半導体回路設計通信 【Vol.1】

半導体製造委託を増やせばファウンドリーは黒字経営できる一財）新システムビジョン研究開発機構 発行

ファウンドリーに対する恒常的な補助金を回避するため ケーデンス社、シノプシス社、ザイリンクス社、シーメンには何が必要か？国もメディアも、そこの知識が完全どんな機器にも入っている半導体集積回路。
半導体集積回路が不足して様々な製品の生産が停滞し、日本国内に半導体製造工場を増設するために、多額の政府援助が支出されることになりました。半導体集積回路製造は、「半導体論理回路設計」と言う中身が無ければチップとしての集積回路は作れません。高性能半導体集積回路には、生産効率の高い設計支援ツールが必須です。後述するDARPAでは、トランプ・バイデン両政権の10年間で3700億円の政府援助を出しています。半導体製造工場でチップになるまで数か月～数年も掛かる半導体論理回路設計工程が、1/10～1/100の期間で出来るとすれば、それは半導体設計革命と呼べる技術です。
半導体設計革命をもたらす日本発の新技術を使い、「日本の物づくりの復権」となるような施策立案のために、NSV財団は積極的に情報提供を行ってまいります。

半導体危機は、なぜ始まったかス社などのメーカーですが、これらの高位合成(設計支に欠落しています。答えは簡単、「作るものを増やす」で 援)ソフトウエアは大変高額で、その使用料は1年間/1す。「作るもの」＝「製品仕様を実現させる半導体論理アカウントのライセンス料が1億円を超えるものも珍しく回路」です。新たな研究・技術開発、新分野・異分野のありません。

新製品企画、今まで作れなかった論理回路化の実現な 個々の機能群・配線群はそれぞれ単体での機能・性能どが、ファウンドリーを回していくのに必要な製造委託の検証が行われます。 そして、この機能群と配線群を者となるでしょう。

統合して半導体論理回路として、さらに検証が行われカギとなるのは論理回路設計と検証の生産性ます。この検証が酷く大変なものになります。

半導体製造工程を簡単に説明しておきましょう。

各機能を統合した半導体論理回路の機能と性能(処理「製品企画」⇒「製品仕様の策定」⇒「半導体論理回路速度・消費電力)検証は、各機能との組み合わせになり設計」⇒「論理回路検証」⇒「半導体物理回路設計」⇒ます。

「物理回路検証」⇒「物理回路製造」となります。太字部 (例：連動する機能がA/B/Cと3個あればA/B/C/AB/

半導体不足は、工場火災などによる供給の低下とファンドリーは自動車業界が止めたラインをPC/ネットワー分がファウンドリーに製造委託を掛ける会社の仕事でBC/CA/ABCと言う最低7つの機能・性能検証が必要にウンドリー(半導体製造工場)の業態特性が引き起こしク機器業界用にフル稼働させました。その後、感染予す。このなかでも論理設計と検証は、半導体製造生産なります。A/B/C/Dの4つに増えるとA/B/C/D/AB/た危機でした。ファウンドリーは、半導体回路を設計し防に車移動が安全だと言う事になり車需要が急速に復性を大きく左右します。半導体論理回路は、多くの機能 BC/CD/DA/ABC/BCD/CDA/DAB/ABCDの13種類のた企業が集積回路製造(チップ化)を委託して、それを帰すると自動車業界はファウンドリーに車用半導体の群とそれをつなぐ配線群から構成されています。

機能・性能検証が発生します。現代の高度製品は機能製造する事業体です。超高額製造機器(1台100億円～ 製造を注文しますが、PC/ネットワーク機器業界からのこの機能群を作る際に用いられるのが、高位合成ツー数が２桁３桁の物も珍しくありません。検証組合せ数をのような)を使うファウンドリーでは、設備投資回収のた 需要は旺盛なままだったので、自動車半導体を作るラルです。プログラム的に記述された機能・性能を高位合 想像してみてください)

めに製造ラインを止めることは出来ません。

インは空きません。コロナパンデミックも収束しつつある

成ツールに通せば、論理回路が合成されると言うもの組み合わせる機能の数と要求される性能のレベルが上

コロナパンデミックは2つの業界に誤算と特需を引き起現在は、PC/ネットワーク機器の需要も一段落し、予想です。もちろん、機能・性能をハードウエア記述言語がれば上がる程、この機能性能検証工程は複雑で膨こしました。まずは、感染拡大による外出制限と製造現 より早く半導体不足は解消しだしており、半導体関連株と言うもので、手書きする事も出来ます(かなり大変な事 大な時間を要するものになります。この機能性能検証場の停止です。これにり自動車業界では生産減予測か 価も既に下落を始めました。工場火災とコロナパンデになりますが)。高位合成ソフトウエアの代表的な物は、 の生産性向上が必要です。

ら半導体の発注を止めました。一方PC/ネットワーク機 ミック、そして経営者の経営判断が半導体危機の原因
器業界は、リモートワーク需要から急激な販売需要の設計・検証の生産性向上は新たな製品を確実に生み出すだったのです。

増加に見舞われました。常時稼働を必須とするファウ

血税を大量に注ぎ込んで誘致したファウンドリーは、補助金無しで回せるのか？

非常に複雑なソフトウエア処理を行って、実現させてい 来るネットワークインターフェースを作る事が出来ます。

十分な知識が無いのは恐ろしい事で、この半導体危機 認識が発生した現在、この思想が何を引き起こすでしょ

るTCP/IPです。TCP/IP通信はその通信処理の大部分 通信ソフトウエア改竄によるセキュリティ崩壊も防ぐ事が始まってから、メディアは半導体製造工場の不足がう？

をソフトウエアが担っています。TCP/IP周辺には暗号 が出来るようになります。公開情報となっているTCP/IP

危機の原因であるかのように報道しています。そして、ファウンドリーの経営状況を理解していれば、簡単に想化などのソフトウエアも介在しています。TCP/IPが全て のハード化が、なぜされてこなかったのか？誰もがハー世界中でファウンドリー建設ラッシュが起きていて、そ像がつく話をしましょう。

ハードウエア化出来ると、数千倍以上の高速処理が出 ド化による恩恵と製品化による需要が想像出来るにもる機能が有ります。例えば、ネットワーク通信に使われ この製品で、悪意のある大量アクセスによる攻撃にも、れが時代の流れで、日本にもファウンドリーを作る事が 既に数千億円の助成金を提供してファウンドリーを日設計・検証支援S/Wツールの重要性 設計ツールが無いと潰れる会社や事業も有る

日本半導体の復興に繋がると報道しています。しかし、 本に引っ張る事は成功しました。一時的には立地自治もし、この幾つも重なった半導体特需を満たせるだけの 体も潤う事でしょう。しかし・・・

2023年5月12日香港紙サウスチャイナ・モーニングポス 発、販売を担う哲庫科技（ZEKU）の業務を停止した。

製造工場が存在していると仮定したら、何が起きるで特需が終了し受託生産量が減少する⇒超高額設備投ト（電子版）

これは、米国による中国への半導体生産関連技術のしょう？前述しましたがファウンドリーは膨大な設備投資が回収出来なくなる⇒受託注文は欲しいが単価は上

中国スマートフォン大手のOPPO（オッポ）が、スマホ向輸出差し止めによって、半導体論理回路設計検証支援資額を回収する必要がある業態です。異常特需を賄え げられない⇒地政学的にも重要なファウンドリーは潰け半導体の業務を停止させたと報じた。スマホ事業のツールの輸出が出来なくなった為に、自社スマートフォるほどの生産量をファウンドリーが持ったとしたら、何が せない⇒ファウンドリーに対する恒常的な補助金が必伸び悩みだけでなく、米国の半導体制裁の影響によりンに入れる半導体の設計が出来なくなったために、半起きるでしょう？

要・・・となり、半永久的に税金を投入する事になるの自社で半導体をつくるのが難しくなっているとみられる。 導体回路設計検証ツールと言う非常に重要な生産財

さらに、半導体が地政学的経済安全保障物資だと言うは、火を見るより明らかです。

同紙によると、オッポ傘下で半導体の回路設計や開一般財団法人 新システムビジョン研究開発機構 All Rights Reserved

2が手に入らず、事業が出来なくなると言う一例です。

www.nsv.or.jp

編集責任者e-mail: h_aso@nsv.or.jp

生産性の高い半導体回路設計ツールが低価格で使えれば、ファブレスメーカーは増加する

本当に儲けているのはファブレスメーカーだけ
エヌビディアと言う企業をご存じですか？半導体ファブ

この3社に共通している事は、どれも半導体製造工場をレスメーカー(製造工場を持たないメーカー)で時価総額 持っていないと言う事です。半導体製造はファウンドリ1.05兆ドル(1$≒140円換算/147兆円)企業です。売上と呼ばれるTSMCやGLOBALFOUNDRIESなどに委託し高は270億ドル(1$≒140円換算/3兆7800億円)と言う会 ています。これらの企業は超高額設備投資をしても利社です

益が減るだけなのと、ファウンドリービジネスが常に製クアルコムと言う企業は時価総額約1367億ドル(1$≒造受託が無いと生きていけない事を熟知しており、ファ140円換算/19兆1380億円)で、売上高442億ドル(1$≒ウンドリーとファブレスがgive and takeの関係で結ばれ140円換算/6兆1880億円)ていることを理解しているのです。

アームと言う会社はソフトバンクが買収して更に売り払

新しいアイデアが有っても、実現するコストを考えると二 高位合成ツールを含めた回路設計ツールの価格は下の足を踏んでしまう。半導体回路設計が出来る人材・回 がりませんが、前述の「C2RTL」は年間数百万円の使路設計ツール使用料・プロセッサコアライセンス料など用料で済みます。さらにこのツールはソフトウエア開発

半導体論理回路設計には、かなりのコストが掛かりまで使用されるC言語を使っているので、ハードウエア設す。携帯電話などARM社からライセンスを購入すると数 計言語と呼ばれる開発言語を覚える必要が有りませ
億円の費用が掛かり、高位合成ツールも年間1ライセン ん。ソフトウエアをC言語で書ける人でハードウエア設計
ス数千万円から数億円、回路設計者の人的コストも年が分かる人（≒デバイスドライバが書ける人）なら、短期間2～3千万円/人かかります。

間でハードウエア設計が出来るようになります。

RISC-V （リスクファイブと読む） というプロセッサのオー プロセッサライセンス料、高額な設計ツールからの解プンソース（ライセンス料がゼロ円）が最近世界的におうとしている会社です。時価総額で500億放、高額年俸技術者からの解放が出来れば、日本にもARMプロセッサからRISC-Vへ乗り換えると言うような形 ファブレスメーカーとして世界を席巻するようなNVIDIAドルと言われています。売上高は27億ドルです。

で使われるようになってきています。

回路設計コストの肥大化に頭を抱えたDARPAは、巨額の助成金を出して新しい設計ツールを求めた国が打つ次の一手は、検証作業の生産性が飛躍的に向上する設計ツールへの助成と教育機会の提供「半導体製造工場日本誘致に成功し、半導体問題は解 米国国防高等研究計画局(DARPA)では、軍備などで高決した」と言うのは、半導体に対する理解が少々不足し 度に複雑化する機能を半導体回路として実現させるたています。全述の3企業は、斬新なアイデアと膨大な労 めに膨大な予算を支出しており、急速に膨張するこの力を掛けて作り出した半導体論理回路知財のライセン 半導体設計費に耐えかねて、設計・検証支援ソフトウエ
スを販売したり、その知財を元に半導体製造受託会社 アの開発にトランプ政権下で1700億円/5年の開発補助で作らせたチップを売って大儲けしています。

金を、バイデン政権下で2000億円/5年の開発補助金を回路設計に掛かるコストは、年々増え続けています。

拠出しました。(ERI/エレクトロニクス再興イニシアチブ)

DARPAが巨額助成金を出し、まさに求めた設計/検証支援ツールが日本に存在する半導体集積回路とは、様々な機能を持った回路群が集 許を取得する事が出来ました。この「C2RTL」と呼ばれ積されて一つの大きな回路となった、様々な電子・電気 るツールは設計と検証の生産性を飛躍的に向上させる製品の心臓部です。例えば、WiFi機能、Bluetooth機ことが出来ます。

能、LTE機能、音声入力機能、音声出力機能、撮影機「C2RTL」の論理的かつシンプルな検証方法は、回路がのようなユニコーン誕生の可能性が生まれます。

半導体論理回路設計の3つのコスト（ライセンス料・設計 半導体振興策の第1手は、生産性を向上させる幾つか検証ツール群・人件費）を押さえ、ハードウエア設計者の設計支援ツールを選択肢とし、少ない負担で使えるを増やすためには、生産性が高い設計ツールへの助成 ようにすることでしょう。助成金や導入減税で半導体論金もしくは導入減税が必要です。さらにハードウエア設

理回路設計をやってみようと言う動機付けが大切です。

計者を増やすための教育機会提供と人材育成教育費

第2手は、論理回路開発情報と関連教育情報が入手しへの助成も必須です。

やすい拠点の設置です。拠点に行けば教育が受けら次の世代育成のためには、大学の理工学部や国立高れ、業界最新情報が入手でき、新しい人材にも出会え等専門学校へのカリキュラムへの導入と設計環境の整 る機会を増やすことが大切です。。
備です。応用の利く開発言語（C/C++）で、習得し易い需要が有る時は供給をすれば良いが、半導体業界がハードウエア記述言語であれば、設計開発者は設計す 瘦せ細ってしまった日本では、まずは潤沢な供給を用る中身に集中できます。設計以外の部分で労力を使わ 意する事が必要です。良い生育環境を作ってまずは芽せる従来の設計ツールは時代遅れの物となるでしょう。 を出させる事が最も重要でしょう。

能など様々な機能がそれぞれ1つの回路となっていて、 複雑になっても検証に必要な労力はあまり増えませ残された時間は、あまり無い

その回路の集積体がLSI(大規模集積回路)と呼ばれるん。それ故、従来の方法と比較して、機能の複雑化でような大きな半導体を作っています。

指数関数的に増加する動作検証と比較すると、機能が誘致した半導体回路製造工場が稼働を始めるまで3年見定め施策を立案する事は非常に難しいです。

これらの回路をプログラミング言語から生成するのが、複雑に成れば成るほど生産性は向上し、数十倍から数程度、その間に半導体論理回路を設計してファウンド

経済産業省でも半導体論理回路設計と言う問題の重高位合成と呼ばれる設計支援ソフトウエアです。

百倍の生産性を発揮するようになります。

リーに発注を出す企業が育たないと、ファウンドリーを要性を理解している人は、１～２名程度です。この状況集積回路の部分となる各機能回路が出来たところで、高位記述を可能にし、等価性を担保した実回路と同等生き長らえさせるために助成金と言う血税が必要にで国会議員の皆様がレクチャーを受けてもまともな施それらを統合して機能検証を行わなければなりません。 のシミュレーションソフトを生成する「C2RTL」は東京工なってしまいます。

策を打てるわけが有りません。日本産業の活性化、経各機能が複雑に成れば成る程、機能の組み合わせに業大学の一色教授によるものです。複雑に成るほど生教育と設計ツールを安価で提供し、これからの１年間で 済成長率の向上を求めるなら、議員の皆様に勉強してよる動作検証には膨大な労力が必要となります。新機

産性が向上するツールに対して、既に米国製の設計論理回路設計開発に手を出そうとする企業と設計者を頂くしかありません。一般財団法人新システムビジョン

能の追加となれば1つ機能が増えただけでも、既存のツールが手に入らないファーウェイや、生産効率を上げ増やし、新製品企画を立案し回路設計を始めてもらう研究開発機構（NSV財団）は、日本半導体業界再興の全機能との動作検証を行わなければなりません。

たいサムソンなど海外巨大企業は注目をしています。

必要があります。長い時間と労力を必要とする回路設ため、新しい技術と情報を提供しています。議員有志の論理回路設計・検証ツール「C2RTL」の登場

一色教授は「日本半導体の再興のために、暫くの間、計工程の生産性を数十倍向上させる新世代設計検証方々からご要望が有れば出張勉強会を行っています。

DARPAが求めているような設計検証支援ツールが日本 日本でのみ使えるようにし、経済安全保障ツールは、企業経営の大きな助けとなるでしょう。

一人でも多くの議員・行政官・経営者が現状の半導体に誕生しました。この支援ツール技術分野では特許を半導体論理回路設計の工程や業界状況などは、かなり 業界を知る事で、日本産業界が見通しの利く経営が出上も技術流出を避けたい」と希望を述べら取るのは非常に難しい事ですが、日本・米国・中国で特 れています。
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一般財団法人 新システムビジョン研究開発機構 All Rights Reservedの知識を必要とするため、付け焼刃の知識では方向を 来るようになるでしょう。
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