から) ※0.18[um]/3Alでの配置配線結果の レイアウトデータ(GDS)を1/0.18=28倍に 拡大して作成

×