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ASICトレーニングコース2018@名古屋大学 / 総合研究大学院大学テーマ型レクチャー「センサー信号処理演習」

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開催趣旨

 
本トレーニングコースは初心者を対象にしたASIC実習セミナーです。特定用途向け集積回路（ASIC）は今や先端測定器開発には欠かせないものとなっており、皆さんもその名前を耳にすることがあると思います。ASICの開発にはプロセスや回路設計など複数の技術が含まれており、初めての方はどこから手を付けて良いか戸惑います。 そこで、講義においてアナログ回路設計, 半導体プロセスなどの知識に馴染んで頂き、計算機を用いた実習を通じて、ASIC開発に必要となる基礎知識の習得を目指します。2016年度からは総研大授業としても開催しており、単位認定も出来ます。
 
注記：ASICの製作は、2012年度からOpen-Itプロジェクトに移行しており、本トレーニングコースでは行いません。 2011年度までの参加者が製作したチップの例はこちらでご覧になれます。
 

ASICとは?

 
Application Specific Integrated Circuit (ASIC) は「特定用途集積回路」の名前の通り、ユーザーの仕様に応じて製作される集積回路で、放射線検出器の読み出しシステムで多用されています。 以前は開発コストが高かったのですが、現在ではシャトルサービスと呼ばれる方法で安価に試作できるようになっており、通常の電子回路基板と同程度の製作費用で試作できるものもあります。
 

開催要項

 
本トレーニングコースでは、半導体プロセスに関する講義とトランジスタからASICの開発に関する講義・実習を２日、レイアウトに関する実習を１日行います。Cadence社のCADツールを利用した少人数の実習形式のセミナーで、以下の通りに開催します。
  • 目的：ASIC製作フローに関する必要最低限の知識と技術が習得でき、今後ASICを製作できるようにする。
  • 方針：実習形式でトランジスタ, 増幅回路, 信号処理, レイアウトを理解します。その中で、DC解析, AC解析, トランジェント解析, ノイズ解析, コーナーパラメータを使用した評価方法, レイアウト検証方法を習得します。
  • 対象：ASICに興味のある大学院生, 研究員, 教員, 技術職員
  • 日程：2018年8月28日(火) - 30日(木)（3日間）
  • 場所：名古屋大学東山キャンパス 理学部C館5階 C5講義室 (C517室)
  • 定員：20名
  • 言語：日本語 (English support can be available for international students on best-effort basis. Please consult the coordinators for details.)
  • 受講料：無料
  • 講師：島崎昇一, 庄子正剛, 田内一弥, 田中真伸, 藤田陽一 (KEK), 伊藤和也 (名古屋大学)
  • 主催：名古屋大学 博士課程教育リーディングプログラム「フロンティア宇宙開拓リーダー養成プログラム」
  • 後援：Open-It, 高エネルギー加速器研究機構 (KEK) 素粒子原子核研究所, KEK加速器科学総合支援事業
  • 世話人：戸本誠, 鈴木一仁 (名古屋大学) 　＊お問い合わせはkazuhito@hepl.phys.nagoya-u.ac.jpまでお願いします。
  • その他注意点
    1. 本トレーニングコースは初心者向けです。実験等に使用するためのASICデザインに関するご相談はこちらもしくは講師にお願いします。ご相談頂ければOpen-ItのOn the Job Trainingとして別途検討させていただきます。
    2. 大学へ戻ってから設計を続けたい場合、CADライセンスの取得をお願いします。（参考：VDECウェブページ）
      • 登録手順例はこちらで、インストール情報はこちらでご覧頂けます。
      • Linuxが動作しているPCであればCADソフトウエアのインストールはほぼ問題がないかと思いますが、全てについて確認をしているわけではありません。
    3. 実際にASICを製作して評価する場合の使用可能パッケージの例はこちらでご確認ください。
     

申込要項

 KEKつくばキャンパスの計画停電により、8月3日15:00 - 6日10:00の間は本サイトは閲覧できません。受講申し込みもできませんので、ご留意ください。
  • 申込期限：2018年8月17日(金) 17:00
    • 応募多数の場合は、学内応募者の優先、希望者の地域性の考慮、期限前の申込締切を行うことがありますのでご了承ください。
  • 参加条件：シミュレーション実習用端末として使うラップトップPC (WindowsまたはMac OS) をご持参下さい。有線LANを使用してsshでサーバーに接続し、X端末として動作することが必要です。 動作確認されていないPCの会場での対応はしかねますので、ご了承ください。
    • Windows上で動くXサーバーとしては、例えばXmingとPuTTyのセットでの使用に実績があります。
  • ご不明な点は世話人までお問い合わせください。
 

プログラム・テキスト

 
テキストと資料のダウンロードには、受講承認後に配布されるID/PWが必要となります。本コースではIC615の開発環境に基づいた資料を用います。ご了承ください。ツールの使い方：回路図・レイアウトエディタ（Cadence）およびSPICEの基本的な操作について、以下の資料に端的にまとめました。その都度参照する資料としてご利用ください。
 
1日目（シミュレーション実習）
到達目標：DC,AC,トランジション解析が行えるようになる。トランジスタの動作とASICを構成するいくつかの基本要素を理解する。簡単な増幅回路をデザインし、特性をシミュレーションにより理解する。
2日目（シミュレーション実習・レイアウト）
到達目標：放射線計測用信号処理方法をシミュレーションによって理解する。ノイズ解析になれ、S/Nの定量的な評価ができるようにする。
3日目（レイアウト・検証ツール実習）
到達目標：レイアウト及び検証の一連の流れを理解する。

アンケート

受講者の方々はアンケートにご協力ください（受講承認後に配布されるID/PWが必要です）。トレーニングコースは今後も継続する予定です。より良いものにするために是非お願いいたします。

アンケート結果（回答者数5名/参加者数8名）
Q1. シミュレーション実習：内容のレベル
  4択：大変低い 0人、普通 0人、満足 3人、大変満足 2人
 
Q2. シミュレーション実習：説明は分かり易かったですか？
  4択：とても分かり難い 0人、分かり難い 1人、分かり易い 3人、とても分かり易い 1人
 
Q3. シミュレーション実習に関する質問・意見
  • スライド通りに進めればあまりつまづかずにできましたが、自分が押しているボタンが何を意味するものなのかはよく理解できていません。
  • 初日に学んだ様々な回路をシミュレーションでき、基本的な動作や手順に慣れることができたと思います。今回の実習では既にある回路のシミュレーションがメインでしたが、せっかく基礎的なことも学んだので回路を考えて組むことも経験してみたかったです。
  • virtuosoに関して、後半では慣れてきたが、初めの方はスライドを見てもどこをクリックすればいいのか、どうしたらlogスケールにするのかとかが分かりづらく感じていたので、赤マルなどで「ここをクリックして~を選択する。」みたいな形で書いてくれると分かりやすくなるかと思います。
  • シミュレーションのやり方を一通り学ぶことができてよかった。最初はシミュレーション時に、色々なウインドウが開いてしまってどのウインドウを選べば良いのか難しかった。二日目以降は慣れてきて戸惑うことがなくなったため、実習形式でも出来ると思う。ただし、今回のように講師の方と一緒にやる方法だと早く実習が進み、多くの回路を見ることができたので今回の方法でもよかったと思う。
 
Q4. レイアウト実習：内容のレベル
  4択：大変低い 0人、普通 1人、満足 1人、大変満足 3人
 
Q5. レイアウト実習：説明は分かり易かったですか？
  4択：とても分かり難い 0人、分かり難い 0人、分かり易い 4人、とても分かり易い 1人
 
Q6. レイアウト実習に関する質問・意見
  • 原理などの理解度は低いですが、レイアウト自体の作業はとても楽しかったです。質問をしたときに丁寧に教えてくださったので分かり易かったです。
  • 回路を組む→レイアウトをするという流れはわかりやすく、理解が深まりました。レイアウトのシミュレーションで使用したrule等のファイルはどうやって用意されていたのかなどがわかって、一人で動かすことが出来るようになれればより有意義でした。
  • レイアウトは少し時間が少なくて複雑なレイアウトをすることができなくて残念だったが、DRC等、一通りを学ぶことができてよかった。
 
Q7. 興味を持ったこと
  • 測定で使える場面があれば使用していきたいです。
  • アナログ回路の知識がほとんどなくCMOSも参加する直前に少し聞いた程度だったので今回学んだ回路等を本なりで調べようと思います。
  • Virtuoso
 
Q8. 本トレーニングコースに参加した経緯を教えてください。（Open-Itのwebで知った, d-sysメーリングリストの告知で知った, 先生に勧められた等）
  • 大学の先生から告知がありました。
  • メールの告知で知って参加しました。
  • 原子核談話会のメーリスで偶然見つけて、spring-8での研究で回路を扱ったりする事があったので、受けてみようかと思って参加しました。
  • 先生からの本トレーニングコースに関するメール転送
  • 自分の所属する実験の回路開発においてASICを使う可能性があったため
 
Q9. 本トレーニングコースに対するご意見・ご要望等 
  • 質疑応答の時間に制限を設ける
  • 日程的に仕方がないと思いますが、何日間か間をあけて実施してくれるとありがたかったです。
  • 初めのアナログ回路の方の内容で、「これは結局何に使うんだろう」となることが多かったので、「CMOSはコンピュータの~で、~をするために使われている」みたいな身近な物での具体例をあげて必要性等を多く挙げてもらえるとイメージが湧きやすい気がします。
  • ASICについてあまり知識がないが、今後使う予定があったり、興味がある人にはとてもいいコースだと思う。今回からアナログ回路の基礎にもっと時間を費やしたとのことだったが、個人的には集積回路の基本パーツを原理から理解できとてもためになった。本コースは初心者向けとのことであったので、丁寧な実習はいいと思う。最後の実習時間で、コース中でやらなかった簡単な回路を1から作成してもいいと思う。
  • アナログ回路についても講義をして頂きとてもありがたかった。ただし、少しトランジスタ自体の性質についての講義（IがVgsでどのように変わるかなど）が少なかったので最初が難しかった。自分は以前DAQセミナーに参加していたため理解できたが、もし聞いていなかったら難しかったと思う。トランジスタの基本的な性質についてなどは予習資料などがもしあれば有り難かった。