(57)【要約】【課題】光接続ブックを用いて、比較的短時間で効率的に、十分満足の行く光回路や光電融合回路の設計を行うことができる設計手法、設計装置である。【解決手段】光回路ないし光電融合回路の設計方法は、光信号の入力と出力の少なくとも一方の機能を有した複数の光ポートとシート状の光伝送媒体を具備した光モジュールないし光接続層における設計において、複数の光モジュールないし光接続層に対して、少なくとも光接続が可能な光ポートの組に関する情報を有したデータである光接続ブックを用意して、それぞれ複数の光モジュールないし光接続層を適用した系における光回路ないし光電融合回路の設計を行って、複数の設計結果24を比較、評価して、好ましいものを選択する。【選択図】図１
2006099322.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号の入力と出力の少なくとも一方の機能を有した複数の光ポートとシート状の光伝送媒体を具備した光モジュールにおける光回路の設計方法であって、
第１の光モジュール及び第２の光モジュールに対して、少なくとも光接続が可能な光ポートの組に関する情報を有したデータ（光接続ブック）を用意する第１ステップ、
第１の光モジュールを適用した系における光回路の設計を行う第１ステップ、
第２の光モジュールを適用した系における光回路の設計を行う第２ステップ、
第１のステップの設計結果と第２ステップの設計結果を比較する第３ステップ、
を有することを特徴とする光回路の設計方法。
【請求項２】
複数の半導体チップと電気配線層と光接続層を有した積層構造を有し、光接続層が、シート状の光伝送媒体と、光伝送媒体への光信号の入力と出力の少なくとも一方を行う光ポートを複数有する光電融合回路の設計方法であって、
第１の光接続層及び第２の光接続層に対して、少なくとも光接続が可能な光ポートの組に関する情報を有したデータ（光接続ブック）を用意する第１ステップ、
第１の光接続層を適用した系における光電融合回路の設計を行う第１ステップ、
第２の光接続層を適用した系における光電融合回路の設計を行う第２ステップ、
第１のステップの設計結果と第２ステップの設計結果を比較する第３ステップ、
を有することを特徴とする光電融合回路の設計方法。
【請求項３】
前記光接続ブックは、光ポートの配置、光接続可能な光ポートの組み合わせ、光ポートの組み合わせに伝送可能なデータ伝送速度を有していること特徴とする請求項２に記載の光電融合回路の設計方法。
【請求項４】
前記半導体チップは再構成可能な回路を有しており、さらに光接続層を介して半導体チップ間の光接続が変更可能であることを特徴とする請求項２または３に記載の光電融合回路の設計方法。
【請求項５】
光信号の入力と出力の少なくとも一方を行う機能を有した複数の光ポートとシート状の光伝送媒体を具備した光モジュールと、電子回路を有する光電融合回路の設計を行う設計装置であって、
少なくとも光接続が可能な光ポートの組に関する情報を有したデータ（光接続ブック）を記憶する記憶手段、
光モジュールに対して記憶手段に記憶された光接続ブックを適用して光電融合回路の設計を行う設計手段、
異なる光モジュールの構成を適用して設計手段で設計した設計結果を比較し、設計結果を評価する手段、
を有すること特徴とする光電融合回路の自動設計装置。
【請求項６】
請求項４に記載の光電融合回路の設計方法を実行する設計装置と、再構成可能な光電融合回路と、入出力手段を有し、入出力手段からの情報に基づいて設計装置において光電融合回路の設計がなされ、設計の結果が再構成可能な光電融合回路に実装されることを特徴とする光電融合再構成システム。
【請求項７】
請求項６に記載の光電融合再構成システムと、光電融合回路の設計結果を再構成可能な光電融合回路に実装し、動作させて、設計の結果を評価する評価手段を有することを特徴とする光電融合回路の設計評価装置。
【請求項８】
光信号の入力と出力の少なくとも一方を行う機能を有した複数の光ポートとシート状の光伝送媒体を具備した光モジュールと、電子回路を有する光電融合回路の自動設計プログラムであって、
少なくとも光接続が可能な光ポートの組に関する情報を有したデータ（光接続ブック）を基に光電融合回路の設計を行うステップ、
別の光接続ブックを基に光電融合回路の設計を行うステップ、
複数の設計の結果を比較し、設計結果を評価するステップ、
をコンピュータに実行させることを特徴とする自動設計プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気配線で接続された電子回路と光接続による光回路が混在した回路（光電融合回路とも記す）の設計方法、設計装置、設計用プログラム等に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、パーソナルコンピューター、さらには携帯電話や個人情報端末（PDA）などの情報処理機器は、小型・軽量であることに加えて処理速度の速いことが望まれているが、処理速度が上がるにつれて、そこで用いられる回路における配線遅延、EMI（電磁放射干渉ノイズ）などの問題が生じる。これらの、配線遅延やEMIを回避する手法としては、光接続を用いる光回路を利用する方法が挙げられる（特許文献１参照）。
【０００３】
一方で、上述の情報処理機器やロボットなどの制御機器においては、複数の制御アルゴリズムをリアルタイムで切り替えて制御することが望まれる。この様な視点から、再構成が可能な回路、特に高速でリアルタイムに再構成を可能とする回路が望まれている。再構成可能な回路の例としては、FPGA(Field Programmable Gate Array)やCPLD（Complex Programmable Logic Device）等が挙げられるが（特許文献２参照）、高速性や回路規模などの点で、さらなる向上が望まれている。
【０００４】
これらの情報処理機器（半導体システム）の設計に用いられる設計フローの例では、一般には、要求仕様に基づきシステム設計を行った後、論理設計を経て、回路接続リスト（ネットリスト）生成、レイアウト設計（配置配線:place & route）、検証を行う（図16参照）。例えば、一例として、２つのチップを有したシステムに対して該技術を用いた設計方法がある（特許文献３）。ところが、光接続と電子回路が混在したシステムに対しての設計方法は、知られていない。
【特許文献１】特開平6-308519号公報
【特許文献２】特開2000-311156号公報
【特許文献３】特開2001-298086号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、高度な情報処理機器や制御機器を実現するためには、回路が大規模、高速性、柔軟性（再構成が可能であること）などを併せ持つことが必要であるが、この様な要求を満たすために、光回路と電子回路が混在した回路すなわち光電融合回路を用いることが考えられる。従来、光ファイバや光導波路などを用いた光回路を電子回路とともに混載するシステムの設計においては、図16に示すシステム設計の初期段階で、図16に示すように光回路と電子回路が明確に分離され、独立した設計が行われている。しかし、この様な設計手法では、光回路と電子回路が独立に設計されている。また、光回路の設計においては、要求される光接続の仕様（伝送速度やビットエラーレート）を満たすように、光デバイス、光伝送路、伝送距離などの設計が成される。ここでは、光量設計として、光伝送路の損失解析や、光伝送路と光デバイスの間の光結合解析などを行い、さらにこの光量設計の結果にもとづいて伝送速度やビットエラーレートの見積もりがなされる。
【０００６】
しかし、この様な設計手法では、光回路と電気回路が独立に設計されていたため、両方の回路（ハード）性能を十分に生かした設計を行うことは難しかった。さらに云えば、光回路、電子回路のそれぞれとしては最適な設計が可能であったが、光電融合回路としてトータルに最適化された設計の遂行は不十分であった。また、光電融合回路としてのトータル設計には、両方の回路に対しての高度な知識と、多大な時間、コストを要した。特に、光回路の設計が、設計時間や設計信頼性において問題になることがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題に鑑み、本発明の光回路の設計方法は、光信号の入力と出力の少なくとも一方の機能を有した複数の光ポートとシート状の光伝送媒体を具備した光モジュールにおける光回路の設計方法であって、第１の光モジュール及び第２の光モジュールに対して、少なくとも光接続が可能な光ポートの組に関する情報を有したデータ（光接続ブック）を用意する第１ステップ、第１の光モジュールを適用した系における光回路の設計を行う第１ステップ、第２の光モジュールを適用した系における光回路の設計を行う第２ステップ、第１のステップの設計結果と第２ステップの設計結果を比較する第３ステップを有することを特徴とする。光接続ブックを用いて光回路の設計を行うことを特徴とする本発明は、光回路の設計方法にも光電融合回路の設計方法にも適用できて、これは光回路の設計方法に係る。
【０００８】
また、上記課題に鑑み、本発明の光電融合回路の設計方法は、複数の半導体チップと電気配線層と光接続層を有した積層構造を有し、光接続層が、シート状の光伝送媒体と、光伝送媒体への光信号の入力と出力の少なくとも一方を行う光ポートを複数有する光電融合回路の設計方法であって、第１の光接続層及び第２の光接続層に対して、少なくとも光接続が可能な光ポートの組に関する情報を有したデータ（光接続ブック）を用意する第１ステップ、第１の光接続層を適用した系における光電融合回路の設計を行う第１ステップ、第２の光接続層を適用した系における光電融合回路の設計を行う第２ステップ、第１のステップの設計結果と第２ステップの設計結果を比較する第３ステップを有することを特徴とする。これは、本発明を光電融合回路の設計方法に適用したものである。
【０００９】
また、上記課題に鑑み、本発明の光電融合回路の自動設計装置は、光信号の入力と出力の少なくとも一方を行う機能を有した複数の光ポートとシート状の光伝送媒体を具備した光モジュールと、電子回路を有する光電融合回路の設計を行う設計装置であって、少なくとも光接続が可能な光ポートの組に関する情報を有したデータ（光接続ブック）を記憶する記憶手段、光モジュールに対して記憶手段に記憶された光接続ブックを適用して光電融合回路の設計を行う設計手段、異なる光モジュールの構成を適用して設計手段で設計した設計結果を比較し、設計結果を評価する手段を有すること特徴とする。これは、光接続ブックを用いて光回路の設計を行うことを特徴とする本発明を、光電融合回路の自動設計装置に適用したものである。
【００１０】
また、上記課題に鑑み、本発明の光電融合再構成システムは、半導体チップが再構成可能な回路を有しており更に光接続層を介して半導体チップ間の光接続が変更可能である上記の光電融合回路の設計方法を実行する設計装置と、再構成可能な光電融合回路と、入出力手段を有し、入出力手段からの情報に基づいて設計装置において光電融合回路の設計がなされ、設計の結果が再構成可能な光電融合回路に実装されることを特徴とする。これは、光接続ブックを用いて光回路の設計を行うことを特徴とする本発明を、光電融合再構成システムに適用したものである。
【００１１】
また、上記課題に鑑み、本発明の光電融合回路の設計評価装置は、上記の光電融合再構成システムと、光電融合回路の設計結果を再構成可能な光電融合回路に実装し、動作させて、設計の結果を評価する評価手段を有することを特徴とする。これは、光接続ブックを用いて光回路の設計を行うことを特徴とする本発明を、光電融合回路の設計評価装置に適用したものである。
【００１２】
また、上記課題に鑑み、本発明の自動設計プログラムは、光信号の入力と出力の少なくとも一方を行う機能を有した複数の光ポートとシート状の光伝送媒体を具備した光モジュールと、電子回路を有する光電融合回路の自動設計プログラムであって、少なくとも光接続が可能な光ポートの組に関する情報を有したデータ（光接続ブック）を基に光電融合回路の設計を行うステップ、別の光接続ブックを基に光電融合回路の設計を行うステップ、複数の設計の結果を比較し、設計結果を評価するステップをコンピュータに実行させることを特徴とする。これは、光接続ブックを用いて光回路の設計を行うことを特徴とする本発明を、光電融合回路の自動設計プログラムに適用したものである。
【発明の効果】
【００１３】
上記の本発明の設計手法、設計装置等によれば、光接続ブックを用いるので、比較的短時間で効率的に、十分満足の行く光回路や光電融合回路の設計を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の光電融合回路或いは光回路の設計には、光接続ブックを用いて設計を行うところに特徴がある。すなわち、光回路の設計において、図１に示すように予め複数の仮想的な光モジュール構成（光接続ブックＡ,Ｂ,Ｃ,,,）を用意しておき、これらの光接続ブックそれぞれに対して、光接続設計を行う。そして、それぞれの設計結果24Ａ,24Ｂ,24Ｃ,,,を比較し、好ましい設計結果を出力した光接続ブックとそれに対する設計結果を選択し、結果として用いる。
【００１５】
ここで光接続ブックは、光デバイスや導波路などの構成や配置などが予め定められた仮想的な光モジュール構成である。仮想的というのは、情報として用意されることである。この情報が設計装置のメモリに保管され、この情報を用いて設計がなされる。図１では複数の光接続ブックに対して、光接続設計を並列に行っているが、本発明の光電融合回路或いは光回路の設計では、図２のように光接続ブックの選択（変更）と光接続設計、光接続解析を繰り返し行う方法を用いても良い。
【００１６】
特に、電子回路と光回路が混在する回路は性能の向上が期待できるものの、一方でその設計は、電子回路のみの設計と比べて多様性、複雑性が増すため、困難になる傾向がある。設計者にとっても、電子回路と光回路の両方に対して高度な知識が要求される。
【００１７】
そこで、上述の光接続ブックを用いることで、光モジュールの設計自由度が或る程度限定されることになるため、それぞれの光接続ブックに対して比較的小さな負荷で短時間に信頼性の高い光回路設計を行うことができる。特に、後述する光自由回路のように接続自由度が大きい光モジュールを適用する際には、その光接続の自由度がハードとしてのメリットを提供する反面で、設計をより難しくする傾向があるため、非常に有効な手法である。また、光接続ブックの単体としては、自由度が限定されるが、様々なバリエーションの光接続ブックを用意し、それらに対してそれぞれ設計を施して、好ましいものを選択することで、最終的な設計の自由度は大幅には下がらない。
【００１８】
さらに、様々なアプリケーション（仕様）に対して、それぞれの光接続ブック（構成が確定された光モジュール）を適用した系に対する設計資産を蓄積することができる。これにより、設計の再利用をしやすい。電子回路部分のスペックアップや光モジュールのスペックアップなどで設計変更が生じた際にも、類似した構成の光接続ブックを優先的に評価することで、設計の負荷を低減できる。さらには、光接続ブックに対応した光モジュールは、様々な仕様に対して共通して利用されるため、大量生産することができる。これにより光モジュールのコストを低減できる。
【００１９】
つまり、この様に光接続ブックを用いて、電子回路と光回路が混在した回路（光電融合回路）の設計を行うことで、全体として高度に最適化された光電融合回路の設計を、比較的高速且つ信頼性高く実施することができる（勿論、本発明は、光接続のみの光回路に適用することもできる）。このことは、光電融合回路のハードウエア性能を最大限に生かした設計に繋がり、最終的な光電融合回路はコストパフォーマンスの優れたものとすることができる。
【００２０】
次に、本発明の光電融合回路の設計方法が対象とする典型的なハードウエア（光電融合基板）について説明した後に、本発明の一実施形態の根幹となる設計方法について説明する。
【００２１】
＜設計方法が対象とするハードウエア＞
まず、本発明において用いる典型的なハードウエアすなわち、光電融合回路について図６を用いて説明する。図６において、100は基板、101は２次元光伝送媒体、102は光の出力と入力の少なくとも一方を行なう光ポート、103は光伝送媒体101を伝播する伝播光、105は電気配線層、106は電気配線、107は電子デバイスである。図６（ａ）は電子デバイス107の配置を示す平面図、図６（ｂ）は光電融合基板の断面図である。
【００２２】
図６（ｂ）に記すように、電子デバイス（半導体チップ）107と電気配線層105を有した電子モジュールと、光伝送媒体101と光ポート102を有した光モジュール（光接続層）が積層、接着されて、層構成をなしてコンパクトに実装されている。すなわち、電子デバイス（半導体チップ）107を搭載し、それらが電気配線と光接続で相互接続された光電融合基板となっている。
【００２３】
図６（ｂ）は、３つのチップ107ａ〜107ｃ及び光ポート102ａ〜102ｃを有した回路の断面図であるが、図６（ａ）のように面内に任意の数の半導体チップ107と光ポートを任意の位置に配置可能である。また、光ポート102は光伝送媒体101に接して上部に配置されているが、これに限るものでなく、光伝送媒体101の中に埋め込む様に配置し、直接、導波路101に光を結合したり、光伝送媒体101の端面に配置してもよい。また、光伝送媒体101の層は任意の層数とすることができる。
【００２４】
光ポート102は、前述した様に光信号を発信もしくは受信する機能を有した部品である。すなわち、電気信号を光信号に変換する光出力部、もしくは、光信号を電気信号に変換する光入力部、もしくはその両方を有している。発信を担う光ポートの光出力部である発光素子から出射された光は、光伝送媒体101を伝播し、受信を担う光ポートの光入力部である受光素子に入力される。受信を担う光ポートで信号を電気信号に変換されることで、光ポート102から光ポート102への信号伝送がなされ、光回路が構成される。こうして、光ポート102において、電子デバイス107からの信号が光信号に変換され、光信号は光伝送媒体101を伝播後、別の光ポート102において電気信号に変換され、別の電子デバイス107に入力される。また、電気配線層105により近接する電子デバイス107間は電気配線で接続されている。この様にして、電子デバイス107間は電気配線で接続されていることに加え、光接続が可能なようになっている。
【００２５】
既に述べた様に、光伝送媒体101としては、典型的には２次元導波路（シート状の光導波路）が用いられる。本明細書において光自由回路とは、この様な２次元導波路であって、行おうと思えば任意の位置に光デバイスを配置することができ、任意の点に配した光ポートから任意の光ポートに２次元的に光データを送信する様にしたものである。例えば、光ポート102からの伝播光103は、図13に示す様に、設定した任意の伝播方向や放出角104ａ、104ｂで伝播させることで、送信先を選択できる。ここで、放射角104の設定範囲は特に拘らないが、例えば360°全方向にブロードキャストすることや、発光素子の放射角相当であってなるべく小さな放射角でビーム状に伝播することなどができる。光の伝播方向や放射角を制御することなどで回路を高い自由度で変更できる。
【００２６】
光自由回路は、１対１の光ポートの接続組み合わせに関しては、任意の組で双方向通信が可能であり、完全結合可能な回路とできる。さらに１：Ｎのマルチキャスト通信や、Ｎ：Ｍの通信なども実現可能であり、接続自由度の高い回路である。さらに、光自由回路は上述の接続の切り替え、再構成が可能である。すなわち、１対１の光ポート間の組み合わせの切り替え（再構成）が可能であり、さらには、複数の光ポート間の伝達経路の切り替え、すなわち１：ＮやＮ：Ｍ送信の切り替え（再構成）が可能ともできる。
【００２７】
この様にして、２次元導波路を用いた光自由回路は、光ポート間の完全結合が可能であり、さらには、マルチキャストが可能な接続自由度の高い再構成可能な回路であり、再構成可能な電子回路を相互接続することで、高度に再構成可能なシステムを構築する際に好ましい手段である。
【００２８】
光伝送媒体101は、伝播光103に対して十分な透過率を有するものであれば、ガラス、半導体、有機材料などの任意の材料を適用できる。例えば、市販のガラス基板、ニオブ酸リチウムなどの単結晶基板、Si,GaAsなどの半導体基板、ポリカーボネート、アクリル、ポリイミド、ポリエチレンテレフタラートなどからなる有機シートなどを、そのまま用いられる。また、真空蒸着、ディッピング、塗布などの任意の手法で製膜する方法や、射出成型、押し出し成型などで成型して作製する方法等を用いてもよい。屈折率の異なる層で表面をコートしてクラッド層を形成してもよい。光伝送媒体101のサイズは、２次元の任意位置間で情報伝達を行うことから、情報伝達速度にもよるが、例えば１００ミクロン程度から数１０ｃｍのサイズが可能である。光伝送媒体101の厚さは、１ミクロン程度から数ｃｍの範囲で可能であるが、光軸合わせの容易性の観点から５０ミクロンから数ミリ程度の厚さが好ましい。  
【００２９】
２次元光導波路101の平面内に適当な放射角で伝播光103を伝播させるが、平面に対して垂直な方向においては伝播可能な全ての角度（全ての導波モード）を伝播させたり、選ばれた角度（単一の伝播モード）を伝播させたりできるが、特に拘らない。
【００３０】
光ポート102の光出力部に適用可能な発光素子としては、レーザーダイオード、ＬＥＤなどが挙げられるが、その中でも光放出角の小さい面発光レーザは小さな放射角の伝播光を実現できる観点から好ましい。光ポート102の光出力部は、放射角や放出方向を切り替える手段を有することができる。これにより、２次元光導波路101において、光ポート102から異なる放射角や方向で光を伝播させられ、さらにこれらを切り替えることができる。放射角や方向の切り替え手段としては、例えば、光ポート102に、異なる放射角や方向で光を放射可能な複数の光出力部を配し、発信に用いる光出力部を電気的に選択することで、伝播する放射角や方向を切り替える方法がある。例えば、複数の発光素子がアレイ状に配列されたものを用い、アレイのそれぞれの素子に対して、異なる放射角や放出方向が設定、分別される様に構成する。この場合、アレイの中で用いる発光素子を選択することで、放射角や放出方向の設定、分別が可能となる。
【００３１】
さらに、光出力部に適用される発光素子として、放射角や放出方向を制御、変更可能なデバイスを用いることが挙げられる。また、光出力部に適用される発光素子と２次元光導波路101の結合態様を可変にすることで、放射角や放出方向を変更する方法もある。より具体的には、発光素子に近接して配されたミラーやプリズム、レンズ、グレーティングなどの光結合部を動かしたり、発光素子自身の位置を動かして同様な効果を持たせたり、光結合部を構成する材料の屈折率などの光学的性質を変調したりする。光結合部を可動にする手段としては、例えばマイクロメカニクスの技術により、静電力素子、磁力素子、圧電素子などを適用して微小な可動ミラーなどを構成する方法がある。
【００３２】
この様に、光ポート102は、図13に示すように、放射角104としては様々な放射角、放射方向で、伝播が可能なように構成している。これを実現するために、光結合器として、様々の構成を用いることができる。光結合器301としては、例えば、図14（ａ）に示すように４角錐状のミラーが挙げられる。発光素子306からの光303は角錐ミラーの上方向から照射され、横方向に反射され、光伝送媒体に結合する。図14（ｂ）のように、発光素子からの光が角錐の１斜面（光照射位置302）に照射される場合には、ほぼ90°の放射角での伝播が実現され、図14（ｃ）のように４斜面に照射される場合には360°の放射角で伝播がなされる。２、３斜面であれば、それぞれ180°、270°となる。角錐斜面は拡散面になっているため、ほぼ放射角の範囲に渡って均一な光が伝播される。
【００３３】
図14の例では、角錐ミラー301の上方に、例えば、それぞれの斜面に対して一つと中央に一つの計５つの発光素子306ａ,306ｂ,306ｃ,306ｄ,306ｘを配し、各デバイスからの光がそれぞれの斜面の照射されるように配置してある。この様な構成により、発光素子を選択することで、放射角を設定できる。例えば、中央の発光素子306ｘを用いれば、360°全ての方向に、306ａ〜ｄのうち一つを選べば、定められた90°の方向に、２つを選べば180°の方向に、３つを選べば270°方向に、４つを選べば360°の方向に伝播させることができる。この様に、光ポート102に複数の発光素子を配し、駆動する発光素子を選択することで、放射角、放射方向を切り替えることができる。
【００３４】
ここでは、角錐ミラーを用い、放射角及び放射方向が90度単位で選別可能な光ポートの例であるが、これに限られるものでない。実質的に360°全方向にブロードキャストできたり、発光素子の放射角相当でなるべく小さな放射角でビーム状の伝播を実現できたり、さらには様々な方向の伝播などを実現できる光ポートを用いてもよい。
【００３５】
光伝送媒体101を伝播してくる光信号は、光ポート102の受光素子に取り込まれ電子信号に変換される。受光素子としては、PIN型やMSM型フォトダイオードなどを用いることができ、このフォトダイオードは電子回路に接続され、変換された電気信号は入力電気信号として近接する電子回路内部に取り込まれ、処理される。
【００３６】
光ポート102の光入力部は、様々な構成をとることができる。例えば、２次元光導波路101の360°にわたる全方向から光を受信可能な様に構成することができる。他にも、２次元光導波路の所定の方向からの光のみを受信する様に構成してもよい。光入力部にも光結合器を適用できる。上述の観点から、光入力部に適用する光結合器としては、任意の方向すなわち面内360度方向から光を受光するためには、円錐状や球状のミラーを用いられる。また、光ポート102として、複数の受光部をアレイ状に配列したものを用いることもできる。特に、アレイのそれぞれの素子に対して入射される方向が異なる様に、受光部を配することができる。この場合、アレイの中で用いる受光部を選択することで、光が到達した方向の分別が可能となる。この様な構成の一例としては、角錐状の光結合部を用い、その面ごとに対応して受光部を配する構成が挙げられる。
【００３７】
ここで、本発明の光伝送媒体に、２次元光導波路が好ましい理由を記しておく。まず、光ファイバやライン導波路を用いた光回路を用いることも考えられるが、固定したライン配線となるため、配線の自由度に関しては劣ることになる。この構成で光回路の再構成を実現するには多くの光スイッチを必要とするなど困難が伴う。さらには、線状光導波路は、数ミクロンから数十ミクロンのサイズで光軸合わせが必要で、それは困難である。また、光導波路に微細加工が必要で作製が難しい。
【００３８】
一方で、２次元導波路を適用することで、所望の任意位置への光デバイス（発光素子や受光素子）の実装が可能となり、任意の位置の間での情報伝達が可能となる。さらには、光デバイスと導波路層の光結合に際し、光学的な位置合わせが容易になる。この様に単純な構成であるため簡易に回路基板を形成することができ、低コスト化が可能である。さらに、後述するように、２次元光導波路を適用した光自由回路では、基本的に光入出力部である光ポートの制御のみで光回路の再構成が可能である
【００３９】
一方で、ライン導波路は高速な信号伝達が可能なため、２次元光導波路内に埋め込んで所定の固定接続を担わせてもよい。光伝送媒体として、自由空間に光を伝播させる方式も提案されているが、この方式は、配線自由度が高いが、サイズが大きくなってしまうという課題がある。２次元光導波路を用いた光自由回路を使用した構成は、薄型で高密度に実装がなされた回路基板を実現できる。
【００４０】
光伝送媒体101は任意の基板100上に配し得る。基板100としては、プリント基板、アルミやＳＵＳなどの金属基板、Si,GaAsなどの半導体基板、ガラスなどの絶縁基板、ＰＭＭＡやポリイミドやポリカーボネートなどの樹脂性の基板やシートを適用できる。電気配線106はアルミ、銅などの金属配線であり、その作製には、真空蒸着、導電性ペーストをスクリーン印刷法で形成する方法が用いられる。他にも、電解銅箔等の金属箔を積層し、所望のパターンに形成されたエッチングレジストを用いて金属箔を化学エッチングすることにより、回路導体パターンを形成する手法などが用いられる。図６において、光伝送媒体101の層は一層として示してあるが、複数層有してもよい。
【００４１】
＜光回路の設計方法＞
次に、本実施形態の光回路の設計方法について説明する。光モジュールのハードウエア構成は、上述した光伝送媒体として２次元光導波路を適用した光モジュールを想定している。
【００４２】
まず上記した様に、図１に示す如く、予め複数の仮想的な光モジュール構成（光接続ブックＡ,Ｂ,Ｃ,,,）を用意しておき、これらの光接続ブックのそれぞれに対して、光接続設計を行う。それぞれの設計結果24Ａ,24Ｂ,24Ｃ,,,を比較し、好ましい設計結果を出力した光接続ブックとそれに対する設計結果を選択し、結果として用いる。
【００４３】
光接続ブックは、光デバイスや導波路などの構成や配置などが予め定められた仮想的な光モジュール構成に関する情報である。この情報が設計装置のメモリに保管され、この情報を用いて設計を行う。光接続ブックは情報として、少なくとも、情報を伝送可能な光ポートの組み合わせを有している。図10（ｂ）に示すように、さらには、光伝送媒体の構成としてサイズ、材料、伝播損失など、さらには、光モジュールにおける光ポートの数、光ポートの配置、光ポートの種類などの構成上の情報を有してもよい。さらには、それぞれの光ポート間で伝送可能な伝送速度、同時に伝送可能な光ポートの組み合わせ（クロストークに関する情報）などの、設計上、有用な情報を有している。
【００４４】
特に、光ポート102の配置に関しては、図３に示すように、面内位置、さらには図６（ｂ）における積層構造での厚さ位置（層内位置）の情報を指定することが挙げられる。後者に関して、光ポート102は、図６（ｂ）では光伝送媒体101と電気配線層105の界面に配置されているが、半導体チップ107の上や、半導体チップ107と電気配線層105の間、電気配線層105の上、電気配線層105の内部など、任意の位置に設定可能である。
【００４５】
例として、図３に３種類の光接続ブックの例を図示した。図３では、光接続ブックを図として示しているが、設計装置内では、これを文字情報（データ）として表現し、メモリ内に保管される。ただし、設計装置に表示装置や画像出力装置を有している場合には、データ情報でなく、この様な図面を表示することもできる。このことは、設計者が光接続ブックの構成を把握するのを補助するため、好ましい。以下、図を用いて光接続ブックの構成例を説明する。
【００４６】
図３は光モジュールにおける光ポート102の配置と種類を記した平面図であり、図において光ポート102はその種類に応じて記号化して記している。異なる記号の光ポート102は構成が異なる。光ポートの種類、さらには表記上の記号を、図４及び図５に示した。様々な種類のものを適用できる。
【００４７】
図３において、それぞれの光ポートは発信機能に加えて、受信機能も有しているが、図を簡略化するために、受信側の光ポートの種類の記載は省略してある。実際は、ライン導波路に接続する光ポートを除いて、その他はすべてに受信機能があり、受信機能は図５（ａ）の全方位受信のタイプである。
【００４８】
図３に示す光接続ブックＡは光伝送媒体として２次元光導波路を用いており、９つの光ポート102が配置されている。光接続ブックＢは光伝送媒体として２次元光導波路を用いており、８つの光ポート102が配置されている。光接続ブックＣは光伝送媒体として２次元光導波路を主とし、一部にはライン導波路を有している。片方向のライン導波路の両端にも光ポートがあるので、光ポート102の数は１３個である。この様に、光伝送媒体の構成、光ポートの位置、光ポートの種類、光ポートの数が異なる複数の仮想的な光モジュール構成（光接続ブック）が用意される。
【００４９】
光ポートの種類について、図４は光信号の発信を行う光ポートの構成例、図５は光信号の受信を行う光ポート等の構成例である。図４（ａ）は２次元光導波路の360°全方位に光を拡散させる光ポートを示し、図４（ｂ）にエリア拡散として記してあるのは、決められた角度（表記上は円内の灰色に塗られた方位）に光を拡散伝播させるものである。ここでは90°や180°の放射角のものを例に記している。放射角や放射方向など、これに限られるものでなく、任意のものが設定可能である。図４（ｃ）は、ビームとして、光ポートから発光素子の発光角のままなるべく拡散させずにビーム状に伝播させる光ポートである。表記上、矢印で記した特定の方向に光信号を伝播させる。光ポートの構成によっては、同時に複数の方向にビームを伝播させることができる。
【００５０】
図４（ｄ）は、可変ビームとして、任意の設定した方向にビーム伝播させることができる光ポートを示す。また、図４（ｅ）のように、矢印で記した特定の方向に光信号を伝播させる複数の発光部を光ポートに配し、複数の機能を持たせてもよい。駆動する発光部を選択することで、所望の機能を動作させることができる。
【００５１】
図５（ａ）は、光伝送媒体を伝播する全方向（360度すべての方向）からの光信号を受信するものを示し、図５（ｂ）は、決められた角度（表記上は円内の斑点状に塗りつぶされた方位）からの光を受信するものを示し、図５（ｃ）は、受信方向ないし角度範囲を可変して信号を受信するものを示す。また、図５（ｄ）は複数の発信機能、受信機能を有した光ポートの例を記している。２次元光導波路へのビーム伝播出力を２つと、全方位からの入力（受信）と、ライン導波路への出力、ライン導波路からの入力機能とを有した例である。図５（ｅ）には、光伝送媒体にライン導波路を設け、これを用いた光伝送を行う場合の記号を記した。矢印の始点が発信側の光ポート、終点が受信側の光ポートに対応する。図面上の表記はこれに拘るものではない。光ポートの種類を判別できれば、とくに拘らない。
【００５２】
光接続ブックは、各光ポート間で伝送可能な伝送速度や伝送遅延を予め求めて、リストとして有していることが好ましい。このリストを用いて設計を行うことで、光接続の信頼性が確保されるため、光電融合基板として信頼性の高い設計を行うことができる。このリストを作成するためには、光ポートの構成や光ポートの位置、光伝送媒体などの物理的な構成情報から、それぞれの光接続に用いられる光量や光ポート間の距離などを解析し、これらより伝送レートや遅延時間などを求めることができる。他にも、光接続ブックに対応した光モジュールを試作し、実際の評価を行うことで、伝送レートや遅延時間を求め、リスト化しても良い。
【００５３】
ここでは、光接続ブックとして、光ポートの種類及び光ポートの位置を特定したものを説明したが、光ポートの位置のみを特定し、光ポートの種類は後の設計プロセスで自由に選べるようにしてもよい。その際は、光ポートブックとして、光ポートの種類をリスト化しておき、その中から設計時に光ポートを選んで使うようにすることができる。
【００５４】
この様な設計方法を実現するために、設計装置には上述した光接続ブックや光ポートブック（光ポートに関する情報）を多数記憶した装置として、光接続ライブラリ、光ポートライブラリを用意することが好ましい。本発明の設計方法において、光接続ライブラリないし光ポートライブラリから、適切な光接続ブック、光ポートの選択が成される。
【００５５】
＜光接続ブックの構成指針＞
光接続ブックは上述のもののみでなく、勿論、様々な構成のものを用意しておくことができる。但し、以下に述べる様な指針に基づいて、光接続ブックを用意しておくのが、より好ましい。まず、光ポートの位置はなるべく分散して配置することが好ましい。その理由は、高い自由度で接続が可能な光ポートの近傍は電気配線が混雑する可能性が高いからである。この様な配置により、多くの電気ネットを有効に光ポートに接続することが可能になるため、電子回路に多様な設計が可能になる（様々な設計が可能となり、設計範囲が広がる）。さらに、光モジュールとしては、光伝送媒体の効率的な利用やクロストークの低減に寄与する。すなわち、この様な配置は、電子回路及び光回路の両方にとって有効に働き、最終的な光電融合回路の性能を高める。
【００５６】
他には、電気配線にとって負荷の大きい（難しい）接続形態を、光接続によって実現することができるように光ポートを配置すること好ましい。この様な光ポートの配置により、光電融合回路としてのトータルな最適設計が可能となる。例えば、通常、電気配線としてｘ及びｙ方向のみを用いるのが一般的である。その様な場合には、斜め方向に近い光接続がなされるように、意図的に光ポートを配することが好ましい。
【００５７】
他にも、電気配線にとって困難な接続形態という観点では、電気配線が高速な信号を長距離にわたり伝送することが難しいことに鑑み、なるべく遠い距離に光ポートを配することが好ましい。同様な観点から、電気配線はマルチキャストやマトリックス接続に多大な配線リソースを消費することから、なるべくブロードキャスト接続がなされるように光ポートを配置することが好ましい。この様に、電気配線では難しい接続形態を選んで光接続で実現する様に光ポートの配置することで、光モジュールのみにおける最適設計ではなく、光電融合回路全体としての最適設計が実現される。
【実施例】
【００５８】
以下に、より具体的な実施例をあげて、本発明の光電融合回路の設計方法について説明する。ただし、本発明は、以下に示す実施例に限られるものではなく、上述の概念に含まれるものであれば、その構成、シーケンス、ステップの追加、省略などを行うことができる。
【００５９】
「実施例１」
まず、本実施例に適用するハードウエアについて説明する。本実施例においては、図11に示すタイプのハードウエアを用いた。図11において、101は光伝送媒体、102は光ポート、106は電気配線、107は半導体チップである。107A,107B,107C,107Dはカスタムチップ、107EはFPGAである。図11（ａ）は上面図、図11（ｂ）は光伝送媒体101における上面図であり、その断面図は図６（ｂ）に準じている。
【００６０】
ハードウエア上の主な設計制約としては、電気配線の層数は８層、光伝送媒体のサイズは３ｃｍ□、光接続層の層数は１層、光ポートの数は１０個である。光接続層は、光伝送媒体として２次元光導波路を適用した光自由回路を基本としている。光伝送媒体は２次元光導波路の構成であり、厚さ100μｍのポリカーボネート（屈折率1.59）にクラッドとしてフッ素化ポリイミド（屈折率1.52程度）をコートしたものである。また、光接続ブックにおいて、２次元光導波路の一部にライン導波路を埋め込んで形成することも設計制約の範囲内として許容している。
【００６１】
次に、本実施例の光電融合回路の設計方法について説明する。図７に、本実施例の光電融合回路の設計フローの概略を示す。要求仕様20に基づき概略的なシステム設計21を行った後、論理設計22、回路設計を経て、回路接続リスト（ネットリスト）10を生成し、これを基に、光電融合設計11を行う。
【００６２】
光電融合設計11においては、電気ネットと光ネットの生成12を経て、電子回路レイアウト設計15、光回路設計17が成される。本実施例の光回路設計17においては、図１に記した光回路設計を適用する。また、本実施例の設計で対象とするアプリケーションとしては、ビデオ信号のデコーダに画像処理の機能を追加した内容である。
【００６３】
以下、それぞれの工程について説明する。まず、システム設計21においては、要求仕様20に鑑み、概略的なシステムの構成を決める。要求仕様20は、実現すべき機能すなわち機能仕様と設計制約からなる。機能仕様とは、回路が満たすべき機能であり、任意の制御アルゴリズム、画像処理、音声処理など、用途に応じて様々に設定される。一方で、設計制約とは、性能、消費電力、コスト、設計期間などである。これらを踏まえ、システム設計21で、ハードとソフトの分割や、ハードの構成の概略を決める。ハードの構成としては、例えば、半導体チップの数や種類、電気配線基板の層数、面積、数量、光モジュールの構成（光接続ブックのリスト）などが挙げられる。ただし、これらハード構成の一部は、設計制約として制約される場合もある。
【００６４】
従来の一般的な設計においては図16に示すように、システム設計の段階で、光回路と電子回路が分離され、それ以降では独立した設計が行われていたが、本実施例のシステム設計においては、電子回路と光接続の分割を行わない。
【００６５】
次に、論理設計22を行い、回路接続リスト（ネットリスト）10を得る。ネットリストは、回路の接続情報を記したデータである。本実施例において、ネットリスト10を得る手段については、特に拘らず、任意の論理合成ツール、その他の手段を用いることができる。例えば、ハードウェア記述言語(hardware
description language)を用いてRTL(register transfer level)で記述し、論理合成ツールを用いて論理合成を行い、ゲートレベルのネットリストを得る。この段階で、論理検証のシミュレーションを行い、設計の信頼性を高めることもできる。
【００６６】
他には、Ｃ言語での記述から、動作合成を行い、ネットリストを作成してもよい。また、プロセッサ、メモリ、インターフェース、データ圧縮、画像処理など、任意のIP(intellectual property)マクロを使用して論理設計を行うこともできる。また、ネットリストとしては、トランジスタレベル、ゲートレベル、セルレベル、機能ブロック（セルの集合）レベル、IPマクロのレベルなど、任意の接続情報を適用できる。さらには、アナログ回路を有した設計の場合には、この段階でアナログ部分の回路設計を終え、マクロとして使用して、ネットリスト作成工程を前に進めることもできる。
【００６７】
引き続き、ネットリストに基づいて、光電融合設計11を行い、設計結果(出力情報)24を得る。本実施例の光電融合設計11の手法について説明する。ここでは、図10に示す光電融合回路設計装置を用いて、設計を行った。この光電融合回路設計装置は、入出力手段、記憶手段81、設計手段82、設計評価手段83、制御手段84を有する。記憶手段81は、光接続ライブラリ（複数の光接続ブック）や、ネットリストや電気ネット、光ネット、各種設計用パラメータ、設計結果、設計途中結果、設計時間、要求仕様として機能仕様や設計制約などを記憶するための部位である。
【００６８】
入出力手段は、上述のデータを外部から入力することを可能にするとともに、設計結果、評価結果などを外部に出力するための手段である。設計手段82は、ネットリスト10から電気ネット13と光ネット14を生成する手段、光ポートの配置手段、電子回路レイアウト設計手段（配置手段、配線手段を含む）、光接続設計手段、検証手段を有する。さらには、これらの設計手段の全体の制御を行う制御手段84を有する。本実施例においては、設計手段82、制御手段84は、一般的な計算装置にプログラム（ソフトウエア）として実装している。
【００６９】
光電融合設計11においては、まず、ネットリスト10から電子回路が担う接続リスト（電気ネット
13）と光接続が担う接続リスト（光ネット 14）を生成する（本実施例では、この段階では、まだ光接続ブックは用いられていない）。この後、上記電気ネットと光ネットの生成に対する検証を行っても良い。例えば、分割前のネットリストの内容と、電気ネット13と光ネット14を合わせたものが、論理的に一致するかの検証を行うことができる。
【００７０】
また、電気ネットと光ネットの生成時に、必要であれば光回路の周辺に新たにレジスタ、フリップフロップ、シリアライザ、デシリアライザなどの電子回路（電気ネット）の追加を行ってもよい。この際には、これらの追加内容が、電気ネットに追加される。例えば、パラレル電気配線の部分を光接続に割り当てた際には、送信側の光ポートにはシリアライザ、受信側の光ポートにはデシリアライザを追加することなどが考えられる。
【００７１】
次に、電気ネット13、光ネット14を基に、光電融合レイアウト設計
15を行う。この工程では、各種部品の配置、電気配線の接続、光接続などの設計がなされる。ここで、部品とは、スタンダードセル方式のLSIにおけるセル、さらには、セルの集合体での一つの機能を有した機能ブロック、さらにはIPマクロに対応したブロックなどである。FPGAを適用した系においては、論理セル、コンフィギャラブルブロック、IPマクロに対応したブロックなどもこれにあたる。さらには、複数のチップを搭載するシステムである場合には、一つのチップやデバイスなども部品に含まれる。すなわち、複数のチップを搭載する光電融合回路においていえば、この工程では、チップの配置、チップ間の配線、光ネットの光ポートへの割り当て、チップ内のセル配置、チップ内の電気配線などの設計を行うステップである。また、本実施例では、この工程で光接続ブックの選択がなされる。
【００７２】
本実施例においては、電気ネット13に基づいた電子回路レイアウト設計 18、光ネット14に基づいた光回路設計17（ここでは光接続ブックの選択工程も含むので、光回路設計というが、図１などに記すように、選択された光接続ブックが前提となっている場合は、光接続設計という）の順番は拘らない。順番に行なってもよいし（どちらが先でもよい）、同時に並列して行っても良い。ただし、両者は独立して行われる。
【００７３】
電子回路のレイアウト設計18としては、部品の配置、配線、電子回路解析を行う。電子回路の配置配線としては、一般的な手法を適用できる。例えば、配置のための手法としては、ミンカット法(min-cut
placement)等を用いることができる。配線は、線分探索法(line search router)、迷路法(maze-running router)、チャンネル配線法(channel
router)などを用いることができる。また、配線においては、配線領域に設定されたチャンネルに各ネットを割り当てる概略配線と、各チャンネル内において配線経路を決定する詳細配線に分けて行うことができる。電子回路解析としては、配線自身の配線抵抗及び配線容量により各ネットにおける信号の遅延値を計算し、その遅延値を基にタイミング解析を行う。他にも、クロストークや波形ひずみなどのEMI解析を行ってもよい。
【００７４】
光回路設計 17においては、図１に記す設計方法を用いた。すなわち、本実施例の光回路の設計は、図１に示すように、予め用意した複数の光接続ブック（光モジュール構成）Ａ,Ｂ,Ｃ,,,を用い、これらに対して光接続設計を行う。本実施例においては、光ネット（特に必要な光接続の数）に鑑み、予め４種類の光接続ブックを用意する。ここでは光ポートの数が１２個の光接続ブックを用意した。４種類の光接続ブックにおいて、光ポートの数及び位置は同じであるが、それぞれの位置における光ポートの種類が異なる。光ポート間の光接続に関しては、可能な光接続の組み合わせや光接続のデータ伝送速度、クロストークに関する情報などが予め解析され、光接続ブックの中にリスト化されている。
【００７５】
引き続き、それぞれの光接続ブックに対して、光ネットを、光接続ブックに記載された光接続に割り当てる。それぞれの設計結果24Ａ,24Ｂ,24Ｃ,,,の比較を行い、要求される光接続を満たし、その中でも最もマージンの大きい設計結果24を出力した光接続ブックとそれに対する設計結果を結果として採用する。この際、光接続ブックは予め光ポート間の接続において、伝送速度やクロストークに関する情報をリストとして有しているため、短時間で光接続の可否や接続マージンを判断できる。
【００７６】
次に、検証 19において、光電融合回路の全体として、設計結果が要求仕様（機能、回路速度、回路面積、消費電力など）を満たすものであるかどうかの検証を行う。様々なシミュレーションを施すことにより、検証を行なうことができる。特に、回路のタイミング検証においては、電気ネットの遅延解析と、光ネットの遅延解析の両方を考慮した解析を行うことが好ましい。程を経た設計結果は最終的な設計結果24となる
【００７７】
本実施例においては、上記設計で得られた設計結果24を基にマスクを起こして、ASIC、光接続層及び電気配線層を作成する。そして、光接続層101と電気接続層105を張り合わせ、チップ107を実装し、図６（ｂ）と同様な構成を得る。さらに、設計結果を用いて、FPGA内部に回路を構築することで、設計された光電融合回路を実現した。
【００７８】
図11は、本実施例の設計結果の一例を示した図である。ＡからＥは半導体チップ107である。本実施例においては、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄがカスタムチップ、ＥはFPGAである。図11（a）には、最上位層の主だった電気配線106とともにチップ107の配置が記されている。図11（ｂ）は、光接続層101に光ポート102の種類及び位置とチップ107の配置を重ねて記した図である。図においては、光ポート102に関して図４、図５の記法を用いている。主だった光接続として、Ｄ-Ａ,Ａ-Ｂを結ぶ接続にライン導波路108が適用され、Ｅから他チップへの接続に２次元光導波路101を用いたブロードキャスト光接続が用いられている。ここで記した電気配線及び光接続は、典型的な光接続例を説明するために、その一部のみを記したものである。
【００７９】
上述した本実施例の光電融合回路の設計手法には、以下の様なメリットがある。
光接続ブックを用いることで、光回路の最適化設計を、比較的短時間で、信頼性高く、実施できる。光回路の設計が容易であるため、光回路に対して深い知識を持たない電子回路技術者でも容易に光電融合回路の設計ができる。さらには、光接続ブックを設計資産として用いることで、設計資産の再利用を行い易いことなどの特徴がある。
【００８０】
また、従来の設計手法、すなわち初期システム設計において電子回路と光回路の分離を行う図16の手法に比べて、本実施例の設計手法及び設計装置では、ネットリスト10を生成後（すなわち論理設計後）に、光電融合回路の設計が行われる。本実施例では、光接続と電気配線の割り当てが回路接続リスト（ネットリスト10）生成のステップ以降で行われる。この様な設計手法を用いることで、以下の様な効果がある。
【００８１】
まず、検証工程において設計結果に不具合が見られた際に、従来の手法では最上流のシステム設計まで遡って設計変更を行う必要が生じる（実際には必要ない場合でも、システム設計まで遡っての再設計の可能性を考える必要がある）。一方で、本実施例の手法ではネットリスト生成以降の工程でのみ再設計を行えばよい。これにより、再設計の負荷が小さくなるため、開発時間の短縮に繋がる。
【００８２】
また、ネットリスト10の生成までは、光回路に関する設計制約に依存しないので、知的資産であるネットリストを再利用しやすい。電子回路のみでシステムを実現しようとして作成したネットリストをそのまま用いることもできる。さらに、光モジュールをはじめとするハードウエアの仕様変更に際し、論理設計に大きな変更を施す必要がない。例えば、光モジュールのスペックアップがなされた場合に、論理設計に大きな変更を加えることなく、光電融合回路としての最適化、性能向上が図れる。
【００８３】
「実施例２」
次に、実施例２を説明する。実施例２については、実施例１とは異なる部分のみを記載する。図８に、実施例２の光電融合回路の設計フローの概略を示す。図に示すように、本実施例では、実施例１とは異なり、比較的早い段階で光接続ブック選択工程を実行し、選択された複数の光接続ブックに対して光電融合回路の設計11を行う(実施例１では複数の光接続ブックに対して光回路の設計17を行った)。したがって、それぞれの光接続ブックを前提の電子回路の設計、光回路の設計が成される。すなわち、光接続ブックの数だけ、複数の電子回路及び光回路の設計結果が出力され、その中から好ましい結果を選ぶことになる。
【００８４】
本実施例では、予め１０種類の光接続ブックを用意した。それぞれの光接続ブックの光ポートの数は１０〜２０個であり、その種類、配置も様々である。電気ネットと光ネットの生成のステップ 12においては、それぞれの光接続ブックを踏まえて、ネットリスト10から電気ネット 13と光ネット 14を生成する。光接続ブックでは、光モジュールに搭載される光ポートの数が予め決まっているので、これにより光ネットで扱えるネットの数は制限される。これを踏まえて、ネットリスト10の中から、光ネットに割り当てるものを選択する。この際、光モジュールの性能を最大限に生かした設計を施すことが好ましい。
【００８５】
また、本ステップにおいて、複数のネットリストを一つの光接続（光ネット）に担わせることが可能である。例えば、複数のパラレル接続を１対１のシリアル光接続に担わせることができる。この際、光接続は高速な信号伝送が可能なため、時分割で複数の配線相当の情報を伝送することができる。他にも、光モジュールに光自由回路を適用した場合には、複数のファンアウト信号をブロードキャスト光接続に担わせることなどが考えられる。ここで、光自由回路とは、上述した様に、任意の光ポート間の組み合わせに渡って相互に光接続が可能な回路である。
【００８６】
この様に複数のネットリストをそれよりも少ない数の光ネットに担わせることができるので、光ネットで扱えるネットの数は一意に決まらない。すなわち、光モジュールの構成や光ネットへの割り当て方に依存して、電気ネットの数が変わりうる。特に、光自由回路を適用した系においては、光接続の多様性が高く、多様な光ネットへの割り当てが考えられる。例えば、予め光ポートの数が決められた場合を考えると、１：１の光接続のみで扱えるネットの数は光ポートの数の半数に限定されるが、光自由回路においてはこれよりも多くのネットを光ネットとして扱うことが可能である。
【００８７】
本ステップにおいては、光自由回路の特徴を生かすために、電気ネットの数がなるべく少なくなるように実施することが好ましい。実際の設計では、光ネットと電気ネットの組を複数生成し、それぞれに対して電気ネットの数を算出し、これが最小になるものを選択する手法が挙げられる。より具体的には、ネットリストの中の高Fan-out、高Fan-inの部分やパラレル接続の部分が優先的に光ネットに割り当てることが挙げられる。高Fan-outの電気接続は、ドライバーの負荷が大きくなることや、電気信号波形の乱れが大きくなる。この様な接続を光接続に担わせることは、電気ネットの数を減らすことに加えて、電気配線のEMIの観点からも好ましい選択といえる。
【００８８】
他にも、高速なデータ伝送が可能であるという光接続の特徴を生かすために、パラレル配線を積極的に光ネットに割り当て、シリアル光接続として扱うことも、好ましい例である。さらには、高速な信号を伝送するネットが予め分かっている場合には、これを光ネットに割り当てることもできる。特に、高速なパラレル電気配線は、クロストークが生じやすいことから、これを光接続で実現することは、EMIの観点からも好ましい選択といえる。
【００８９】
これらを踏まえ、パラレル接続がFan-outする部分を光ネットに割り当てることは最も光自由回路の特徴を生かすことができる例の一つである。ここでは、好ましい例として、電気ネットの数がなるべく少なくなる様に電気ネット及び光ネットの生成を行う手法について詳述したが、他の任意の指針に基づいて本ステップを行ってもよい。例えば、総電気配線長が短くなるように行うことや、消費電力が小さくなるように行うことや、回路面積が小さくなるように行うことなどが挙げられる。最終的に目指す機能仕様を踏まえて、任意に選択できる。
【００９０】
本実施例において、図８（ｂ）の電子回路レイアウト設計18は実施例１に準じている。ただし、電子回路レイアウト設計の結果から総電気配線長などを算出する。また、光接続設計においては、それぞれの光接続ブックに対して、光接続に光ネットを割り当てた。ここでは、光接続の接続マージンが大きくなるように、割り当てている。
【００９１】
引き続き、複数の光接続ブックに対する設計結果の中から好ましい結果を選択する。特に、本実施例では、複数の光シートレイアウトを適用した系の設計結果の中から、総電気配線長が短いものを選択した。総電気配線長が短いことは、光モジュール、特に光自由回路が有効に機能していること示すものである。ここでは、好ましい光電融合レイアウトの例として、総電気配線長が短くなるように光ポートを優先的に配置するする手法を用いたが、他の任意の指針に基づいて本ステップを行ってもよい。
【００９２】
本実施例において、上述のように、電気ネットの数がなるべく少なくなるように電気ネット及び光ネットの生成を行うことは、以下の様な効果に繋がる。まず、電子回路においてボトルネックとなりやすい配線（ネット）や、他の電気配線に大きな制約を与える配線を、優先的に光ネットに割り当てることができる。これにより、後段の電子回路レイアウト設計18の負荷を軽くすることができる。さらには、それぞれの光モジュール（光接続ブック）の構成を十分に生かした設計を出力することができる。これらにより、最終的な光電融合回路の設計及びハードの最終形態を良好なものにすることができる。
【００９３】
本実施例においては、総電気配線長が短くなるように光接続ブックの選択を行った。これにより、光回路と電子回路のそれぞれ最適設計にとどまらず、光電融合回路の全体として最適化が図られた。さらには、光電融合回路のトータルとして良好な性能の光電融合回路を信頼性高く設計することができる。この様にして設計された本実施例の光電融合回路は、ハードウエアの制約を最大限に生かした設計がなされており、コストパフォーマンスが高い。
【００９４】
本実施例の設計方法は、光自由回路の様な接続自由度の高い光回路と電子回路を有した光電融合回路を設計する際に、特に有効な手法である。
【００９５】
「実施例３」
実施例３を説明する。実施例３においては、ハードウエアとして、再構成が可能な（リコンフィギュアラブル：Reconfigurable）光電融合回路を用い、この回路の自動設計に、上述した実施例の光電融合回路の設計方法を適用した。
【００９６】
まず、本実施例において設計対象となるハードウエアすなわち、再構成可能な光電融合回路について図６を用いて説明しておく。再構成が可能な光電融合回路としては、図６に示すように、再構成可能な電子回路（FPGA）107と光自由回路を融合した回路を用いた。光自由回路には、シート状の光伝送媒体101を適用してある。本実施例は、電子デバイス107がすべてFPGAであること、光接続に光自由回路を適用していること、図９に示す設計方法を用いることが特徴的である。
【００９７】
再構成可能な電子デバイスとしては、４０万ゲートのFPGAが９個（[1,1]〜[3,3]）搭載され、それらが電気配線と光自由回路101で相互接続されてなる。基板のサイズは3.5ｃｍ□である。また、図６（ｂ）に記すように、FPGA107と電気配線層105を有した電子モジュールと、２次元導波路101と光ポート102を有した光モジュールが層構成をなして積層され、コンパクトに実装されている。また、電気配線層105により、近接するFPGA間は３２本の電気配線で接続されている。光自由回路の構成は、後述の設計方法の中で、光接続ブックの中から選択される。
【００９８】
光接続において、或るFPGA107から出力された電気信号は、光ポート102において光信号に変換され、光信号は光伝送媒体である２次元光導波路101を伝播後、別の光ポート102において電気信号に変換され、別のFPGA107に入力される。この様にしてFPGA間は、電気配線と光自由回路の両方で接続されている。どちらを用いて信号伝達を行うかは、FPGA内部において接続端子を切り替えることで、選択できる。
【００９９】
この様な本実施例の再構成可能な光電融合回路は、半導体チップ (FPGA)の内部構成を変更することに加えて、半導体チップ間の光接続を自由に変更することで回路全体の構成を変更することが可能である。すなわち、光自由回路を介したFPGA間の接続を再構成することができる。
【０１００】
以下に本実施例の光電融合回路の設計方法について説明する。
ネットリストの形成までは実施例１に準じている。要求仕様20に基づき概略的なシステム設計21を行った後、論理設計22、回路設計を経て、回路接続リスト（ネットリスト）10を生成し、これを基に、本実施例に特徴的な光電融合レイアウト設計を行う。
【０１０１】
本実施例のシステム設計においては、必ずしも電子回路と光接続の割り当てを行う必要がない。もちろん暫定的な初期設計として割り当てを行ってもよいが、後の光電融合レイアウト設計において、変更されることを前提としている。
【０１０２】
図９を用いて、上述の光電融合レイアウトの工程について説明する。
この工程においては、
・ネットリスト10を基に電子回路のレイアウト（配置配線）設計を行うステップ、
・分岐を有した設計評価のステップ、
・ネットの一部を光接続に割り当てるステップ、
・光回路の設計を行うステップ、
を有する。
【０１０３】
以下、フローに沿って、それぞれのステップの内容についても説明する。
まず、１回目の電子回路のレイアウト設計として、部品の配置、電気配線、電子回路解析を行う。電子回路レイアウト設計は、実施例１の電子回路レイアウト設計18に準じている。ただし、ここでの１回目の設計は、要求仕様（回路速度、回路面積、消費電力など）を満たすものであることが望ましいが、必ずしも満たさなくてよい。以下のフローで改善が期待できるからである。その意味で、従来のレイアウト設計よりも負荷の軽い設計を施せば十分である。特に、電子回路レイアウトの設計時間を予め設定しておくことが、設計時間の短縮に効果的である。この場合、その設計時間において得られた解の中で最適なものを結果として、次のステップに進む。
【０１０４】
次に、１回目の設計評価を行う。設計評価においては、１回目の電子回路のレイアウト設計の結果が、要求仕様（回路速度、回路面積、消費電力など）にどの程度適合するか、どこに問題があるか、などの評価を行う。これ基づいて判断を行い、
判断Ａ：光接続のフローへと進み、設計の改善を目指す、
判断Ｂ：レイアウト情報を出力し、設計を終了する（次の工程に進む）、
のいずれかに進む。
【０１０５】
判断基準は、設計者が任意に設定できる。例えば、回路速度、消費電力、ゲート数、回路面積、電子回路の総配線長、などが挙げられる。これらに優先順位をつけて設定することや、重みを付けて目標関数を設定し、これを算出することで評価の良し悪しを判断することが挙げられる。例えば、もっとも単純には、仕様を満たさない(no)場合には判断Ａ、仕様を満たした(yes)場合には判断Ｂとすることが挙げられる。
【０１０６】
判断Ａの場合は、光接続割り当てのステップに移行する。移行する前にレイアウト結果、遅延計算などの解析結果は保存しておく。
【０１０７】
ここでは、ネットリストの一部を光接続に割り当てる。これにより、光ネットを生成する（すでにある場合には更新する）。また、ネットリストから光ネットに割り当てた部分を除いたものを、電気ネットとして生成する。この割り当てにおいては、複数の電気配線を光接続に担わせることが可能である。例えば、複数のパラレル配線を１対１のシリアル光接続に担わせたり、複数のファンアウト信号をブロードキャスト光接続に担わせることなどが考えられる。
【０１０８】
この際、どのネットを光接続に割り当てるかは、ランダムに割り当てることや、割り当て指針に基づいて割り当てることができる。前者は、高速な割り当てが可能であり、後者は、性能向上に対して確度の高い割り当てが可能である。
【０１０９】
指針に基づいた割り当てを行う場合は、先のレイアウト結果や、回路解析結果（電気配線の遅延結果など）や、光モジュールの制約条件などを踏まえて選択する。割り当ての指針としては、高速な信号を伝送するネットを割り当てる、長距離の接続が必要なネットを割り当てる、ビアを多く経由するネットを割り当てる、直線距離に比べて配線道のり大きいネットを割り当てる、高Fan-outのネットを割り当てる、高Fan-inのネットを割り当てる、パラレル配線を割り当てる、などが挙げられる。
【０１１０】
次に、光ネットに対して、光回路設計、解析を行う。光回路設計においては、図２に記す設計を施す。本実施例においては、記憶装置（光接続ライブラリ）内に光接続ブックが数百種類保存されている。光接続ブックとして、光伝送媒体の構成、光ポートの構成、光ポートの位置、光ポートの種類など、様々な構成が用意されている。本実施例では、この光接続ライブラリ中から、光接続ブックの選択（変更）、光接続設計の手順を繰り返すことで、好ましい光接続ブックを選択し、光回路の設計結果24を得る。
【０１１１】
ここで、光接続ブックの選択は、ランダムに行うことや、光ネットのネット数に鑑みて、相応しい光ポートの数を有した光接続ブックを選択することが挙げられる。光接続設計では、光ネットのそれぞれを光接続ブックの光接続に割り当てる。
【０１１２】
光接続解析では、繰り返しを続けるか、電子回路レイアウトに進むか、を判断する。例えば、光接続仕様を満たしている場合は、結果を保存し、電子回路レイアウト設計に進み、仕様を満たしていない場合には光接続ブックの変更に戻る。
【０１１３】
光接続ブックの変更に戻った場合には、新たな光接続ブックを用いて光接続設計を行う。光接続ブックの変更においては、基本的には、新たに別の光接続ブックを適用する。ただし、新たに光ポートを追加すること、光ポートの種類を変更すること、光ポートの位置を変更すること、などを行っても良い。この様にして繰り返し複数の光接続ブックに対しての設計がなされる。設計結果は、それより好ましい結果が得られた際には、更新され、それ以外の際には保持される。この様に、順次、光接続ブックを更新しながら、光接続の設計を良好なものに改善することができる。また、繰り返し変更を行っても、改善が成されない場合は、電子回路レイアウトの設計に戻ることができる。
【０１１４】
光接続の設計後、電気ネットに基づき、２回目の電子回路レイアウトの設計を行う。設計手法は、１回目と同様な手法で行うことができる。ただし、この際には、前回と比べて、ネットの一部が光接続に割り当てられているため、前回の電気ネット（初期ネットリスト）に比べて、その部分の電気ネットが減少している。一方で、光ポートという部品の増加、光ポートまでの配線や電子回路の追加がなされている。電気ネットの内容が変わっているので、１回目と２回目の電子回路レイアウト設計に対しては、最適解は異なる。
【０１１５】
２回目の設計は、１回目の設計とは別に新たに設計を行ってもよいし、１回目の設計結果をベースとしてこれの改善を図ってもよい。後者については、例えば、光ポートに接続された部品に対して、優先的に配置の入れ替えを試みることが考えられる。また、タイミング解析においては、電気ネットの遅延結果と、光ネット（追加される部分も含めて）の両方を考慮した解析を行うことが好ましい。
【０１１６】
引き続き、２回目の電子回路レイアウト設計を終え、２回目の設計評価を行う。このステップは先に記した１回目の設計評価と同様な手法で実施することができる。すなわち、設計評価の基準を基に、判断Ａもしくは判断Ｂの選択がなされる。判断基準としては、１回目と同様に、回路速度、消費電力、ゲート数、回路面積、電子回路の総配線長、などが挙げられる。他にも、光接続に関して、光ポートの有効利用度などを基準として用いることができる。
【０１１７】
また、２回目以降の評価においては、前回や過去の結果と比べて改善しているか、悪化しているかによって判断を行うこともできる。また、この設計評価ステップを行った回数を、判断の基準の一つにすることができる。
【０１１８】
例えば、２回目以降においては、以下のように前回の結果との比較を組み合わせて、判断基準を加える（図９（b）参照）。
・前回と比べ結果が改善しており、仕様を満たす場合は判断Ａとする。
・前回と比べ結果が改善しており、仕様を満たさない場合も判断Ａとする。
・前回と比べ結果が悪化しているが、仕様を満たさない場合は、判断Ａとする。
・前回と比べ結果が悪化しており、仕様を満たす場合は、判断Ｂとして、前回の結果を採用して設計を終了する。
【０１１９】
２回目以降の光ネットの割り当てにおいては、すでに存在する光ネットに加えて、さらに別の電気ネットの一部を光ネットに追加することができる。他にも、すでに存在する光ネットは削除し、新たに別の電気ネットを光ネットに移行させることができる。ただし、初期のネットリストは必ず、電気ネットもしくは光ネットのどちらかに存在する様になっている。
【０１２０】
２回目以降の、光回路の設計は、１回目と同様にして行うことができる。光接続ブックの選択において、前回の結果と同じ光接続ブックを最初に用いることが好ましい。
【０１２１】
この様なフローを繰り替えし行うことで、徐々に設計を良質なものへと改良することができる。すなわち、ネットの一部を光接続に割り当てた後に、電子回路のレイアウトを行い、評価するというフローを何度も行い、より最適な設計を実現できる。
【０１２２】
この様な手法には、以下の様なメリットがある。
従来の電気のみの設計においては、仕様を満たすまで何度も配置配線の再設計を行うために、配置配線において、いたずらに時間を必要とすることが多かった。また、仕様変更などに対しての冗長性、柔軟性に乏しかった。しかし、本実施例においては新たな光接続へのフローの選択肢を有することで、設計の効率を上げることができると共に、仕様変更などに対しての冗長性が著しく向上する。さらには、光接続ブックを用いた光接続設計により、設計の速度が速い。
【０１２３】
また、本実施例の設計方法では、光回路と電子回路それぞれの最適設計に加え、光電融合回路の全体として、デバイスの配置や電気配線、さらには光接続の構成の最適化設計を、比較的短時間で提供する設計方法となる。この様にして設計された本実施例の光電融合回路は、ハードウエアの性能を最大限に生かした設計がなされており、コストパフォーマンスが高い。特に、光自由回路を有した光電融合回路においては、光接続の自由度が著しく高いという利点を有する一方で、自由度が高いゆえに選択肢が多くなり最適設計が難しくなる。しかし、上述の様な設計方法を用いることで、効率的で十分に良好な設計を行うことができた。
【０１２４】
他にも、電子回路の設計と光接続の設計を、交互に、時系列的に行うために、工程が直線的に進められて、設計フローの安定性に優れる。さらに、電子回路レイアウトの設計の部分は、一般的な電子回路設計ツールを用いることができ、これにより、上記設計手法は一般的な電子回路設計ツールとの適合性に優れる。また、本実施例の設計は信頼性が高いこと、再現性が高いこと、設計資産の再利用を行い易いことなどの特徴がある。
【０１２５】
FPGAをはじめとする再構成可能な電子回路においては、規模の増大と高集積化に伴い、特に、電気配線遅延の影響が大きくなり、設計最適化に要する時間、コストが大きくなる傾向がある。一方で、リアルタイムな再構成を必要とするシステムにおいては、より短時間での回路設計が望まれている。また、大規模化に向けて複数のFPGAを電気的に接続する手法が行われているが、チップ間の電気配線は固定であり、柔軟性に欠けるため、複数のチップに渡って再構成回路として機能させるには制限が大きかった。
【０１２６】
本実施例で用いる再構成可能な光電融合回路は、FPGA間を光自由回路で相互接続することで、これを解決している。光自由回路は、本質的には完全結合が可能であり、さらに、マルチキャスト伝送が可能であることなど、その接続自由度は著しく高い。本実施例で用意した光接続ブックにおいては、発信光ポートからの光信号の放射角や伝播方向を変更することで送信先を選択して光ポート間接続を変更（再構成）できる。また、受信光ポートにおいてデータを選別することで、光回路の再構成を行うことができる。具体的には、発信光ポートが、情報をパケット信号としてアドレスなどを付与してブロードキャスト送信し、そのアドレスを受信光ポートで選別することで、所望の受信光ポートへ情報を伝送することができる。
【０１２７】
この様に、FPGA間を光自由回路で接続することで複数のチップに跨る再構成を自由度高く行うことができる。こうした光電融合回路の構成により、大規模であることに加え、高速性、柔軟性を兼ね備えた再構成回路となっている。さらに、この様な光電融合回路は、光接続を用いることで、チップ内配線のRC信号遅延やEMIの問題を緩和することができるため、大規模で高速な再構成可能な回路を実現できる。
【０１２８】
また、上述の再構成可能な光電融合回路は、光電融合回路の設計により出力される情報であるコンフィギュレーションデータを基に回路を変更することができる。再構成可能な光電融合回路は、外部よりコンフィギュレーションデータを読み込むことで、回路の再構成を行うことができる。コンフィギュレーションデータを書き換えることでFPGA内の電子回路の再構成がなされる。さらに、コンフィギュレーションデータを書き換えることで光ポートの選択など光自由回路を介したFPGA間の接続変更（再構成）がなされる。より具体的には、コンフィギュレーション情報を基に、各光ポートにおいて、放射角と放射方向などを変更することで、光接続の再構成される。
【０１２９】
この様にして、コンフィギュレーション情報を基に、電子回路（FPGA内部、FPGA間電気接続）、光接続（光ポート間接続）の両方を再構成することができる。また、コンフィギュレーションデータによっては、光電融合回路全体に渡って再構成すること、限定された一部のみ部分的に再構成することができる。
【０１３０】
本実施例においては、再構成可能な電子回路としてFPGAを用いたが、特に拘るものではない。再構成可能な電子回路とは、ロジック機能を変更可能な論理要素と、それらの相互接続を変更可能な電気接続網からなる回路であれば拘らない。論理要素とは、実現したい論理関数に関する入出力の真理値表をRAM形式で持ち、入力の組み合わせに対して出力信号を出すLUT（ルックアップテーブル）が挙げられる。さらには、AND、NAND、OR、NOR、XOR、フリップフロップ、ラッチ、レジスタ、インバータ、乗算器など、さらには、これらの何等を組み合わせた回路を有しても良い。さらにはメモリを有してもよい。他にも、整数演算、浮動小数点演算、関数演算等の演算ユニット（プロセッサ）を有してもよい。
【０１３１】
上記電気接続網は、論理要素間の接続を設定できるものであり、例えば、配列して形成された論理要素間を接続するマトリックス状に配された電気配線とスイッチから構成することが挙げられる。スイッチは、論理要素と電気配線の接続部や、マトリックス配線の交差部などに配される。
【０１３２】
「実施例４」
実施例４は、リアルタイムで再構成可能な光電融合システム（光電融合再構成システム）の例である。本実施例の再構成可能な光電融合システムの例を、図12に示す。図12（ａ）に示すように、光電融合回路の設計を行う回路（装置）92、再構成可能な光電融合回路91、コンフィギュレーションメモリ93、I/O（光入出力手段）
94を有する。
【０１３３】
光電融合回路の設計を行う回路92は、図10に示すように、入出力手段、記憶手段81、設計手段82、設計評価手段83、制御手段84を有する。記憶手段81は、光接続ブックのデータやネットリストや電気ネット、光ネット、各種設計用パラメータ、設計結果、設計途中結果、設計時間、要求仕様としての機能仕様や設計制約などを記憶するための部位である。また入出力手段は、上述のデータを外部から入力することを可能にすると共に、設計結果、評価結果などを外部に出力するための手段である。
【０１３４】
設計手段82は、ネットリストから電気ネットと光ネットを生成する手段、光ポートの配置手段、電子回路レイアウト設計手段（配置手段、配線手段を含む）、光接続設計手段、検証手段を有する。さらには、これらの設計手段の全体の制御を行う制御手段84を有する。本実施例においては、これらの手段を１チップ化し、ハードウエアとして実装している。これにより、実施例１と同様な設計を高速に実施することが可能である。
【０１３５】
本実施例の再構成可能な光電融合システムでは、I/O94からの入力データに基づき、光電融合回路の設計を行う回路92は、設計データを形成（もしくは変更）し、コンフィギュレーションメモリ93に設計データを保存する。再構成可能な光電融合回路91は、コンフィギュレーションメモリ93から逐次、設計データを読み込み、再構成（内部構成の変更）を行う。再構成可能な光電融合回路91からの出力はI/O94へ出力される。この様にして、I/O94からの入力データに基づいて、随時、光電融合回路91の内部構成を最適化することができる。
【０１３６】
本実施例において、光回路と電気回路が融合され、高い配線自由度を有した光電融合回路91のリソースを最大限に生かした設計、さらには再構成をリアルタイムで行うことができる。すなわち、リアルタイムで光電融合回路91の内部構成が自由に変更されうるダイナミックリコンフィギャラブルシステムとして機能しうる。
【０１３７】
特に、光接続ブックを用いた光電融合回路設計を行っているために、高速な設計が可能である。これにより、また、本実施例の再構成システムは、動作環境の連続的な変化に対して、逐次ハードウエアの再構成が必要なシステムにおいて、再構成可能な光電融合回路91を短時間で最適設計さらには再構成を行うことができるため、ロボットなどの制御システムに好適に適用され得る。
【０１３８】
以上に述べた本実施例において、それぞれの部位が相互接続された図12（ａ）に沿って説明したが、図12（ｂ）のように各部位がバス95で接続された構成も可能である。また、メモリ93の機能は、再構成可能な光電融合回路91または光電融合回路の設計を行う回路92内で担われてもよい。
【０１３９】
「実施例５」
実施例５は、回路が固定された光電融合回路の設計に、再構成可能な光電融合回路を用い、その設計結果を基にカスタムの光電融合回路を設計する例である。すなわち、実施例１で用いた再構成可能な光電融合回路を用いて回路検証及び評価を行い、さらに、出力結果を基に、カスタム光電融合回路を作成するものである。
【０１４０】
本実施例で用いた設計評価装置の構成を図16に記す。再構成可能な光電融合回路91と、光電融合回路の設計手段82と、設計手段82の設計結果を該再構成可能な光電融合回路91に実装し、動作させて、設計結果を評価する設計評価手段83を有する。すなわち、本実施例の設計評価装置は、実施例１で用いた光電融合回路設計装置（図10）に加えて、再構成可能な光電融合回路91を有してなる。ここでは、再構成可能な光電融合回路91としては、実施例３で用いたハードウエアと同様なものを用いている。
【０１４１】
この設計評価装置を用い、設計手段82において出力された複数の設計結果を、再構成可能な光電融合回路91に実装し、動作させることで、性能比較や機能検証を行う。そして、要求仕様に鑑みて、性能が最も好ましい設計結果を選択する。これを第１の設計結果と呼ぶことにする。
【０１４２】
この第１の設計結果を導いた電気ネットと光ネットを用い、別のカスタム仕様に基づいて、再度、光電融合レイアウト設計を行う。主な制約事項は、電気ネットが電気配線層とASICすなわちセルベースのカスタムICで実現されることである。電気配線層の物理仕様は、再構成可能な光電融合回路91と同様である。また、光接続層は再構成可能な光電融合回路91における出力と同様な構成の光接続ブックを採用した。
【０１４３】
光電融合レイアウト設計の手法は実施例３で用いた手法に準じている。ただし、本実施例においては、電子回路レイアウト設計においてASIC内部の設計がなされる。また、複数のFPGAにまたがって実現されていた回路を一つのASICに搭載することもできる。基板は正方形であるが、サイズが設計項目となる。基板サイズは、電子回路レイアウト設計に基づいてなるべく小さくなるように設定される。これに基づき、光接続ブックにおいて、光ポートの位置は、位置関係を保ったまま縮小される。ここで得られた結果を第２の設計結果と呼ぶことにする。
【０１４４】
得られた第２の設計結果を基に、新たにASICと、電気配線層、光接続層のマスクを起こし、カスタムな光電融合回路を作成する。再構成可能な光電融合回路91は、回路構成を変更可能であったが、カスタム光電融合回路は、構成が固定された回路である。一方で、この本実施例のカスタム光電融合回路は、第１の設計結果を用い再構成可能な光電融合回路91で実現した場合に比べると、使われていなかった電気配線や光ポートや発光部などのハードウエアを削減できるため、回路面積が大幅に縮小される。また、光モジュールの構成が最適な構成となるため、高性能化と小型化を図ることができる。このことは、動作周波数の増加や、低消費電力化などの性能向上にも繋げることができる。
【０１４５】
この様に、本実施例では、再構成可能な光電融合回路91をエミュレータとして用いて、カスタムな光電融合回路の設計を行うことで、高性能で信頼性の高い光電融合回路を実現することができる。また、光接続ブックとして、同じ（類似した）構成のものを適用することで、短い設計時間で、高い性能を有した光電融合回路を設計できる。また、本実施例の光電融合回路の設計方法は、検証にシミュレーションのみを用いた設計方法に比べて、信頼性が高い。特に、回路規模が大きい場合には、設計時間の短縮、設計コストの低下にも寄与する。
【図面の簡単な説明】
【０１４６】
【図１】本発明の光回路の設計方法の一例を説明する図。
【図２】本発明の光回路の設計方法の他の例を説明する図。
【図３】光接続ブックの例を説明する図。
【図４】光ポートブックの例（発信側）を説明する図。
【図５】光ポートブックの例（受信側）を説明する図。
【図６】本発明で設計対象となる光電融合基板の一例を示す図。
【図７】実施例１における光電融合回路の設計方法を示す図。
【図８】実施例２における光電融合回路の設計方法を示す図。
【図９】実施例３における光電融合回路の設計方法を示す図。
【図１０】本発明の光電融合回路の設計装置の構成を示す図。
【図１１】実施例１における設計結果（レイアウト）の一例を示す図。
【図１２】本発明（実施例４）の再構成可能な光電融合回路の再構成システムの構成を示す図。
【図１３】光自由回路の例を示す図。
【図１４】光ポートの光結合部の例を示す図。
【図１５】実施例５で用いた光電融合回路の設計評価装置の構成を示す図。
【図１１】従来の光接続と電子回路を有したシステムにおける設計フローを示す図。
【符号の説明】
【０１４７】
100  基板
101  光伝送媒体（２次元導波路）
102  光ポート
105  電気配線層
106  電気配線
107  半導体チップ（再構成可能な電子回路）
【図１】
2006099322.tif 000003
【図２】
2006099322.tif 000004
【図３】
2006099322.tif 000005
【図４】
2006099322.tif 000006
【図５】
2006099322.tif 000007
【図６】
2006099322.tif 000008
【図７】
2006099322.tif 000009
【図８】
2006099322.tif 000010
【図９】
2006099322.tif 000011
【図１０】
2006099322.tif 000012
【図１１】
2006099322.tif 000013
【図１２】
2006099322.tif 000014
【図１３】
2006099322.tif 000015
【図１４】
2006099322.tif 000016
【図１５】
2006099322.tif 000017
【図１６】
2006099322.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成16年10月7日(2004.10.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４６】
【図１】本発明の光回路の設計方法の一例を説明する図。
【図２】本発明の光回路の設計方法の他の例を説明する図。
【図３】光接続ブックの例を説明する図。
【図４】光ポートブックの例（発信側）を説明する図。
【図５】光ポートブックの例（受信側）を説明する図。
【図６】本発明で設計対象となる光電融合基板の一例を示す図。
【図７】実施例１における光電融合回路の設計方法を示す図。
【図８】実施例２における光電融合回路の設計方法を示す図。
【図９】実施例３における光電融合回路の設計方法を示す図。
【図１０】本発明の光電融合回路の設計装置の構成を示す図。
【図１１】実施例１における設計結果（レイアウト）の一例を示す図。
【図１２】本発明（実施例４）の再構成可能な光電融合回路の再構成システムの構成を示す図。
【図１３】光自由回路の例を示す図。
【図１４】光ポートの光結合部の例を示す図。
【図１５】実施例５で用いた光電融合回路の設計評価装置の構成を示す図。
【図１６】従来の光接続と電子回路を有したシステムにおける設計フローを示す図。