※本書はオンデマンド印刷版となります。
(装丁の変更のみ、内容は発刊当時のものと変わりありません。)

■体裁:434頁
■発刊:1985年1月
■ISBNコード:

【監修】
菅野卓雄　東京大学

【著者】
菅野卓雄、浅田邦博 東京大学
谷口研二 日立製作所
安達 徹 日本電信電話公社
本間 明 富士通
藤田 実、安斉昭夫 日立製作所
小沢康明 沖電気工業
村脇順一 三菱電機
川渕勝弘 東京芝浦電気
大塚寛治 日立製作所
児玉秀雄 日本電信電話公社
本間 明 富士通
村井真一 三菱電機
松広一良 日本電信電話公社
中島孝利 日本電信電話公社
平林完爾 東京芝浦電気
村上道郎 沖電気工業
唐津修 日本電信電話公社
上原貴夫 富士通研究所
伊達山克行 沖電気工業
宇佐美光雄、伊藤恒夫 日立製作所
南谷崇 東京工業大学
佐藤興二、坂口一道、寺井正幸 三菱電機
平川和之 沖電気工業
外山正春 東京芝浦電気
酒井芳男、井坂光明、浅井彰二郎 日立製作所
壇良 法政大学
盛健次、桜井真佐雄 日本電気
石井純一 富士通
中村弘 日本電気
須藤常太 日本電信電話公社
前橋幸男、佐藤博昭 日本電気
榎本龍弥 三菱電機
上田和宏 日本電信電話公社
中村英夫、城聖一 日立製作所
井上隆秀、中村伊佐、朝比奈英郎、大嶋俊寿 ソニー
岡久雄 三菱電機 佐々木元 日本電気

※著者の所属等は刊行当時のものです。

【目次】

総論　　　
第1章　LSI設計のための基礎

序　　　

第1節　LSIとシステム　　　
　1.　システムとそのLSI化手法　　
　2.　カスタムVLSIとセミカスタムVLSI　　
　　　2.1　カスタムVLSI
　　　2.2　セミカスタムVLSI
　3.　VLSIによるシステム構成の一例　　
　4.　VLSI向きシステム構成法の一例　　

第2節　カスタムLSIの形成　　　
　1.　カスタムLSIのメリットと制約　　
　　　1.1　LSIの装置への導入
　　　1.2　LSI化のメリットと制約
　2.　カスタムLSI化の種類と特徴　　
　　　2.1　LSI化の各方式の種類
　　　2.2　フルカスタムとセミカスタムの各方式の比較検討
　3.　カスタムLSI化の事前検討　　
　　　3.1　はじめに-LSIの商品計画
　　　3.2　企画商品の性格
　　　3.3　カスタムLSI採用目的の明確化
　　　3.4　LSIの開発・量産スケジュールの明確化
　　　3.5　LSIの所要数量と目標価格
　　　3.6　LSI開発費
　　　3.7　LSIの目標仕様とユーザ側設計要員
　4.　カスタムLSIの採用の意志決定　　
　　　4.1　意志決定におけるゲートアレイの優位性
　　　4.2　ゲートアレイとマイコンの比較
　　　4.3　LSIメーカおよびテクノロジィ方式の選定
　　　4.4　LSI化の意志決定
　5.　カスタムLSIの開発工程とユーザインターフェイス　　
　　　5.1　カスタムLSIの開発工程
　　　5.2　ユーザインターフェイス
　　　5.3　インターフェイスの多様化
　6.　LSI仕様の作成　　
　　　6.1　装置仕様よりLSIへの要求事項
　　　6.2　LSIの機能設計と論理分割
　　　6.3　詳細論理設計
　　　6.4　メーカ仕様の論理データの作成
　　　6.5　テストデータの作成

第3節　LSI用デバイスの種類と特徴　　　
　1.　MOSデバイス　　
　　　1.1　MOSデバイスの技術動向
　　　1.2　MOSデバイスの動作特性
　　　1.3　MOSデバイスの種類
　　　1.4　MOSデバイスの性能
　　　1.5　ショートチャネルMOSの特性
　　　1.6　最近の新デバイス技術
　2.　バイポーラトランジスタ　　
　　　2.1　バイポーラトランジスタの構造
　　　2.2　バイポーラトランジスタの特性と動作解析
　　　2.3　バイポーラデバイスの高速化手法

第4節　LSI設計の階層・手順　　　
　1.　デバイス設計　　
　2.　電子回路設計　　
　3.　論理設計　　
　4.　配置・配線設計　　
　5.　試験設計　　

第5節　LSI設計のための設備装置　　　
　1.　LSI設計装置の役割　　
　　　1.1　プロセッサ・クラスと使用形態
　　　1.2　プロセッサ・クラス間の役割分担
　2.　アートワーク処理システム　　
　　　2.1　アートワーク処理システムの働き
　　　2.2　アートワーク処理システムの歴史
　　　2.3　アートワーク処理システム構成法
　　　2.4　設計環境
　3.　LSI設計用周辺装置　　
　　　3.1　外部記憶装置
　　　3.2　ディスプレイ
　　　3.3　座標入力装置
　　　3.4　プロッター
　　　3.5　ハードコピー装置
　4.　設計関連機器のネットワーク化　　
　　　4.1　コンピュータ・ネットワーク
　　　4.2　ネットワーク化の必要性
　　　4.3　ネットワーク使用例

第6節　LSIの製造工程　　　
　1.　LSIの製造工程の概要　　
　2.　シリコンウェハ　　
　3.　フォトマスク　　
　4.　LSI製造工程　　
　　　4.1　基本技術
　　　4.2　NMOS・LSIの製造工程
　　　4.3　CMOS・LSIの製造工程
　　　4.4　バイポーラLSIの製造工程
　5.　将来のLSI製造工程　　

第7節　LSIの実装技術　　　
　1.　半導体パッケージングの意味　　
　2.　コストとパッケージの選択　　
　3.　半導体要求特性からみたパッケージの選択　　
　4.　プリント板の選択と実装形態　　
　5.　LSIパッケージングと実装を最適化した設計　　
　6.　まとめ　　

第8節　LSIの検査・試験技術　　　
　1.　試験の種類　　
　　　1.1　直流特性試験
　　　1.2　交流特性試験
　　　1.3　機能試験
　2.　LSIの試験方法　　
　　　2.1　自己試験方法
　　　2.2　実装試験方法
　　　2.3　比較試験法
　　　2.4　試験パターン蓄積法
　　　2.5　実時間試験パターン発生法
　3.　LSIの試験装置　　
　　　3.1　LSI試験装置の歴史
　　　3.2　試験装置の分類
　　　3.3　汎用LSI試験装置の構成
　4.　電子ビーム・プローピング　　

第2章　LSIの機能設計と論理設計　　　

序　　　

第1節　機能記述と論理記述　　　
　1.　序　　
　2.　設計記述言語の利用目的　　
　3.　設計課程と設計記述手法　　
　　　3.1　カスタムLSIの設計課程
　　　3.2　動作記述と構造記述
　　　3.3　文字言語と図言語
　　　3.4　設計課程と設計記述言語
　4.　動作記述言語　　
　　　4.1　ISP
　　　4.2　DDL
　　　4.3　フローチャート
　5.　構造記述言語　　
　　　5.1　HSL
　　　5.2　SCALD
　6.　標準化の動向　　

第2節　機能分割と論理分割　　　
　1.　機能分割　　
　　　1.1　命令セット
　　　1.2　演算部構成
　　　1.3　制御部構成
　　　1.4　パス構成
　2.　論理分割　　

第3節　LSI指向の論理設計　　　
　1.　LSIの特徴および要求・制限条件　　
　2.　LSI向きの設計　　
　　　2.1　総論
　　　2.2　規則性のあるブロックの導入
　　　2.3　ハードウェアの簡単化
　　　2.4　テスタビリティ向上策
　　　2.5　面積を減らす工夫
　　　2.6　アレイ化構成の採用
　　　2.7　ソフトウェアとハードウェアのトレイドオフの見直し

第4節　テスト容易化設計技術　　　
　1.　はじめに　　
　2.　テスタビリティ解析　　
　3.　テスト容易化回路　　
　4.　自己テスト回路　　
　5.　おわりに　　

第5節 試験プログラム生成　　　
　1.　LSIの試験設計　　
　　　1.1　LSI試験の種類
　　　1.2　機能試験の考え方
　　　1.3　試験設計CADシステム
　2.　テストパターン自動発生　　
　　　2.1　はじめに
　　　2.2　Dアルゴリズム(D-algorithm)
　　　2.3　Dアルゴリズムの順序回路への適用
　　　2.4　その他の手法
　3.　故障シミュレーション　　
　　　3.1　故障シミュレーションの原理
　　　3.2　等価故障の削減
　　　3.3　並列故障シミュレーション
　　　3.4　検出済故障の削減
　4.　LSI試験機用試験プログラム　　

第6節　冗長構成技術　　　
　1.　歴史と概要　　
　2.　間欠故障に対する冗長構成　　
　　　2.1　故障検出・訂正の原理
　　　2.2　冗長符号の生成と復号
　3.　製造欠陥に対する冗長構成　　
　　　3.1　冗長構成による効果
　　　3.2　RAMに対する冗長構成
　　　3.3　ROMに対する冗長構成

第7節　設計検証技術　　　
　1.　要求仕様と機能設計　　
　2.　機能設計のシミュレーション　　
　3.　機能設計のベリフィケーション　　
　4.　機能設計と回路設計　　
　　　4.1　シミュレーション結果の比較
　　　4.2　自動合成と検証
　　　4.3　記号シミュレーション
　5.　現状と将来の課題

第3章　回路設計とパターン設計　　

序　　　

第1節　回路設計　　　
　1.　バイポーラ回路設計　　
　　　1.1　バイポーラ回路の種類と特徴
　　　1.2　回路動作と設計ポイント
　2.　MOS回路設計　　
　　　2.1　MOSディジタル回路の種類と特徴
　　　2.2　MOS回路の特徴と設計のポイント
　　　2.3　MOSディジタル回路の構成例

第2節　マイクロコード/PLAパターンの最適化　　　
　1.　ROMとPLA　　
　　　1.1　論理関数の実現
　　　1.2　制御回路の設計
　　　1.3　最適化問題
　2.　マイクロ操作列短縮化　　
　　　2.1　局所的短縮化
　　　2.2　局所的短縮化アルゴリズム
　　　2.3　計算の手間
　3.　マイクロコード語長短縮化　　
　　　3.1　問題の定式化
　　　3.2　解法
　4.　PLAパターン畳込み問題　　
　　　4.1　分類
　　　4.2　畳込み問題の定式化
　　　4.3　解法

第3節　配置配線設計　　　
　1.　モジュールの種類とレイアウトの方式　　
　2.　配置　　
　　　2.1　配置生成(Constructive placement)
　　　2.2　配置改善
　3.　配線　　
　　　3.1　詳細配線
　　　3.2　グローバル配線
　4.　配置配線算法に関する補足　　
　5.　配置配線システム　　
　6.　機能モジュール自体の自動レイアウト　　
　あとがき　　

第4節　パターンデータの検証と処理　　　
　1.　パターンデータの検証　　
　　　1.1　デザインルールチェック(DRC)
　　　1.2　機能・性能チェック
　　　1.3　全体を通してのチェック方法
　2.　パターンデータの処理　　
　　　2.1　設計データの加工
　　　2.2　検図用作画駆動データの作成
　　　2.3　光PG駆動データの作成
　　　2.4　EBPG駆動データの作成
　　　2.5　レイアウトデータフォーマット
　3.　シンボリックレイアウト　　
　　　3.1　格子レベルのシンボリックレイアウト
　　　3.2　スティック方式
　　　3.3　Mead-Conwayの方法

第4章　LSI設計支援システム　　　

序　　　

第1節　プロセスシミュレーションとプロセスモデル　　　
　1.　はじめに　　
　2.　VLSI CADシステムにおけるプロセスCADの位置付け　　
　3.　不純物シミュレーション　　
　　　3.1　イオン打ち込みのモデリング
　　　3.2　不純物拡散のモデリング
　　　3.3　酸化のモデリング
　　　3.4　各種シミュレータとシミュレーション結果
　4.　形状シミュレーション　　
　　　4.1　リソグラフィシミュレーション
　　　4.2　ドライエッチングシミュレーション
　　　4.3　デポジションシミュレーション
　　　4.4　トボグラフィ依存電気的パラメータのシミュレーション
　5.　今後の展開　　

第2節　デバイスシミュレーションとデバイスモデル　　　
　1.　緒論　　
　2.　半導体デバイス・モデリングの基礎　　
　　　2.1　基本方程式と規格化単位系
　　　2.2　基本方程式の数値解法
　　　2.3　数値計算上の工夫
　3.　MOSFETの数値解析例　　
　　　3.1　基本出力例
　　　3.2　MOSトランジスタの3次元シミュレーション
　　　3.3　連結シミュレーション
　4.　解析モデル　　
　　　4.1　MOSトランジスタモデル
　　　4.2　バイポーラトランジスタモデル

第3節　回路シミュレーション　　　
　1.　まえがき　　
　2.　回路シミュレータの利用目的と機能　　
　3.　回路シミュレータの基礎理論　　
　　　3.1　定式化手法
　　　3.2　連立一次方程式の解法
　　　3.3　非線形解析法
　　　3.4　数値積分法
　　　3.5　例題
　4.　デバイスモデル　　
　　　4.1　接合形電界効果トランジスタ(JFET)モデル
　　　4.2　MOSFETモデル
　　　4.3　バイポーラトランジスタ(BJT)モデル
　　　4.4　パラメータ抽出
　5.　最初の動向および問題点　　
　　　5.1　大規模化への対処
　　　5.2　微細化に伴う問題点

第4節　論理シミュレーション　　　
　1.　はじめに　　
　2.　シミュレーションのレベル　　
　　　2.1　方式レベルシミュレーション
　　　2.2　機能レベルシミュレータ
　　　2.3　ゲートレベルシミュレーション
　　　2.4　トランジスタレベルシミュレーション
　　　2.5　混合レベルシミュレーション
　3.　シミュレーションの入力, 制御言語　　
　　　3.1　シミュレーションの入力記述
　　　3.2　シミュレーションの制御
　4.　シミュレーションの信号値　　
　　　4.1　4値
　　　4.2　多値
　5.　信号の遅延時間　　
　　　5.1　スタイティック
　　　5.2　ユニットディレイ
　　　5.3　バリアブルディレイ
　6.　シミュレーションの方式　　
　　　6.1　コンパイル方式
　　　6.2　テーブル駆動方式
　7.　シミュレーションモデル　　
　　　7.1　基本論理素子
　　　7.2　マクロモデル
　8.　混合レベルシミュレーション　　
　　　8.1　機能/ゲートレベルの混合
　　　8.2　ゲート/トランジスタレベルの混合
　9.　おわりに　　

第5節　タイミングシミュレーション　　　
　1.　はじめに　　
　2.　タイミングシミュレータと回路解析　　
　3.　マクロモデル化　　
　　　3.1　ゲートのマクロモデル化
　　　3.2　TTLゲートのマクロモデル
　　　3.3　MOS系ゲートのマクロモデル化
　4.　最近のタイミングシミュレータ　　
　　　4.1　回路の定式化
　　　4.2　潜伏性の活用
　　　4.3　デバイスモデル
　　　4.4　論理ゲートのマクロモデル
　　　4.5　タイミングシミュレータ実際例
　5.　まとめ　　

第5章　カスタムLSI設計各論　　　

序　　　

第1節　ROM/PLAによるカスタムLSI　　　
　1.　ROMによるカスタムLSI　　
　　　1.1　プログラマブルシステム
　　　1.2　ソフトウェア開発
　　　1.3　新しい方向
　2.　PLAによるカスタムLSI　　
　　　2.1　PLAの概要
　　　2.2　PLAを用いたLSIの設計
　　　2.3　PLAパターンの発生
　　　2.4　故障検出
　　　2.5　FPLAの動向

第2節　ゲートアレイによるカスタムLSI　　　
　1.　ゲートアレイの概要　　
　2.　ゲートアレイの性能とデバイス技術　　
　3.　ゲートアレイによるカスタムLSI開発工程とユーザ(顧客)/ベンダ(開発支援・製造供給者)のインタフェース　　
　4.　ゲートアレイの適用分野　　
　5.　ゲートアレイの多様化・複合化　　

第3節　標準セルによるカスタムLSI　　　
　1.　標準セル方式LSIの構造と特徴　　
　　　1.1　標準セル方式とは
　　　1.2　標準セル方式の特徴
　　　1.3　標準セル方式LSIと階層レイアウト
　2.　標準セルの構成と設計　　
　　　2.1　標準セルの構成
　　　2.2　標準セルの設計法
　3.　標準セル方式LSIの設計法　　
　　　3.1　階層的標準セル方式レイアウト設計法(PLASMA/COSMIC)
　　　3.2　階層的標準セル方式レイアウト設計法(ALPHA/CHAMP)
　4.　標準セル方式LSIの設計例　　
　　　4.1　32ビットCMOS VLSIプロセッサ
　　　4.2　ディジタル信号用プロセッサ
　　　4.3　データ通信システム用24ビットマイクロプロセッサ
　　　4.4　通信制御用VLSI
　　　4.5　CMOSビルディングブロックVLSI

第4節　フルカスタムLSI　　　
　1.　フルカスタムLSIの開発フロー　　
　2.　論理LSIを構成する要素回路　　
　　　2.1　基本要素回路
　　　2.2　機能回路
　3.　マイコンおよび周辺LSI　　
　　　3.1　マイコンの構成
　　　3.2　パラレルデータインターフェース
　　　3.3　シリアルデータインターフェース
　　　3.4　ダイレクトメモリアクセスコントローラ
　4.　電卓用LSI　　
　　　4.1　電卓の種類
　　　4.2　電卓用LSIの構成
　　　4.3　キー・ボード
　　　4.4　液晶駆動方式
　　　4.5　電卓用LSIの具体例
　　　4.3　電卓用カスタムLSIに対する要求

第5節　アナログ系カスタムLSI　　　
　はじめに　　
　1.　アナログICの開発方式　　
　　　1.1　各方式の概略
　　　1.2　フルカスタム/マスタースライス方式の開発フロー
　2.　アナログ系LSIの基礎技術　　
　　　2.1　バイポーラアナログICプロセス
　　　2.2　MOSアナログICプロセス
　3.　アナログ系ICの回路ブロック　　
　　　3.1　電流源
　　　3.2　電圧源
　　　3.3　増幅器
　　　3.4　フィルタ
　　　3.5　I2L記載回路
　4.　アナログ系IC設計の留意事項　　
　　　4.1　寄生効果
　　　4.2　NPNトランジスタ
　　　4.3　PNPトランジスタ
　　　4.4　拡散抵抗
　　　4.5　配線抵抗
　　　4.6　熱結合

第6章　LSI設計指針　　　
I.　産業・民生分野におけるLSI設計　　　
　1.　ICの進歩と産業・民生分野エレクトロニクスの発展　　
　　　1.1　LSIの開発動向
　　　1.2　産業・民生分野エレクトロニクス化の発展
　　　1.3　メモリの出現
　　　1.4　マイクロプロセッサの出現
　2.　産業・民生分野におけるカスタム化手法の選択　　
　　　2.1　カスタムLSI化の経済性
　　　2.2　各カスタム化設計手法の特徴
　　　2.3　マイクロプロセッサ(含マイクロコンピュータ)へのインパクト
　3.　今後のVLSI技術の進歩と産業・民生分野におけるカスタムLSIの課題　　
　　　3.1　VLSI技術の進歩と応用分野の拡大
　　　3.2　カスタムLSIの課題
II.　通信機器のLSI化　　　
　1.　通信システム概論　　
　2.　通信システムとLSI　　
　　　2.1　システム機能
　　　2.2　アナログ信号の処理
　　　2.3　デバイス構成技術
　3.　適用技術の選択　　
　4.　電話機のLSI化　　
　5.　データモデムのLSI化　　
　6.　交換機のLSI化　　
　　　6.1　通話路系
　　　6.2　加入者回路系
　　　6.3　制御系
　7.　携帯無線検器のLSI化　　
　8.　むすび