共同利用研究を支えるテクニカル集団

分子研技術課

アナログ集積回路設計
技術習得に向けて電子機器・ガラス機器開発技術班 内山 功一

電子機器開発技術係では、日々進歩ることになりました。ここで問題になっする電子回路技術に対応できるよう常にたのが設計を行うマシンの OS が不慣れ心がけています。現在はアナログ集積回な Linux を選択しなければならないとい

路設計技術、プログラマブル論理素子にうことでした。VDEC で用意されているよるカスタム IC 設計技術、ワンチップツール群は、基本的に UNIX ベースで動マイコンを利用した組み込み制御回路技作するものであったため、この選択は必術、LAN や USB などのインターフェー須でした。そこで我々は PC にプリインス技術などに重点を置き技術の向上に努ストールされている Linux OS で入手しめています。その中でアナログ集積回路やすい Red Hat Linux Enterprise 5 を導設計技術の習得の取り組みについて紹介入することにしました。ここから設計環します。この取り組みを始めたきっかけ

境の構築を行ったわけですが、先程申しは、装置開発室室長である生体分子情報上げたとおりスタッフ全員 Linux に不慣部門の宇理須教授が提唱するバイオチッれなこともあってなかなかスムーズに作プを開発するために、デジタル・アナロ業を進めることができませんでした。中

グ回路の集積化が必要な技術であったたでも到底対処することができないクリめです。また最近になって CMOS アナ

ティカルなトラブルは、その都度 Linux

ログ回路設計の技術情報が豊富になってに詳しい計算科学研究センターの岩橋技きたことと、LSI 試作サービスへのアク術職員に装置開発室まで出向いていただ

断し週一回のペースで勉強会を行うことセスが比較的容易になったこともあげらき手助けをお願いしていました。にしました。この勉強会は昨年の 11 月

上：集積回路技術講習会実習作業風景（手前：手老前助教、奥：筆者）
下：実習で製作した TEG チップから開始して、教科書としては現在 3 冊れます。この時点でスタッフ全員が半導開発環境をなんとか整えることがで体設計の経験もなく、半導体プロセスにきたので、実際に LSI 設計作業をどのよついてもよく理解していない、そんな状うに進めるかを理解するため、スタッフVDEC 講習会の内容がある程度理解で態からのスタートとなりました。

全員で VDEC 主催のトランジスタレベきるようになった頃、宇理須教授の助力にル設計講習会を受講することにしました。

より豊橋技術科学大学のベンチャー・ビジ

これは東京大学の大規模集積システム

この講習会ではアナログ集積回路を設計

ネス・ラボラトリーが開催した第 30 回集

設計教育センター（VLSI Design and

し、VDEC の試作サービスにデータを積回路技術講習会を受講することができま

Education Center、以下 VDEC）を利用提出するまでの手順とその方法を理解すした。この講習会に参加することで、半導して行うことにしました。VDEC は、日ることができました。この講習会の冒頭、体プロセスについてより深く学べると期待

本の国公私立大学と工業高等専門学校にMOSFET のレイアウト図を指し示してしてのことでした。参加者は例年 20 名前

おける VLSI 設計教育の充実と研究活動

講師が「この絵を見て NMOS だとわか後らしいのですが、今年は続く不況の影の推進のために発足された全国共同利用る人は手を挙げてください」との質問に響からか 6 名しかいませんでした。しかも施設で、Cadence、Synopsys、Mentor「え、あれが NMOS なの？」と頭上にま内 2 名が分子研からの参加者（筆者自身とGraphics 社をはじめとする多くの EDA/るで漫画のようにクエスチョンマークが宇理須グループの手老助教）でした。講CAD ベンダの最新設計ツールが無料でいくつも浮かんでしまいました。本当に習会は 6 日間の日程で行われたので、製利用することができます。また VDEC自分が素人であるのだなと痛感したのを造に数ヶ月かかる CMOS プロセスではなは、各チップベンダと提携して LSI の試覚えています。他のスタッフも同じ思い

く NMOS プロセスの実習が行われました。

作サービスも行っています。早速、開発だったようで、もう少し半導体プロセス

NMOS プロセスでも完成までに一週間近

環境を整えるべく専用のマシンを用意すや設計について学習する必要があると判く時間がかかるため、講習会のほとんどのまず集積回路の試作についてですが、46

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目を継続して行っています。

設計した試作オペアンプレイアウト図

時間はクリーンルームでの NMOS プロセ

れているものと同じであったため短い時間

ス実習作業を行っていました。実習で製作であったにも関わらずとても参考になりまするチップは TEG（Test Element Group）した。参加人数が少なかったため、施設見と呼ばれるもので、LSI チップの特性評価学の時間も多くとっていただき、また従来用としてその LSI で使用されている素子や行っていなかった LSI チップのパッケージ要素回路を集めたものです。内容としては、

ング（IC パッケージとチップ間のボンディタの作成は締め切り日の直前までかかっEMOS（エンハンスメント型 MOSFET）、ングを行い、回路素子として使用可能な状てしまいました。最終的に特性の違う 3DMOS（ デ プ レ ッ シ ョ ン 型 MOSFET）、態）したものをいただくことができまし

種類のオペアンプを合計 20 個集積した

E/DMOS インバータ評価回路、31 段リンた。この講習会に参加できたことによって、チップを試作することになりました。

グオシレータ、4 ビットカウンター、ポリLSI プロセスがどのような物なのかという

この試作チップの納入は 2011 年 2 月

シリコン・n+ 拡散抵抗評価素子、C-V 特ことが、より理解できるようになりました。

予定のため、残念ながら原稿執筆時点で性測定用 MOS ダイオードとなっています。

ここまでで試作設計を行う準備が整っ手元に届いていない状況です。本来な

NMOS プロセスの実習は、フォトリソグたと判断し、アナログ集積回路の試作設

ら試作チップが正しく動作するのか、特ラフィ法を使ってシリコン基板にマスクパ計を行うことにしました。試作チップは、性はどうなのかなどのテスト結果や実際ターンを生成することが主な作業になりま最初ということと設計締め切りまでの時に出来上がったチップやパッケージングす。これ以外の工程、酸化膜生成やイオン間的猶予も無かったことから、3 種類のされた写真などを掲載できればベストな拡散、アルミ配線蒸着等は、すでにセッティ差動入力オペアンプを複数個実装するこのですがそこまでは無理でした。今後のングされている装置で行うので、作業中にとにしました。設計で行う作業はおおま

予定としては、試作チップの評価テスト

それぞれの装置で何を行っているのかの説

かに、機能ブロック設計（今回はオペアを行うことと、次回の試作に向けての準明を受けながら待つといった感じでした。

ンプ）＞シミュレーション＞レイアウト備を行います。次の試作では、今回のよ酸化膜生成などの長い時間必要な作業中は、設計＞ルールチェックとなります。これ

うな単純機能素子（オペアンプ）を複数講義の時間に当てられていました。講義は、らの工程はシミュレーション結果やルー個パッケージングしたものではなく、オ半導体デバイスの基礎、MOS 集積回路のルチェックの結果により、途中でもそのペアンプとコンパレータを組み合わせた基礎と製造技術、最新の集積回路技術につ前の工程に戻ってやり直しを行う必要がPWM 回路のような複合機能のより実用いて受講しました。それぞれの講義の後半あり、規模が大きい場合などは複数回行的な LSI を設計したいと思っています。

は講師である先生方の研究内容についてのう必要があります。実際に設計を進めて今回の LSI 試作に関しては、今年度話があり、どの先生もこちらに時間を費やいくと、オペアンプ回路の設計が不十分の大峯所長奨励研究費にて行っておりしたいのではないかと思うほど熱心に説明だったり、レイアウトルールがおかしかっます。最後になりましたが、今回集積をされていました。実習と講義以外にわずたりと様々な問題が発生しました。問題

回路設計技術習得の機会を与えていたかな時間ですが CAD 講習も行われました。

が発生したらその都度一つずつ問題を解だいた方々や、LSI 試作設計までに助力

ここで使われた CAD は、VDEC で提供さ決しながら作業を進めたため、設計デーいただいた方々に感謝いたします。

技術

職員

OBの今

岡田 則夫
国立天文台

先端技術センター主任研究技師

先端技術センターで天文機器開発（引特に装置開発室の皆さんには、天文き続き機械工作）をしています。天文台との共同開発研究や技術的な相談な

私 は 1977 年 10 月 か ら 1994 年 3 月

台在籍もまもなく 17 年になろうとしてどで頻繁にお世話になっており、このまで 17 年ほど技術課に勤務しておりまいまして、あらためて年月の経過の速場をお借りしてお礼申し上げます。

した。装置開発室にて旋盤やフライスさに驚いております。天文台に移って昨年、山手地区を訪れる機会があり、盤を使って実験装置などを製作しておからも分子研の皆さんには、いろいろ初めて建物の中に入ったのですが、そりました。現在は国立天文台（三鷹）とお世話になっています。の大きさにびっくりいたしました。愛みなさん、こんにちは、お変わりありませんか？

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共同利用研究を支えるテクニカル集団

分子研技術課教大のグランド跡はソフトボールの試チームや共同利用研究者からの依頼をます。銅の部品の接合には酸素＋アセ合が同時に 4 つできるほど大きな面積受け、設計から機械加工、出来上がっチレンガスを用いたバーナーで銀ローと記憶しておりましたが、今は聳え立たものの形状測定まで一貫して行なっ付けも行います。アルゴンアーク溶接

つような巨大な研究棟に変貌していてています。特に①では約 3 年間にも及機もありますがステンレスの加工が滅頼もしいと思うかたわら、多くの思いぶ受信機カートリッジの主要部品の量多にないため出番はあまりありません。

出が残るグランドの消滅にちょっぴり産加工（73 台）を担当しています。ま私は溶接作業が好きでしたが、腕を発寂しさも感じました。

た最近は上記以外にも 2011 年 8 月に打揮する機会がなく、とても残念です。

ち上げ予定の超小型位置天文観測衛星

ME ショップの主力機械には、上記に（Nano-JASMINE）のミッション部構造加えもう一つ、超精密非球面加工機が国立天文台は岩手県水沢、長野県野体のフライト部品も製作担当するなど、あります。これはいわゆる鏡面加工を辺山、岡山県鴨方、米国ハワイ島に観測とても繁盛しています。スタッフは 30実現できる極めつけの工作機械で、単所があり、他にも小笠原諸島父島、鹿児代 4 名、40 代 2 名、50 代 1 名、60 代 1

結晶ダイヤモンド工具を用いて非鉄金島入来、石垣島、南米チリにも望遠鏡な名の合計 8 名の構成です。主力の工作機属を素材とする金属ミラーの切削加工

ど観測施設があります。国立天文台三鷹

械はマシニングセンター 1 台、NC 操作を得意としています。分子研装置開発

キャンパスは、これらの本部になっていフライス盤 4 台、CNC 旋盤 2 台、ワイ室、名古屋大学全学技術センター、国ます。国立天文台のスタッフ数は総勢 5

ヤー放電加工機 1 台などです。分子研の立天文台 ME ショップの 3 者はこの機械百人ほどで、その約半数の 250 人ぐら

工作では材料は SUS304 に代表されるを通じ、脆性材への延性モード加工実いが三鷹キャンパスにいます。

ステンレス鋼が多かったのですが、天験などの共同開発研究を 4 年ほど続け私の所属する先端技術センター

文台では約 8 割がアルミ合金です。板材ており、超精密加工技術の追求を通じ（Advanced Technical Center 略しては A5052、丸棒材は A5056 や A6061て交流と連携を深めています。いつもATC と呼んでいます）は 60 人ほどのスなどを用いています。加工に使用するながら思うのですが、共同実験に来てタッフで、天文機器開発の中核を担っ機械は分子研では旋盤とフライス盤がくれる若手の技術者はどなたも研究心ていて、現在は①南米チリの ALMA 計半々ぐらいに思いましたが、天文台でが旺盛で素晴らしく、頼もしい限りです。

画に用いる受信機カートリッジの開発、は約 8 割がフライス盤を用いる加工に最近の私についてですが、会議やなん②すばる望遠鏡搭載用次世代主焦点カなっています。真空装置、低温に関すやで、機械の前に立つことがめっきり少メラの開発、③ミリ波からサブミリ波る実験装置の製作依頼も時にはありまなくなりました。「昔取った杵柄」で多帯の電波カメラの開発、④次期太陽観す。分子研のような質の高い超高真空少の自信はあるのですが、車の運転みた測衛星や太陽偏光観測ロケット開発ななどは皆無ですが、O- リングを使用すく、やらないと鈍ってしまう現実に直面どが重点的に行われています。天文台

る中真空程度の断熱真空用デュワーのしているところです。なんちゃって。の工作工場はこのセンターの中にあり部品製作は割りと頻繁にあります。真長くなりましたが、近況報告まで。

ME ショップ（Mechanical Engineering

空デュワーの中で使用する温度伝達用みなさま、今後ともよろしくお願いShop）と呼ばれていて、これらの開発の無酸素銅製の熱パスもしばしば作りさて、ここからは現在の職場についてお話します。

国立天文台 先端技術センター

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いたします。

ME ショップ