機能メモリ混載システムLSI研究室€¦ · ROM 0.35 μm CMOS 配線をスルーホー...
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電子情報デザイン学科 藤野 毅応用演習研究室紹介 2005.9.26
機能メモリ混載システムLSI研究室
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機能メモリ混載システムLSI研究室2003年4月 開設
URL: http://www.ritsumei.ac.jp/se/re/fujinolab構成員
教授:藤野 毅1962.3.17 大阪府生まれ2003年まで半導体メーカ勤務,専門は集積回路工学全般(プロセス:リソグラフィー,設計:メモリ)
大学院生:M1 7名
学部生:9名(内6名大学院進学予定)
場所:ローム記念館 3F,1F
研究内容
メモリ混載システムLSI低コストLSIデザイン技術ネットワーク技術
研究設備
LSI設計設備(ソフト&ハード)ネットワーク実験設備
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藤野研究室の特徴
システム設計~物理デザインまでシステムLSIのすべてのフローを経験する(次スライド)
LSIを実際に作って評価するLANの運用をする(ローム記念館自主ネット)
仮想ネットワーク 4回生が作ったテストチップ
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システム設計から物理デザインまで今年の4回生がいまやっていること
Ciscoルータによる仮想ネットワーク構築(Cisco IOSプログラム)ネットワーク通信用Cプログラミング
PICマイコンの制御アセンブリプログラミングハードウエア記述言語(HDL)によるFPGAの論理設計と実装FPGA/メモリの回路設計メモリおよびスタンダードセルのレイアウト設計
module Counter(DIO,ck,Reset, PinCtr, CarryOut); inout [3:0] DIO; input ck, Reset, PinCtr; output CarryOut; reg CarryOut; reg [3:0] D; assign DIO = (PinCtr == 0 ? (D):(‘bz)); always @(posedge ck) begin
if( Reset ) begin CarryOut = 0; D=0; end else if( PinCtr ) begin CarryOut = 0;
D = DIO; end else if( D == 15 ) begin CarryOut = 1;
D = 0; end
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メモリ混載システムLSI?
L2キャッシュメモリ1MB
システムLSI中に占めるメモリ面積は年々増加最新プロセッサは半分以上メモリ (Athlon64)研究対象
システムLSI向け,SRAM,ROM,DRAMマルチプロセッサにおけるメモリインターフェース
ロジックとメモリが融合したアーキテクチャー
研究1
メモリ
ロジック
ロジック
Athron 64システムLSI中のメモリとロジック
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研究例:0.35μmCMOS SRAM研究116KbitシンクロナスSRAMの設計ローム0.35μm CMOSメモリセルサイズ 5.2 X 7.5 μm電源電圧 VDD 3.3V GND 0V動作周波数 125MHz
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低コストLSIデザイン技術?システムLSIのマスクコスト肥大が大問題研究対象
Structured ASIC(セミカスタムLSI)プラットホームマスクレス露光技術(EB直描)に最適化した設計技術
研究2
電子ビーム描画装置内部構造
システムLSIのマスクコスト
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研究例:EB直描最適化レイアウト技術
EB直描に最適化したスタンダードセルレイアウト
2005年春 学会発表
研究2
高速電子ビーム描画技術の原理
5μm
Character Mask
スタンダードセルをEB直描に最適化
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研究例:EB直描最適化レイアウト技術研究2
マスク層1枚で論理変更できる素子ビアパターンのみで論理変更通常のFPGAの1/3~1/5の面積
2005年春 学会発表
LUT
セット・リセット機能付きDFF
ROM
0.35μm CMOS
配線をスルーホールプログラミング
ROMをビアプログラミング
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ネットワーク技術?
ユビキダス社会を実現するのはネットワーク技術
研究対象ネットワーク上でのセキュリティー確保・犯罪防止できるルータ&ファイアウオール
ネットワークからリモート制御できる電子システム
研究3
10.1.1.1 10.1.1.2
192.168.1.1 192.168.2.1
192.168.1.2 192.168.1.3 192.168.2.2 192.168.2.3
MAC:AAAA MAC:BBBB
MAC:AAAD
MAC:AAAC MAC:BBBC
MAC:AAAE MAC:BBBD MAC:BBBE
2
1
3 2
1
33AAAE
2AAAD
1AAAA
3AAAE
2AAAD
1AAAA
1192.168.1.*
2192.168.2.*
210.1.1.2
1192.168.1.*
2192.168.2.*
210.1.1.2
12 2
1
3BBBE
2BBBD
1BBBB
3BBBE
2BBBD
1BBBB
2192.168.1.*
1192.168.2.*
210.1.1.1
2192.168.1.*
1192.168.2.*
210.1.1.1
スイッチ
ルーター
レイア2転送
レイア3転送
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研究例:ネットワーク実験研究3
話題のVPN接続SoftEtherを研究室内の模擬ネットワーク上で構築してプロトコル解析
Ethernetポートを持つマイコンをPCから遠隔操作
実験室内模擬ネットワーク実験
Ethernetポートつきマイコン
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卒論までのながれ
卒論を出してスノボ/スキーに!2006/2卒論提出
卒論作成前に内容を整理2006/12卒論目次作成
院生ゼミの結果から希望調査やる気のある学生は夏休みも研究9月に正式決定(発表)
2006/7-9卒業論文テーマ選定
・LSI設計ツール(回路図,レイアウト,SPICE&論理シミュレーション,論理合成)修得
・FPGAおよびマイコンボード演習・ネットワークプログラミング実習・Ciscoルータによるネットワーク構築
2006/4-6院生ゼミ演習(週2回)
LSI設計の基礎(MOSトランジスタ回路)
2006/2-3春季演習(週1回)
PC組み立てネットワークとプログラミング実習
2005/12-2006/1応用演習
休み(ゼミの無い間)は,3月下旬(春休み)に2~3週間,8月に3~4週間あります.
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3回生時の応用演習&春季演習
【応用演習】
各自PCを組み立て(WindowsとLinuxのデュアルブートOS環境構築)ネットワーク演習
研究室のネットワークに接続
Linux上で,Webサーバー,ftpサーバーを動作させます初歩的なCプログラミングの演習詳細は http://rh5pt200.bkc.ritsumei.ac.jp/b3/index.html を参照(イントラネットサーバーですので立命館学内からしか参照できません)
【春季演習】
LSI基本素子回路図作成とSPICEシミュレーションns-toolsを使用MOSトランジスタ回路を用いた論理ゲートの電気特性を理解
レイアウト実習
LSIレイアウト基本論理レイアウトからトランジスタのサイズを読み取り,回路図を作成する
詳細は http://rh5pt200.bkc.ritsumei.ac.jp/b3/spring2005.htmlを参照
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4回生時の院生ゼミ(4月~6月)1. LSI回路図および対応するレイアウトのデザインルール検証(ツール:Composer,Virtuoso,Dracula)
2. SPICEシミュレータによる基本論理ゲートとカウンタ回路の回路シミュレーション(ツール:Composer, HSPICE)
3. ハードウエア記述言語(verilogHDL)によるカウンタ回路の記述と論理シミュレーション(ツール:NCverilog)
4. verilogHDLで設計した論理回路の論理合成を用いた回路作成(ツール:DesignCompiler)
5. verilogHDLで設計した回路のFPGAへの実装と動作確認(ツール:Modelsim,QuartusII)
6. Cプログラミングの復習と,コンピュータ間通信を行うためのソケットプログラミングの基礎
7. PICマイコンをコントロールするCプログラミング(ツール:CSS社PIC C Compiler)
8. 業界標準Ciscoルータで使用されているOS(CiscoIOS)の学習とルータを用いたネットワークの構築演習
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学部卒までに身につけて欲しい知識Unix(Linux)を自由に使いこなすCプログラミング
Verilog-HDLとFPGAプログラミングLSI回路&レイアウトの基礎知識
ネットワークの基礎知識
英文技術書読解力とプレゼンテーション能力
・Ciscoルータを用いた仮想ネットワーク構築・Linuxでのネットワークプログラミング・ネットワーク経由のマイコン制御ボードキット作成
ネットワーク
・電子情報デザイン学科学生実験用チップの設計(VDECを通じロームで試作中)・verilogHDLによるFPGAボードプログラミング実装
LSI設計
・Windows/LinuxデュアルブートPCの組み立てとネットワーク環境設定・簡単なCプログラミングの演習・SPICEシミュレータ(spice3,ns-tools)によるCMOS回路のシミュレーション・LSIレイアウト(ローム0.35μmルールスタンダードセル)からの回路図作成演習
基礎演習
「Introduction to VLSI Circuits and Systems」という,LSI設計技術の英文専門書を分担を決めて読み進んでいます.これにより,LSIの設計の専門技術知識
英語力,プレゼンテーション能力を養成します.
輪講
現4回生が夏休みまでにおこなったこと
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藤野研ホームページリニューアル
アドレスは同じ下記アドレスですhttp://www.ritsumei.ac.jp/se/re/fujinolab/今年作った実チップを紹介http://www.ritsumei.ac.jp/se/re/fujinolab/chip/chip.html
研究室の設備を掲載http://www.ritsumei.ac.jp/se/re/fujinolab/research.htmlからリンク
4回生各人の研究内容を紹介http://www.ritsumei.ac.jp/se/re/fujinolab/b2004.html
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藤野研見学スケジュール
11月15日(月)夜~11月19日(金)面談不可時間帯
16日(火)16:00-19:0017日(水)12:00-15:0019日(金)13:00-15:00
18日(木)午後14:30~18:00をオープンラボにします.見学できるもの(15日デモ実施予定)研究室の雰囲気
LSI設計ツール(回路図,レイアウト,SPICEシミュレーション)FPGAプログラミング(論理設計ツール~プログラム)PICマイコン(簡易Webサーバ)ネットワーク機器(ルータ間のパケット解析)
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まとめ
研究内容
メモリ混載システムLSI低コストLSIデザイン技術ネットワーク技術
研究設備
LSI設計設備(ソフト&ハード)ネットワーク実験設備
歓迎システムLSIやメモリに興味ある学生ネットワークに興味ある学生(ただし院進学の学生はLSIにも興味をもつこと希望)何か電子機器を作りたいという学生