Makerの「道具」としてのLSI～「LED点滅用のLSIをつくって　　Lチカをやってみた」のココロ～（MakerFaireTokyo2014）

Makerの「道具」としてのLSI
～「LED点滅用のLSIをつくって
Lチカをやってみた」のココロ～
秋田純一(@akita11)
Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/

こんな動画をつくってみました
https://www.youtube.com/watch?v=A188CYfuKQ0
http://www.nicovideo.jp/watch/sm23660093
2014/11/25 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/

Contents
Lチカ：555、マイコン、専用LSI
CMOS 0.18um 5Al
2.5mm x 2.5mm
RingOSC x 1001
T-FF (Div)

ニコ動でいただいたコメント
 こっから？
 ニコ技界のTOKIO
 ゲートの無駄遣い
 ここから！！？
 ひでえ、勿体ない使い方wwwww
 マジかよ。レジストレベルの設計とかガチすぎる。
 無駄遣い過ぎるだろw
 贅沢というかなんというか
 え？まじでここからかよ」wwww」」
 IC版FusionPCB的なところが現れれば・・・
 (FPGAでは)いかんのか？
 俺はFPGAで我慢することにする
 いや、そこまでは必要ないです
 量産品すらFPGA使う時代に専用LSI・・・
 アマチュアはFPGAで良いんだよなぁ・・・w

なんでこんなアホなことを？
LSIは「道具」になりきっているか？
オレLSI
「作る？ちょっとそこまでは・・・」「使うけど・・・」
他の技術はどうなってきたか？
マイコン：H8→Arduino
プリント基板：業務用→アマチュア
3Dプリンタ：業務用→フィギュア
動画編集：映画→YouTube/ニコ動
「消費者」→「Maker」へ

技術が「道具」になると・・・
プロの道具→アマも使える道具
ユーザの「幅」が広がる
作品の「幅」も広がる
市場の「幅」も広がる
その中から「イノベーション」が起こりうる
(L.Fleming, "Perfecting Cross‐Pollination",
Harvard Business Review, Vol.82, No.9, pp.22-24 (2004))

LSIじゃないとできないこと・・・？
さきほどの動画のコメント（つづき）
(FPGAでは)いかんのか？
俺はFPGAで我慢することにする
いや、そこまでは必要ないです
量産品すらFPGA使う時代に専用LSI・・・
アマチュアはFPGAで良いんだよなぁ・・・w
・・・LSIをつくらないとできないこと、は・・・？
電子回路と物理現象との界面＝センサ？

MakerがLSIを「つくる」ためのハードル
設計CAD
Cadence/Synopsys: 高すぎ、高機能すぎ
製造方法
高すぎ、時間かかりすぎ（1000万円・半年）
NDAが厳しすぎ
ユーザ・コミュニティ
現状は専門家ばかり・・・閉塞感

設計CAD：フリーウエアでも可能？
高度なツールは、ホビーには多機能すぎる
基本ツールだけでいいじゃん
Inkscapeでレイアウト設計してみた

製造方法：Makerでもできる？
北九州学研都市のクリーンルーム
クリーンルームの設備が時間単位で利用できる
使い方も指導してもらえる
（一通りLSIをつくると2週間くらい、20万円くらい）

LチカLSI ver2
タッチセンサ
光センサ
http://www.nicovideo.jp/watch
※北九州学術研究都市共同研究開発センターの半導体試作施設において、
(一財)ファジィシステム研究所の協力の下、他大学学生のLSI製造演習として
試作されました
CMOS 2um 2Al
3.2mm x 3.2mm
/sm24280073

オレLSI：オレ的マイコンへ
0: 23a0 movs r3, #160 ; 0xa0
2: 05db lsls r3, r3, #23
4: 4c0b ldr r4, [pc, #44]
6: 4f0c ldr r7, [pc, #48]
8: 2201 movs r2, #1
a: 601a str r2, [r3, #0]
c: 2500 movs r5, #0
e: 6025 str r5, [r4, #0]
10: 2600 movs r6, #0
12: 3601 adds r6, #1
14: 42be cmp r6, r7
16: d1fc bne.n 12 <main+0x12>
18: 3501 adds r5, #1
1a: 2dff cmp r5, #255 ; 0xff
1c: d1f7 bne.n e <main+0xe>
1e: 2200 movs r2, #0
20: 601a str r2, [r3, #0]
22: 25ff movs r5, #255 ; 0xff
24: 2600 movs r6, #0
26: 3601 adds r6, #1
28: 42be cmp r6, r7
2a: d1fc bne.n 26 <main+0x26>
2c: 3d01 subs r5, #1
2e: 2d00 cmp r5, #0
30: d1f8 bne.n 24 <main+0x24>
32: e7e9 b.n 8 <main+0x8>
34: 50000004
38: 0000270f
#define GPIO 0x50000000
#define PWMDUTY 0x50000001
#define WAIT 10000 // 3,000,000=0.3s / 256 ->
10,000
void main()
{
volatile unsigned int w;
volatile unsigned int d;
while(1){
*(volatile unsigned int *)GPIO = 0x0001;
for (d = 0; d < 256; d++){
*(volatile unsigned int *)PWMDUTY = d;
for (w = 0; w < WAIT; w++);
}
*(volatile unsigned int *)GPIO = 0x0000;
for (d = 255; d >= 0; d--){
*(volatile unsigned int *)PWMDUTY = d;
for (w = 0; w < WAIT; w++);
}
}
}
arm-gcc/gas
VerilogHDL
ARM CortexM0 Design Start Program
(Synthesizable HDL)

オレLSI：アナログLSI
男はだまって555
CMOS 0.18um
1P5M
CMPx2+DFF+DisChgTr
※製造中

Maker的に期待したい製造方法
ミニマルファブ
http://unit.aist.go.jp/neri/mini-sys/fabsystem/minimalfab.html
0.5インチウエハ・局所クリーン化・ＤＬＰ露光
小ロットのＬＳＩ製造
加工寸法：1umくらい
ムーアの法則→非先端プロセスでも十分な性能
設計ルールのNDA→λルールでオープンソース化？
5umルールでも十分（な人も多い）
「P板.com」並に・・・
「ミニマルCAD」も
進行中

MakerでオレLSIをつくってみたい
情報収集・整理
仲間さがし
有志でつくってみる？
http://j.mp/make_lsi

LSIが道具になるとは・・・
『３Ｄプリンタは、私たちに「何をつくりたいの
か」を問いかけているのです。』
あなたなら、何を作りますか？

技術サークル「テクノアルタ」
みんな、趣味でいろいろ作っている
「世の中に出したい」（ちょっとハードル）
人材、資金、事務・マネジメント、リスク・・・
「実は欲しい人がいる」（ロングテール）
「売る」難しさ：販売方法、少量生産、在庫管理、
サポート業務
「冷えミク」
（コミケC85で販売）

みんなの「持ち寄り」・・・？
各自が持てるスキル・ノウハウを持ち寄る
例：冷えミク＝回路＋ファーム＋音声＋紙工作
オンラインでゆるくつながる
モチベーションに基づいて、できる範囲で
（といいつつ、けっこう熱中しちゃう）
知り合いの紹介
「南極点のピアピア動画」が描く未来の1つ？
「同人ハード」：買う人＝応援者・参加者
「完成された製品」ではなく、
それに一緒に向かう仲間
テクノアルタ検索

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