はじめに
デジタル回路設計の経験がない人に向けて書きます！
デジタル回路設計とは！
「0」と「1」で情報を表現するデジタル信号を使って、大きくて複雑な回路を組むことです。
実際に物を作る前に、デジタルの世界で動くことを確認するためにデジタル回路設計を行います。
とはいえ、経験のない人にはイメージしづらいと思います。
単純な回路を以降で紹介してみます。
単純な回路の紹介
NOT回路を紹介してみます。
仕組みは以下の通り、単純です。
・0を入力すると1が出力される。
・1を入力すると0が出力される。
表にすると以下のようなイメージです。
| 入力 (A) | 出力 (Y = NOT A) |
|---|---|
| 0 | 1 |
| 1 | 0 |
絵にすると以下のようなイメージです。
( 東芝様サイトより引用 : https://toshiba.semicon-storage.com/jp/semiconductor/knowledge/e-learning/cmos-logic-basics/chap3/chap3-2-1.html)
すごく単純な回路を紹介してみました。
同じように単純な回路を組み合わせてパソコン、スマホの中のチップは作られています。
すこし本題から逸れますが、デジタル回路設計からスマホになるまでに、どんな工程があるのか簡単に紹介します。(想像の部分もあります..間違っていたらご指摘お願いします。)
デジタル回路設計からスマホになるまで
シミュレーション上で動作(デジタル回路設計)
↓
試作品を作成。
↓
試作品が動くような基盤を設計(アナログ回路設計)
↓
基板上で試作品が動作することを確認(評価業務)
↓
製造、テスト、チップ出荷。
↓
チップにソフトウェアを書き込む。
↓
スマホ製造、出荷。
ざっくりこんな流れだと思います。
とても大変そうですね...!!!
繰り返しになりますが、今回の記事では一番最初のデジタル回路設計についてつらつらと書きます。
デジタル回路設計の概要
大きく分けて2つに分類することができます。
・FED(フロントエンド)
・BED(バックエンド)
最初のほうにやってるのがFED！後のほうがBED！くらいの理解でいいと思います。
FEDでやっていること
フロントエンドでは、仕様検討、仕様書作成、コーディング、論理検証、カバレッジ検証
を実施します。
主に仕様決め、設計、機能的な検証ですね。
BEDでやっていること
バッグエンドでは、論理合成、DFT、レイアウト、STA、物理検証
を実施します。
論理合成
↓
DFT(テスト用の回路を組み込み)
↓
レイアウト(配置、配線)
↓
STA(タイミング検証)
を実施することで実際の物になったとき問題ないよね？を検証しています。
この回路で！こんな感じで配置配線して！この部品(セル)を使えばタイミング、回路規模、消費電力問題なし！と最終的になればOKのイメージです。
まとめ
デジタル回路設計について、少しでも伝わればうれしいです。
間違っている部分があれば、ご指摘お願いします。