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@nonNoise

自作コンピュータの作り方 第1話

第1話 はじまりのはじまり。

はじめに

皆さん、自作コンピュータと聞いて、思い浮かべるのは・・・

秋葉原でCPU、メモリ、グラボやマザボを買って、説明書通りにカチャカチャ接続する・・・

いえいえ、それは悪い事ではないです。ですが、本当に”自作”と言えるのでしょうか。

この話をすると・・・CPUを自作しないのか!OSを自作しないのか!となるでしょう。

その話は、先人たちに・・・お任せで!
 ●CPUの作り方 
  https://www.amazon.co.jp/dp/4839909865/ref=cm_sw_r_tw_dp_x_7TakFb873ZFS9
 ●OSの作り方
  https://www.amazon.co.jp/dp/B00IR1HYI0/ref=cm_sw_r_tw_dp_x_XSakFbW0QBSRQ

自分は、マザーボードの自作がしたいので、その話をしていきます。

マザーボードと言っても組込みマザーボード

以前、Intel Edisonというボードにハマり、Intelマザボが作れる!と思ってたんですが、不運にもディスコンになり、
ちぇ~と思ってましたが、時代はSiP(System in Package)に!! 
自分にも作れるかも!!マザボ作るぞぉ~!好きなインターフェースで構築するぞぉ~設計が楽しいんだよこういうのはさぁ!!

SiP(System in Package)とは

普段見かける半導体は、黒いブロックにピンが沢山生えた物だと思います。

image.png
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-04386/

対して、SiPは、半導体の内部に、半導体が入ってる物を指します。

image.png
https://octavosystems.com/octavo_products/osd335x-sm/

黒い箱の中に、CPUを入れ、電源管理ICを入れ、RAMを入れ、ROMも入れ、さらにコンデンサも入れて・・・

凄い技術だ・・・

もともと、こういったSiPは、基板上で実現されていた機能を、1か所に集約したら便利じゃね??といった感じで進みました。
もちろん、高集積が出来、基板サイズも小さくなります。
(とは言え、高さがあったりするので微妙ですが。今後に期待という事で)

image.png
https://www.tij.co.jp/tool/jp/PHYTC-3P-PHYCORE-AM335X

上の画像のように、AM335xのCPUに、電源IC、eMMC、DDR RAMといった構成が標準的になり、どのメーカーも似たような構成になりました。
その標準的となった構成を、SiP(System in Package)にしていくという訳です。

SiP(System in Package)のある世界

ここで、標準的と言ったのは、長年の経験と利用実績がある構成 という話です。

コンピュータは、長い歴史より、基本構成といったものが出来てきました。
その話はまたどこかでまとめますが、いわゆるコンピュータアーキテクチャ(コンピュータ構成とも言うかも)です。
image.png

http://cpu4edu.net/4001.html
その基本構成に加えて、CPU特有の癖や良くある構成について、CPUを使い機器を作る方々により蓄積された物があります。SiPには、そういった今までのノウハウを詰め込んだ変わりにくい構成という感じで研ぎ澄まされた物があります。

というのも・・・SiPは通常の半導体を作るのと訳が違い、何倍にも工数や価格がかかります。
その為、ふつうは余ほどの事が無いとSiPになんかしないといった感じです。

なので、SiPが登場したら、おめでとう!君はVIPerだ。まだまだ働けるICのようだな!と思ってあげましょう。

逆に言えば・・・SiPは、新しいCPUを持つ事は滅多にない という事です。
もちろん、時代の流れによっては、最初っからSiPで登場するものも出てくるでしょう。
新しいCPUがSiPに乗って出て来た際に、こんな使い方があった!こういう使い方がしたかった!という場面で使えない場合があります。
その為、すでに使い古されてて、長く同じ構成が続き、これ以上進化しないが、使う場面がまだあるという場所にSiPパッケージが出来るように思えます。その方が正解です。

各社のSiPへの対応

Octavosystems:SiPを行うために出来た組織で、TIのAM335Xのコアを買いオリジナルのSiPを作成した先駆者。
https://octavosystems.com/octavo_products/osd335x-sm/

Microcip:Atmel時代にあったATSAM5Dや、AT9Xが新たにSiP化されました。ただしARM9コアなので随分古い。
https://www.microchip.com/design-centers/32-bit-mpus/sip-som/system-in-package

ルネサス:自動車向け出るが、数点SiPパッケージが登場しているようです。
https://www.renesas.com/us/ja/solutions/automotive/soc/r-car-m3.html

次回

次回、CPUの選択 です!
https://qiita.com/nonNoise/items/01427a281ceb7bdc0238

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