電子情報通信学会 フォトニックネットワーク研究会 「ポスト東京オリンピック時代の情報通信社会とLSI開発」 ベリフィケーションテクノロジー株式会社 CSO 浜谷敏行 www.vtech-inc.co.jp 1 Vtechとは？ 【会社概要】 商 号 ベリフィケーションテクノロジー株式会社 設 立 2003年4月1日 代表取締役 竹内 秀人 資本金 60,550,000円 社員数 100名（2016年4月1日現在） 事業内容 LSI第三者検証サービス 検証用ツール・IPの開発および販売 検証用ツール・IPの代理店事業 所在地 【本 社】 〒222-0033 横浜市港北区新横浜2-3-12 新横浜スクエアビル5F TEL：045-470-8310 FAX：045-470-8319 【大阪支社】 〒530-0004 大阪市北区堂島浜1-2-1 新ダイビル23F TEL：06-4795-6662 FAX：06-4795-6663 【Verification Technology USA, Inc.】 99 South Almaden Blvd, Suite 616, San Jose, CA USA 95113 TEL：(669)231-8766 【Verification Technology Philippines Inc.】 3/F King’s Court Bldg1, 2129 Don Chino Roces Ave, Makati, Metro Manila, PHILIPPINES www.vtech-inc.co.jp 2 Vtechの取組み 【研究・開発の取組み】 2016年9月 研究・開発の一環として、2026年後（10年後）の社会環境を見据えて、 システムLSIの開発・検証の動向予測を研究するチームを発足。 ・4分野にフォーカス - 情報通信分野 - 交通システム分野 - 社会インフラストラクチャー分野（都市システム） - Factory Automation（FA）分野 ＜予測＞ ★各種コンテンツ（例 8K放送システム、自動運転車etc）は、東京 オリンピックを境に大きく変わる。 ★東京オリンピックまでは、システムLSI開発は従来手法の延長。 ★東京オリンピック以降（ポスト東京オリンピック）、システムLSI 開発手法は大きく改善されていく。 ★非シリコン半導体の製品化に伴い、システムLSI開発手法は従来と 異なる展開になる。 www.vtech-inc.co.jp 3 情報通信分野 東京オリンピックとは？ 【情報通信分野における東京オリンピックとは】 ウェアラブル 普及 ICTによる おもてなし 第5世代 通信システム ４大変革が既存マーケットを侵食する！！ ８K放送 http://itpro.nikkeibp.co.jp/article/COLUMN/20140225/539114/?rt=nocnt 新しい技術の普及 www.vtech-inc.co.jp 新しいビジネスの創造 4 情報通信分野 ポスト東京オリンピックとは？ 【情報通信分野におけるポスト東京オリンピック】 情報通信分野 大きな実証実験の場 各種コンテンツが東京という限定された エリアにおいて実証実験が行われる 実証実験されたコンテンツが 世界中に広まる ポスト東京 オリンピック あらゆる技術を具現化するための最小構成 要素がLSIとソフトウェア システムを構成する最小要素のシステムLSIの動向は？ その開発手法の動向は？その後の動向は？ www.vtech-inc.co.jp 5 システムLSIの開発 【現行のシステムLSIの開発フロー】 要求仕様 設計 検証 論理合成 マスクデータ作成 LSI製造 LSI １．設計 HDL（Hard Description Language）を使用した設計。 情報通信機器用LSIの場合は、演算処理が多いため高機能、 大規模。また、ソフト演算処理も多用するため、CPUを 内蔵する場合がほとんど。近年 一部の機能については、 より抽象度の高い言語（ex：SystemC・C系言語）を使用 した設計が主流になりつつある。 ２．検証 WorkStatation上でSimulatorを使用した擬似的な検証が 主流。機能及び回路規模が増大しているため、開発時に おけるコスト増、実施時間増が開発時のボトルネックと なっている。ここ数年、実施内容・フローにおいて、大き な変更がない。 ３．論理合成・マスクデータ作成 EDAベンダーのツール主体の作業。EDAベンダー依存性が大。 ４．LSI製造 ウェハプロセスの微細化が加速（0.28um⇒0.14um）。 ASSP/ASICのLSI製造コストが膨大になってきている。 小ロット・製造費“０”のFPGAがASSP/ASICに置き換わりつ つある。LSI製造メーカーが集約。 www.vtech-inc.co.jp 6 不具合分析（参考） 【不具合分析】 ■ 不具合混入経路分析観点 ■ 不具合混入は「設計」時に行われます。 これらの問題の多くは設計レビューをすり抜 けてしまうようです。 本来レビューで見つかるはずの問題の多く が「検証」時に検出されることで検証期間が 延び、多くの手戻りを発生させています。 カバレッジレポート分析観点 一方、検証の収束における指標の一つであるカバレ ッジは、未踏カバレッジ要因は「コードの冗長性」 及び「検証項目不足」になりますが、項目不足観点 では実装時（設計時）の問題を引きずるケースが多 く見られます。 www.vtech-inc.co.jp 7 不具合の混入（参考） 【不具合の混入フェーズ】 < > 不 具 合 の 混 入 数 コード化の誤記 コード漏れ 難解コードによる デバッグ性の低下 ご認識、理解漏れ 検討不足 修正過多による コード劣化 ドキュメントの表現不足、 定義漏れetc 要 件 定 義 要 求 仕 様 設 計 コ ー デ ィ ン グ 検 証 www.vtech-inc.co.jp 検 証 終 了 <開発フェーズ> 8 検証手法（補足） 【検証手法】 検証手法 ダイレクト検証 フォーマル検証 メリット ・信号レベルでの検証が可能 ・多彩なイレギュラー検証が可能 ・検証時間が短い ・ランタイムが長時間 ・1CHIP、システム検証には不向き ・網羅的な検証が可能（完全証明） ・適材適所に適用すれば短時間で 効果は高い ・デザインによっては検証時間が長くなる (又はかからない） ・設定等が複雑で習得に時間がかかる ・シミュレーション時間を短縮可能 ・導入に手間がかかる ・高価であるため費用対効果が難しい ・実スピードに近い検証が可能 ・S/Wを含めた実システムに近い 検証が可能 ・対応する基板コストがかかる ・FPGAで検証するため完全等価ではない ・FPGAに知識が必要 エミュレーション検証 プロトタイプ検証 デメリット www.vtech-inc.co.jp 備考 バーチャル検証 シミュレータでの検証 9 検証のアプローチ（参考） 【検証のアプローチ例】 www.vtech-inc.co.jp 10 東京オリンピックまでの動向 【東京オリンピックまでのLSI設計/検証の動向】 １．設計 情報通信機器用LSIの場合は、演算処理が多いため高機能、 大規模。また、ソフト演算処理も多用するため、CPUを 内蔵する場合がほとんど。 アーキテクチャー開発と親和性の高い抽象度の高いSystemC・C 系言語を使用した開発が確立される。 ２．検証 機能及び回路規模が増大しているため、開発時における コスト増、実施時間増が開発時のボトルネックとなって いる。ここ数年、実施内容・フローにおいて、大きな変 更がない。 Simulatorを使用した手法をベースに、Simulator加速用システ ム（accelerator等）及びFPGAを使用した実機擬似環境システム （Prototypeシステム等）を使用した検証環境が確立される。 ３．FPGA 短期間、低開発コストデバイス FPGAを使用する。 ASSP/ASICの開発フローを流用した開発が確立する。 www.vtech-inc.co.jp 11 ポスト東京オリンピックの状況 【東京オリンピック以降の状況】 市場ニーズ 東京オリンピックの実証実験を境に世界中に広がる情報通信 技術、その後新たに発生する市場ニーズに伴う高機能要求 （8k放送 ⇒ 16k放送、情報通信端末の小型化<ウェアラブ ルetc＞・・・） ウェアプロセスの微細化 ウェアプロセスの微細化（28nm⇒16nm・・・）に伴う大 規模化 新たな課題 デバイス SiP（System in a Package）、FPGAアーキテクチャ内蔵シ ステムLSI（※IntelのAltera買収）普及及び大規模FPGAの量産 製品への普及 www.vtech-inc.co.jp 12 ポスト東京オリンピックの課題 【東京オリンピック以降の課題】 設計 ・高機能化の更なる加速によって、高度化する機能に対応したアルゴリズム的な 処理が増加する。 ・内蔵しているCPUの高機能化が進むことによって、アルゴリズム的な処理を CPUで使用するソフトウェアとハードウェア（論理）の最適な分割が重要と なる。 ・流用性の高い機能IPを多用した設計を行う必要がある。 検証 ・社会の電子機器の依存性が更に高まることによって、高い品質が要求される。 ・開発期間・コスト面で大きな割合をしめる品質保証（≒検証）作業を、市 場が要求するTAT（Turn Around Time）に満足させる必要がある。 www.vtech-inc.co.jp 13 ポスト東京オリンピックの展望（設計） 【東京オリンピック以降の展望（設計）】 各種学術団体 研究 ポスト東京オリンピ ック以降は現行の延 長で、まだ対応可能 CPU/GPUとの 機能分割に よる効率的な 設計 設 計 機能IPを流用した 設計 アーキテクチャ開発に 親和性の高い言語開発 抽象度が高い為、 動作確認時間が 短い www.vtech-inc.co.jp 14 ポスト東京オリンピック 【東京オリンピック以降の展望（検証）】 ソフトウェアとハード ウェアの協調検証 ポスト東京オリン ピック以降は早急 なる対応が必要。 使用デバイスの多様化 様々なマイナス 要因 不具合のフィードバック 検 製品 証 設計 品質保証 機能の増加に伴う 膨大な確認内容 多用な 外部インターフェイス 検証とは品質を担保する砦 www.vtech-inc.co.jp 15 今後の検証 【東京オリンピック以降も踏まえた検証】 製品仕様を踏まえた 最適な品質管理手法の選択及び運用。 最適な検証手法の選定。 最適な検証ツールの選定＆運用。 現実的な検証ゴールの設定。 ⇒ 検証戦略の策定！！ 更に 検証ツールの調査及び運用 検証する上で、検証ツールは不可欠。半導体EADベンダーと連携して検証 ツールの有効活用。 最新検証手法の調査及び運用 ★新たな取組みが必要！！ www.vtech-inc.co.jp 16 これからの検証 【Vtechの取組み】 現行の検証手法の効率的な活用 検証戦略策定を重点に置き、社内ナレッジデータベースを元に最適な検証の検討。 （定量的な検証戦略の策定） 検証ツール 半導体EDAベンダーと連携を取って検証ツールの有効活用方法の検討及び最新のツー ル動向を把握。 産学連携 学術団体との連携。（連携可能な学術団体の調査） 独自ツールの開発 オリジナルツールの開発と独自の検証手法のコラボレーション。 検証ゴール？ 従来、検証のゴールは設計仕様に対しての絶対安全に基づいて実施されることが多かっ た。機能安全の思想に基づき、独自の安全度と言う尺度をもって、検証のゴールを定め る研究。 検証する対象仕様とは？ 従来、検証の対象仕様は設計仕様。設計仕様ではなく検証対象物のユースケースを検証 の対象仕様化を研究。 膨大な検証内容の精査、検証結果の判定は？ AI（デープラーニング）の有効活用を模索＆研究。 対象アプリケーションの動向？ 市場動向調査と合わせて、実務量をふやすこととナレッジデータベース化。 www.vtech-inc.co.jp 17 まとめ 【まとめ】 東京オリンピックまでは、設計・検証とも現行の手法が用いられる。 東京オリンピック以降も、改善されるが現行の手法をベースに設計・ 検証が行われる。 非シリコン半導体の出現により、開発手法が大きく変革する。 設計は東京オリンピック以降も、現行の延長で展開される。 検証は東京オリンピック以降、変革する必要がある。 検証戦略策定が重要。 弊社において、現在の検証に関わる最新状況及び今後の予想される展 開を踏まえて、検証の変革方法を模索中。 www.vtech-inc.co.jp 18 ベリフィケーションテクノロジー株式会社 □本 社 〒222-0033 横浜市港北区新横浜2-3-12 新横浜スクエアビル5F TEL：045-470-8310 FAX：045-470-8319 □大阪支社 〒530-0004 大阪市北区堂島浜1-2-1 新ダイビル23F TEL：06-4795-6662 FAX：06-4795-6663 www.vtech-inc.co.jp 19
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