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ラボツアー

本研究室での典型的な研究の流れ(LSI設計を含む)

  • 実現したい情報処理モデル・アルゴリズムを考案・改良します(C言語やMATLABを使います)。
  • モデルを実行する回路(LSI)を考案します。アナログ回路とデジタル回路で設計法が変わります。
  • FPGA(その場でプログラム可能なデジタルLSI)を用いる場合は, 設計データをチップにダウンロードするだけで動作するので, 直ちに評価が行えます。以下は専用LSI(ASIC,アナログまたはデジタルLSI)を試作する場合です。
  • 簡単なアナログ回路の場合,回路図(Schematic)を書いて,それからテキストベースの回路記述 (ネットリスト)を取り出し,回路シミュレーション(SPICE)を行います。 シミュレーション結果が期待通りでない場合,回路図(およびその中のトランジスタサイズや設定電圧など)を書き直して, 再び回路シミュレーションをする,というループを繰り返します。
  • 回路シミュレーション(SPICE)に成功すると, その情報を用いて,LSI基板上のパターンをレイアウトエディタで書きます。 作成したレイアウト結果を様々なツールを用いて間違いがないか検証します。
  • レイアウトまで終えたLSIの設計データをLSI試作サービス機関 (VDEC, MOSIS, TSMCサイバーシャトル等)に送付し,チップを試作してもらいます。(試作期間:1.5〜2ヶ月)。
  • LSI試作期間中に測定用ボードの設計を行って,基板加工機でボードを作製しておきます。
  • 試作チップの測定・評価を行い,正常に動作することを確認します。 (設計検証が不十分だと,たまに(ときどき?)設計ミスが見つかります)。
  • アナログLSIの場合は,デジタル回路(FPGA)で制御して,PCに接続する場合が多いので, デジタル回路の設計が必要になります。
  • LSIとPCを接続してシステム化します(ソフトウェアの知識が必要です)。
  • これで,ソフトウェア動作だけでない,この世に一つしかない高性能情報処理集積システムが完成します.

研究室の様子

院生居室の様子

院生居室くつろぎスペース

計算機室

測定室

LSI測定の様子

LSI測定ボードの例

研究設備

■ 計算機

大規模なアナログ・デジタル集積回路を設計するのに十分な性能とメモリ容量を有したLinuxサーバと,各学生専用のPCを用意しています。すべてのデータは集中管理したサーバ(RAID)で安全性を高めています。

■ CADソフトウェア

本研究室で研究している回路は大規模な アナログ・デジタル融合/混載回路な ので,アナログ, デジタルそれぞれの回路設計技術が必要です。 特にアナログは通常の小規模なものと異なり, 極めて大規模な回路になりますから,それに適した回路設計技術が必要です。 VDECから供給されるCADソフトをはじめ, 研究室で購入した各種CADソフトにより, 大規模な回路設計を行う環境とノウハウを用意しています。

  • 回路シミュレータ:HSPICE, HSIM(Synopsys), T-Spice(Tanner)
  • VLSI設計:Cadence, Mentor等(VDEC提供), Synopsys, Tanner HiPer Silicon 他
  • FPGA設計:Mentor, Altera, Xilinx
  • 自作:単電子回路シミュレータ

■ 測定器

本研究室で研究しているパルス変調回路は入出力はデジタルなので, デジタルLSI測定用のロジックアナライザで測定・評価ができます。 また,アナログ測定をするためにデジタルオシロスコープや 任意波形発生器が必要ですが,RF(無線)回路測定のように高速なものは 必要としません。

  • デジタルオシロスコープ:infinium 54846B(Agilent), TDS5104B,3054,3034,11403(Tektronix)
  • ロジックアナライザ:16702A(Agilent), TLA715(Tektronix)
  • 任意波形発生器:AWG2021(Tektronix) x2
  • 他,各種電源,測定器

■ その他

  • デジタル顕微鏡:VHX-100F(キーエンス)

■ FPGAボード

デジタルLSIでの情報処理,自作専用LSIの制御用, デジタルLSI設計手法を学ぶ目的などで,FPGAボードも各種揃えています。 最近は,PCとの接続が容易で専用ボードとの結合が容易な (有)プライムシステムズ社製のボードをよく使っています。

  • AX-USBII:5枚,SX-USBII:5枚,System-SX:3枚,他
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