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システムLSI−アプリケーションと技術−

コードNO0246
発 刊1999年7月30日
編集委員長
桜井 貴康 東京大学 国際・産学共同研究センター/生産技術研究所 教授
編集委員
平本 俊郎東京大学大規模集積システム設計教育研究センター助教授
山品 正勝日本電気(株)シリコンシステム研究所システムLSI研究部長
佐々木 勝朗(株)日立製作所中央研究所システムLSI研究部部長
黒田 忠広(株)東芝セミコンダクター社システムLSI技術研究所グループ長
今村 健(株)富士通研究所システムLSI開発研究所先端システムLSI研究部長
益子 耕一郎三菱電機(株)システムLSI事業化推進センター新事業開拓プロジェクトグループ先端技術担当部長
松澤 昭松下電器産業(株)半導体開発本部半導体先行開発センター部長
広瀬 文保日本ケーデンス・デザイン・システム社ワールドワイドサービス事業本部本部長
価 格本体48,000円+税
体 裁A4判上製横2段組 428頁
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システムLSI−アプリケーションと技術 電子技術者に必要なシステムの基礎知識をLSIの立場からまとめ、システムLSI実現のキーテクノロジーを総括すると共に、基礎技術、 幅広いアプリケーションを集大成した我が国初めての成書

主要構成

第1篇 アプリケーションとシステム構成
第2篇 システムの共通要素技術
第3篇 システムLSIの基盤技術

【発刊にあたって】

半導体の集積度の向上に伴い、今までボード上で実現してきたシステムが1つのシリコンチップの上で実現されるようになってきました。いわゆるシステムLSIの登場です。
本書では3篇構成によってシステムLSI実現のキーテクノロジーを総括するとともに、このような時代に電子技術者に必要なシステムの基礎知識をLSIの立場からまとめます。 このような基礎技術的な観点とアプリケーションの観点から俯瞰的にシステムLSIをまとめた成書は他に見あたりません。しかしながら、 技術者としてはこの辺の理解が最も遅れており、不安を感じているのが現状と考えられます。

第1篇では市場の大きいアプリケーションについて、LSI技術者に分かりやすい形でその概要をまとめました。第2篇では各種アプリケーションシステムの 共通システム技術要素についてまとめました。
第1篇のアプリケーションそのものは、この第2篇で議論される共通システム技術要素の集まりと専用の技術の組み合わせで構成されていると考えられます。 第3篇ではシステムLSI時代に特に重要となるLSI技術そのものについてまとめました。ここでは混載技術やパッケージ技術などを取り上げるとともに、 システムLSIのような複雑で大規模な集積回路をどのように設計、評価するかを中心に述べます。システムLSIでは設計資産の再利用や共有ということが重要となりますので、 VSIを例にとって設計手法やテスト法をまとめ、再利用可能な大きな単位のブロックにする手法、いわゆるIP化の手法について解説します。 このような設計を支えるデザインソリューションとしてシステムLSIを指向したCADツールの議論も行います。
編集委員長 桜井 貴康


内容目次

総論<桜井貴康>
  1. 半導体を取り巻く環境と本書の位置付け
  2. システムLSIのメリット
  3. システムLSIの課題
  4. システムLSIと混載技術
  5. システムLSIのコスト,ターンアラウンドタイム
  6. システムLSIビジネスの戦略
  7. システムLSIの今後

第1篇 アプリケーションとシステム構成

第1章 PC/AT互換パソコン<森 昭助>
  1. PC/AT互換PCシステムLSIの分類
  2. PC/AT互換PCシステムLSIの動向
  3. 将来展望

第2章 PDA<山畑 均>
  1. PDAの歴史
  2. トレンド
  3. PDAに関連する技術項目
  4. PDAの機能
  5. 所要性能
  6. 消費電力
  7. システム構成例
  8. 技術要素
  9. 技術トレードオフ
  10. 標準化と今後の方向

第3章 ハードディスク<山口 悟>
  1. ハードディスクドライブ装置の市場動向
  2. HDD装置の構成
  3. HDD用LSIのトレンド
  4. 構成を示すブロック図
  5. 実際のシステムLSIの例
  6. 将来展望

第4章 プリンタの回路技術<西澤克彦/赤坂昌恒>
  1. カラーインクジェットプリンタの回路仕様
  2. カラーインクジェットプリンタの回路構成
  3. カラーインクジェットプリンタのCPU,ASIC内部回路の特徴
  4. カラーインクジェットプリンタの専用デバイスの特徴と機能
  5. カラーインクジェットプリンタ回路の将来動向
  6. ページプリンタの構成要素
  7. コントローラ概仕様
  8. メモリ制御ASIC
  9. IO制御ASIC
  10. ビデオ画像制御ASIC1、ビデオ画像制御ASIC2
  11. カラーレーザープリンタ回路の将来動向

第5章 パネルディスプレイ<島本 肇>
  1. パネルディスプレイのトレンド
  2. パネルディスプレイの構成
  3. 信号制御回路部
  4. 階調電源回路部
  5. 電源回路部
  6. 対向電極駆動回路部
  7. データ線駆動回路部
  8. ゲート線駆動回路
  9. ドライバーICのコスト低減
  10. 液晶モジュールの消費電力の内訳
  11. 液晶ディスプレイに対する今後の課題
  12. ドライバーICに対する今後の課題

第6章 ICカード<大木 優>
  1. ICカードとは
  2. ICカードの動向
  3. ICカード用LSIへの要求
  4. ICカード用LSIの分類
  5. ICカードの基本構成
  6. ICカードの機密性への攻撃と対策
  7. ICカードでの論理的攻撃の防止
  8. コ・プロセッサ
  9. 将来の展望

第7章 LAN
  1. LAN―イーサネット<野村昌弘>
    1.1 イーサネットの発展経緯
    1.2 イーサネットの基本技術
    1.3 イーサネットのネットワーク構成
    1.4 イーサネットスイッチ
    1.5 ファストイーサネットとギガビットイーサネット
    1.6 イーサネットLSIの構成
    1.7 将来展望
  2. LAN−ATM<冨滿康治>
    2.1 物理レイア(PHY)
    2.2 ATMレイア
    2.3 ATMアダプテーションレイア
  3. 無線LAN<大澤智喜>
    3.1 無線LANの国内外標準化活動
    3.2 IEEE802.11の詳細
    3.3 次世代無線LANシステム
    3.4 無線LANシステムのLSI

第8章 CD-ROM・DVD<林 泰弘>
  1. CD-ROM・DVDの発展過程
  2. CD-ROM/DVD-ROMのシステム構成
  3. システムLSIと要素技術
  4. 今後の展望

第9章 携帯電話<柴田 博>
  1. 携帯電話の動向
  2. 移動通信システム
  3. 携帯電話の構成
  4. 携帯電話開発のポイント
  5. 携帯電話のアプリケーション
  6. 今後の動向

第10章 カーナビゲーション<更科 俊二>
  1. カーナビゲーションの商品構成−AVNの開発事例とLSI
  2. 次世代カーナビの市場ニーズと開発課題

第11章 モータ制御用システムLSI<霍田 雅信>
  1. モータ制御の技術トレンド
  2. デジタル・モータ・コントロールの概要
  3. PID制御演算
  4. モータ制御用システムLSIに対する要求仕様
  5. モータ制御用DSPコントローラTMS320C24Xシリーズ
  6. TMS320C24Xシリーズの応用
  7. 応用分野
  8. モータ制御用としてのDSPとMCUの性能比較
  9. DSPをモータ制御に使うメリット
  10. 将来展望

第12章 ディジタルTV<村田 敏則/石倉 和夫>
  1. 動向
  2. ディジタルTV受信機の構成
  3. DEMUX
  4. 映像と音声の復号
  5. 番組表の表示
  6. 走査フォーマット変換
  7. YC分離
  8. LSIへの課題

第13章 デジタルスチルカメラ<豊嶋 敬>
  1. 内部構成,アルゴリズムについて
  2. 構成を示すブロックダイアグラム
  3. LSIから見たインプリメンテーション例
  4. LSIから見て特殊な必要技術,差別化技術
  5. 将来展望(特に,標準化動向,性能向上など)

第14章 デジタルムービー<吉野 正/坂口 隆>
  1. DVムービー
  2. カメラ部デジタル信号処理LSI
  3. VTR部デジタル信号処理LSI
  4. LSIの特徴と将来展望

第15章 ゲーム<田胡 治之>
  1. 家庭用ゲーム機器の市場
  2. 家庭用ゲーム機の例
  3. ゲーム機の特徴
  4. ゲーム機用システムLSIの特徴
  5. 次世代ゲーム機
  6. ゲーム用システムLSIの今後

第2篇 システムの共通要素技術

第1章 画像<秋山 利秀>
  1. H.261
  2. MPEG1
  3. MPEG2
  4. MPEG4
  5. JPEG
  6. RGB―YUV変換

第2章 3Dグラフィックス<国松 敦>
  1. 3Dグラフィックスの概略
  2. 3Dグラフィックスシステム
  3. 実例
  4. アーキテクチャ検討

第3章 音声<杉山 昭彦>
  1. 音声・オーディオ符号化の基礎
  2. 符号化の基本方式
  3. ISO/IECオーディオ符号化アルゴリズム(MPEG)
  4. ドルビーAC-3
  5. その他の音声・オーディオ符号化標準

第4章 通信<津田 俊隆>
  1. 通信システムのモデル
  2. 物理層の技術
  3. データリンク層の技術
  4. ネットワーク層の技術

第5章 認識合成
  1. 音声<木村晋太>
    1.1 音声認識
    1.2 音声合成
  2. 文字<直井 聡/石垣一司>
    2.1 オフライン文字認識
    2.2 ペン入力とオンライン手書き文字認識技術

第6章 I/Oインタフェース<間淵 義宏/大谷 聡>
  1. PCIバス
  2. USB
  3. IEEE1394
  4. IrDA

第7章 セキュリティ、エラー訂正<近藤 潤一>
  1. 誤り訂正技術
  2. 暗号技術

第8章 テープサーボ<吉川 昭/中村 昭彦>
  1. メカニズム構成と制御の概要
  2. キャプスタンモータ,シリンダモータ制御
  3. リール制御
  4. ハードウェア構成例

第9章 プロセッサコア<内山 邦男>
  1. プロセッサコアの内部構成
  2. アーキテクチャと命令セット
  3. 性能評価指標
  4. 高性能化方式
  5. マルチメディア処理用のアーキテクチャ

第10章 ソフトウェア<十山 圭介/岡山 祐孝>
  1. ソフトウェアの体系
  2. OS
  3. 各種OSの概要
  4. Java

第11章 基本演算ユニット<鈴木 弘明/牧野 博之/村上 修二/益子 耕一郎>
  1. 加算器
  2. 乗算器
  3. デジタル・フィルタ

第12章 メディアプロセッサ<石渡 俊一>
  1. メディアプロセッサの定義
  2. メディアプロセッサのアーキテクチャ
  3. リアルタイムOS
  4. メディアプロセッサの今後の技術展望

第3篇 システムLSIの基盤技術

第1章 テクノロジートレンド<平本俊郎>
  1. 微細MOSFETの特性
  2. ロードマップによる将来技術の展望
  3. SOI MOSFET

第2章 混載〜テクノロジーと回路〜

第1節 アナデジ混載<松澤 昭>
  1. システムとアナデジ混載LSI
  2. CMOSによるアナログ回路の実現
  3. MOS固有のアナログ回路
  4. 受動素子と寄生バイポーラ
  5. アナログライブラリ
  6. アナデジ混載技術
第2節 DRAM混載<有本和民>
  1. DRAM混載デバイスのプロセス技術
  2. DRAM混載デバイスの設計技術
  3. DRAM混載設計手法
  4. DRAM混載チップの開発事例
  5. DRAM混載デバイスの今後の課題と技術トレンド
第3節 フラッシュ混載<平木 充>
  1. フラッシュ混載のメリット
  2. フラッシュ混載プロセス
  3. フラッシュ内蔵マイコンの開発事例
  4. フラッシュ混載ロジックLSIの今後の課題
第4節 FRAM混載<生藤義弘>
  1. FRAM技術
  2. FRAM混載LSIが求められる用途
  3. 非接触ICカードに適したFRAM混載LSI
  4. 非接触ICカードへの応用事例
  5. 今後の課題
第5節 多電源・多電圧対応技術<黒田 忠広>
  1. 多電源・多電圧の必要性と技術課題
  2. 電源電圧変換回路
  3. 信号電圧変換回路
  4. 可変電源電圧技術
  5. 2電源を使った論理回路の最適設計

第3章 パッケージ(MCM・CSP)<野津 誠>
  1. パッケージの役割
  2. パッケージ
  3. MCM
  4. パッケージの今後の動向

第4章 システムLSIの開発要素技術(特にVSI-Allianceの活動内容について)<吉森 崇/森山 誠二郎>
  1. 再利用可能なIPの重要性について
  2. VSI Alliance
  3. VSIで使われるいくつかの概念と用語
  4. 再利用可能なIPの必要提供物(Deliverable)
  5. Implementation/Verification
  6. On Chip Bus
  7. Analog Mixed Signal
  8. メモリジェネレータ
  9. IPのカテゴライズについて

第5章 システムLSIのテスト手法<石川 光昭>
  1. システムLSIのテスト設計
  2. テスト資産の再利用
  3. コアの分離
  4. チップレベルのテストインテグレーション
  5. テストのための設計制約
  6. 個別テスト手法
  7. 故障解析手法
  8. テスト設計用EDAツール
  9. 今後のテスト設計の方向

第6章 EDA Tools for System LSI

EDA Tools for System LSI<広瀬 文保>

(1) An Introduction to Felix HW/SW CoDesig n Technology<Stanley J. Krolikoski,ph.D.>
  1. Introduction
  2. Clearbox Textual SDL
  3. Functional design in Felix
  4. Black Box Modeling in Felix
  5. White box modeling in Felix
  6. A larger behavioral example
  7. Architectural Design in Felix
  8. Mapping function onto architecture
  9. Performance estimation and simulation
  10. Results of Performance Simulation
(2) BEHAVIORAL SYNTHESIS:An Overview<Richard J. Haverlack>
  1. The functions of behavioral synthesis today: what it is and how it benefits designers of integrated circuits
  2. The driving forces behind the evolution of behavioral synthesis tools:a brief history of EDA
  3. The future of behavioral synthesis tools: beyond scheduling and allocation
(3) Building an SoC Design Environment for IP Reuse<Len LaPadula/Mike Keating>
  1. Introduction
  2. Overview of SoC IP Reuse Environment
  3. Environment Infrastructure
  4. Environment for Flow Creation and Management
  5. Summary


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執筆者一覧(敬称略・執筆順、肩書等は発刊時のものです)

■ 編集委員長
桜井 貴康東京大学 国際・産学共同研究センター/生産技術研究所 教授
 
■ 編集委員
平本 俊郎東京大学 大規模集積システム設計教育研究センター 助教授
山品 正勝日本電気(株)シリコンシステム研究所 システムLSI研究部長
佐々木 勝朗(株)日立製作所 中央研究所システムLSI研究部 部長
黒田 忠広(株)東芝セミコンダクター社 システムLSI技術研究所 グループ長
今村  健(株)富士通研究所 システムLSI開発研究所 先端システムLSI研究部長
益子耕一郎三菱電機(株)システムLSI事業化推進センター 新事業開拓プロジェクトグループ 先端技術担当部長
松澤  昭松下電器産業(株)半導体開発本部半導体先行開発センター 部長
広瀬 文保日本ケーデンス・デザイン・システム社 ワールドワイドサービス事業本部 本部長
 
■ 執筆者
桜井 貴康東京大学 国際・産学共同研究センター/生産技術研究所 教授
森  昭助富士通(株)システムLSIソフトウェア部 担当部長
山畑  均日本電気(株)システムLSI事業本部マイクロコンピュータ事業部MPU設計部 プロジェクトマネージャー
山口  悟富士通VLSI(株)第1LSI開発部第1設計部 プロジェクト課長
西澤 克彦セイコーエプソン(株)情報画像事業本部TP設計グループ 課長
赤坂 昌恒セイコーエプソン(株)情報画像事業本部OP設計2グループ 課長
島本  肇(株)東芝デジタルメディア機器社 青梅工場パソコンハードウェア設計部 パソコン要素技術開発担当主務
大木  優(株)日立製作所 中央研究所マルチメディアシステム研究部主任研究員
野村 昌弘日本電気(株)システムLSI事業本部第2システムLSI事業部 プロジェクトマネージャー
冨滿 康治日本電気(株)システムLSI事業本部第2システムLSI事業部 グループマネージャー
大澤 智喜日本電気(株)C&C基盤開発研究所 研究課長
林  泰弘(株)東芝セミコンダクター社 システムLSI事業部AVLSI開発部 主査
柴田  博松下通信工業(株)技術本部システムLSI開発部 課長
更科 俊二松下通信工業(株)技術本部ITS開発センター 調査担当副参事
霍田 雅信日本テキサス・インスツルメンツ(株)ASP事業部DSP製品部MCU/DCSグループ主事
村田 敏則(株)日立製作所 デジタルメディア開発本部第1部 部長
石倉 和夫(株)日立製作所 システムLSI開発センタシステム開発部 主任技師
豊嶋  敬オリンパス光学工業(株)DI事業推進部開発3グループグループリーダー
吉野  正松下電器産業(株)AVC社AVC商品開発研究所コンスーマ機器開発グループ第3ビデオ開発チーム チームリーダー
坂口  隆松下電器産業(株)AVC社AVC商品開発研究所コンスーマ機器開発グループ第1ビデオ開発チーム 主任技師
田胡 治之(株)東芝セミコンダクター社 システムLSI技術研究所グループ長
秋山 利秀松下電器産業(株)半導体開発本部CEシステムLSI開発センター リーダー
国松  敦(株)東芝セミコンダクター社 システムLSI技術研究所デジタルメディアLSI技術開発担当
杉山 昭彦日本電気(株)C&Cメディア研究所
津田 俊隆(株)富士通研究所 ネットワークシステム研究所 所長代理
木村 晋太(株)富士通研究所 パーソナル&サービス研究所 主管研究員
直井  聡(株)富士通研究所 ドキュメント処理研究部 主任研究員
石垣 一司(株)富士通研究所 ドキュメント処理研究部 主任研究員
間淵 義宏日本電気(株)システムLSI設計技術本部デバイス開発部 プロダクトマネージャー
大谷  聡日本電気(株)半導体ソリューション技術本部第2システムLSI技術部
近藤 潤一三菱電機(株)システムLSI事業化推進センター新事業開発プロジェクトグループ 情報セキュリティ技術担当課長
吉川  昭松下電器産業(株)AVC社AVC商品開発研究所 主任技師
中村 昭彦松下電器産業(株)AVC社AVC商品開発研究所 主任技師
内山 邦男(株)日立製作所 中央研究所 主管研究員
十山 圭介(株)日立製作所 中央研究所システムLSI研究部 主任研究員
岡山 祐孝(株)日立製作所 システム開発研究所第6部 研究員
鈴木 弘明三菱電機(株)システムLSI事業化推進センター 先端システムLSI技術開発部回路技術グループ
牧野 博之三菱電機(株)システムLSI事業化推進センター 先端システムLSI技術開発部回路技術グループ
村上 修二三菱電機(株)システムLSI事業統括部システムLSI第3部 コア技術第1グループ
益子 耕一郎三菱電機(株)システムLSI事業化推進センター新事業開拓プロジェクトグループ 先端技術担当部長
石渡 俊一(株)東芝セミコンダクター社 システムLSI技術研究所 主務
平本 俊郎東京大学 大規模集積システム設計教育研究センター 助教授
松澤  昭松下電器産業(株)半導体開発本部半導体先行開発センター 部長
有本 和民三菱電機(株)ULSI技術開発センター先端メモリ設計開発部 グループマネージャー
平木  充(株)日立製作所 半導体グループ半導体技術開発センタ 主任研究員
生藤 義弘ローム(株)LSI商品開発本部MODULE LSI商品開発部 副部長
黒田 忠広(株)東芝セミコンダクター社システムLSI技術研究所グループ長
野津  誠松下電子工業(株)半導体事業本部生産技術センター企画課副参事
吉森  崇(株)東芝コーポレート事業開発センター戦略IPプロジェクト担当参事
森山 誠二郎(株)東芝セミコンダクター社 システムLSI事業部LSI設計技術第2部 ミックスシグナル設計自動化担当グループ長
石川 光昭(株)東芝セミコンダクター社 マイクロプロセッサ・ASIC事業部 半導体設計自動化技術部主査
広瀬 文保日本ケーデンス・デザイン・システム社 ワールドワイドサービス事業本部 本部長
Stanley J.
Krolikoski, Ph.D.
Senior Architect System Level Design Group Cadence Design Systems
Richard J.
Haverlack
Director of Marketing DASYS Inc.
Len LaPadula日本シノプシス(株) Professional Services Groupコンサルティングマネージャー
Mike KeatingVice President Design Reuse Group Synopsys Inc.

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