🎓 Edusemi-v4x｜半導体プロダクト開発のための基礎教育教材
🇺🇸 Foundational Educational Materials for Semiconductor Product Development
🔗 公式リンク | Official Links
| 言語 / Language | GitHub Pages 🌐 | GitHub 💻 |
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| 🇯🇵 Japanese |  |
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| 🇺🇸 English |  |
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✍️ はじめに | Introduction
半導体技術は トランジスタの発明 から始まり、MOS構造 の登場によって急速に進化しました。
微細化と集積化 はムーアの法則に沿って進み、LSIはあらゆる分野に浸透しています。
しかし、物性・回路・プロセス・テスト などの基礎分野は教育現場で分断されがちです。
実務ではこれらは密接に関連しており、回路はデバイス原理に依存し、設計はプロセスと信頼性に支えられています。
Edusemi は、この「基礎技術間の構造的つながり」に焦点を当て、応用を見据えた 構造的理解 を育成する教材です。
💡 Design follows physics, and productization follows verification.
物性 → 回路 → 実装 → 検証 の接続を可視化します。
📘 プロジェクト概要 | Project Overview
Edusemi-v4x は、設計・製造・検査・品質保証 を一貫して学べる オープン教材 です。
- 🎯 対象 / Target：工学系学生・若手技術者・教育者
- ⭐ 特徴 / Features：基礎のつながり重視、設計〜量産検査まで網羅
- 🧪 実習 / Practice：sky130・OpenLane・Python・GitHub・ChatGPT 対応
🧭 基礎編 | Fundamentals
半導体の物性・論理回路・プロセス技術など、すべての応用の土台となる基礎領域を体系的に学びます。
Covers semiconductor physics, logic design, and process fundamentals essential for all applications.
| 📖 章 / Chapter | 📚 タイトル / Title | 📝 概要 / Summary |
|---|---|---|
| 🧭 1 | 半導体物性と材料基礎 Semiconductor Physics & Materials |
バンド構造・PN接合・MOS電界効果 |
| 🧭 2 | デジタル論理と回路設計 Digital Logic & Circuit Design |
組み合わせ回路・順序回路・FSM・HDL |
| 🧭 3 | プロセス技術と微細化制約 Process Technology & Scaling |
ノード変遷・配線・リソ・信頼性 |
| 🧭 4 | MOSトランジスタ特性 MOS Characteristics |
寸法・特性・PDK・デザインルール |
| 🧭 5a | 仕様策定とIF設計 Spec Definition & Interface Design |
上流工程・モジュール選定・PoC接続 |
| 🧭 5 | SoC設計フロー SoC Design Flow |
RTL・P&R・DRC/LVS・タイミング |
| 🧭 6 | テスト・パッケージ Test & Packaging |
ETEST・不良解析・信頼性試験・出荷 |
| 🧭 7 | デザインレビューと組織連携 Design Review & Collaboration |
SRAM不良事例・DR構造・合意形成 |
🧩 応用編 | Applications
基礎を踏まえてメモリ・高耐圧・ESD・アナログ設計など専門領域へ展開します。
Expands into specialized areas such as memory, high-voltage, ESD, and analog design.
| 📖 章 / Chapter | 📚 タイトル / Title | 📝 概要 / Summary |
|---|---|---|
| 🧩 1 | メモリ技術 Memory Technologies |
SRAM・DRAM・FeRAM・MRAM |
| 🧩 2 | 高耐圧デバイス High-Voltage Devices |
LDMOS・電界制御・高電圧設計 |
| 🧩 3 | ESD設計 ESD Protection Design |
保護素子・破壊事例・試験規格 |
| 🧩 4 | レイアウト最適化 Layout Optimization |
CMPダミー・IRドロップ・ラッチアップ |
| 🧩 5 | アナログ／MIX信号 Analog / Mixed-Signal |
アナログ設計・ノイズ・混載設計 |
| 🧩 5a | 0.18μm AMS設計技法 0.18μm AMS Design |
ばらつき・マッチング・1/fノイズ |
| 🧩 5b | 製造起点のAMS差別化 AMS Differentiation from Manufacturing |
1/fノイズ低減・製造技術応用 |
| 🧩 6 | PDKとEDA環境 PDK & EDA Environment |
DRC/LVS/ERC・PDK構成 |
| 🧩 7 | 自動化と検証 Automation & Verification |
OpenLane・CI/CD・Lint |
| 🧩 8 | FSM設計 FSM Design |
Moore/Mealy・状態遷移図・Verilog |
| 🧩 9 | PLLとクロック PLL & Clock Design |
PLL構造・ジッタ・STA配慮 |
🛠 実践編 | Practice
Python自動化・Sky130実験・OpenLane設計など、実務に近い演習を通じてスキルを定着させます。
Hands-on exercises with Python automation, Sky130 experiments, and OpenLane design.
| 📖 章 / Chapter | 📚 タイトル / Title | 📝 概要 / Summary |
|---|---|---|
| 🛠 1 | Python自動化ツール Python Automation Tools |
SPICE解析・OpenLaneログ処理 |
| 🛠 2 | Sky130実験 Sky130 Experiments |
Vg–Id・Vth推定・BTI/TDDB評価 |
| 🛠 3 | OpenLane実習 OpenLane Practice |
合成〜配置配線〜GDS出力 |
| 🛠 4 | PoC設計展開 PoC Design Development |
FSM・MUX・Adder・テスト |
| 🛠 5 | 評価とレポート Evaluation & Reporting |
面積・波形・タイミング・DRC/LVS |
📦 特別編 | Special Topics
先端ノード・チップレット・統合制御SoCなど最先端テーマを扱います。
Focuses on cutting-edge topics such as advanced nodes, chiplets, and integrated control SoCs.
| 📖 章 / Chapter | 📚 タイトル / Title | 📝 概要 / Summary |
|---|---|---|
| 📦 1 | 先端ノード Advanced Nodes |
FinFET・GAA・CFETと設計影響 |
| 📦 2 | チップレットと先端パッケージ Chiplets & Advanced Packaging |
2.5D/3D・TSV・異種集積 |
| 📦 2a | SystemDK実装制約設計 SystemDK Design Constraints |
SI/PI・熱・応力・EMI/EMC |
| 📦 3 | 統合制御SoC実装 Integrated Control SoC |
FSM×PID×LLM（AITL） |
| 📦 4 | OpenLane実装 OpenLane Implementation |
統合制御RTLの配置配線 |
| 📦 5 | DFM設計 Design for Manufacturability |
DRC・LVS・DFM指針・Sky130 |
🔗 関連プロジェクト | Related Projects
Edusemiと連動し、制御理論・社会構造・先端技術を横断的に学べる姉妹プロジェクト群。
Sister projects linked with Edusemi, covering control theory, socio-industrial structures, and advanced technologies.
| 🌐 プロジェクト / Project | 概要 / Overview | 主な特徴・内容 / Key Features |
|---|---|---|
➕ Edusemi-Plus  |
地政学・製品戦略・AI・量子・投資など、産業構造を読み解く応用教材 Applied learning materials analyzing geopolitics, product strategy, AI, quantum, and investment. |
- Apple Silicon・CHIPS法・Cryo-CMOSの実例解説 - 技術だけでなく社会との接点や背景を探究 |
| 🎛️ EduController |
制御理論（PID・状態空間）からAI制御（NN・RL・LLM）まで網羅 Covers control theory (PID, state-space) to AI control (NN, RL, LLM). |
- PoC設計・OpenLane制御実装との連動 - Pythonによる設計演習・RTL検証・FSM生成支援 |
| 🤖 AITL-H |
FSM（本能）＋PID（理性）＋LLM（知性）の三層制御アーキテクチャ Three-layer control architecture: FSM (instinct) + PID (reason) + LLM (intelligence). |
- 人型ロボット・統合制御のPoC実装 - Edusemi特別編3・4章と構造的に連携 |
👤 執筆者情報 | Author
本教材の企画・執筆者。半導体・インクジェット分野での実務経験を持ち、教育と実装を融合した教材開発を行う。
Author with professional background in semiconductors and inkjet actuators, creating materials integrating theory and practice.
| 📌 項目 / Item | 内容 / Details |
|---|---|
| 氏名 / Name | 三溝 真一（Shinichi Samizo） |
| 学歴 / Education | 信州大学大学院 電気電子工学 修了 |
| 経歴 / Career | 元 セイコーエプソン株式会社 技術者（1997年〜） |
| 経験領域 / Expertise | 半導体デバイス（ロジック・メモリ・高耐圧混載） インクジェット薄膜ピエゾアクチュエータ PrecisionCoreプリントヘッド製品化・BOM管理・ISO教育 |
| 連絡先 / Contact | ✉️ shin3t72@gmail.com 🐦 https://x.com/shin3t72 💻 https://samizo-aitl.github.io/ |
📄 ライセンス | License
オープンライセンスにより、教育・研究・社内研修などへの自由な利用が可能。
Open license allowing free use for education, research, and corporate training.
| 📌 項目 / Item | 内容 / Details |
|---|---|
| ライセンス種別 / Type | MITライセンス |
| 利用条件 / Usage | 自由に使用・改変・再配布が可能 |
| 推奨利用 / Recommended Uses | 教育・研究・社内研修など |
💬 フィードバックと改訂履歴 | Feedback & ChangeLog
改善提案や議論はGitHub Discussionsから、改訂履歴はChangeLogにて公開。
Propose improvements via GitHub Discussions, and track updates in the ChangeLog.
