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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