🛠️ 実践編第1章：Pythonによる自動化ツール群

Practical Chapter 1: Python-Based Automation Tools for Semiconductor Design

📘 概要｜Overview

本章では、Sky130 PDK や OpenLane フローと連携しながら、
半導体設計・評価を Python で自動化する実践スクリプト群を提供します。

This chapter provides a suite of Python automation scripts
for semiconductor design and evaluation, integrated with Sky130 PDK and OpenLane.

🎯 目的｜Objectives

✅ SPICEシミュレーションの自動実行と可視化
Automated SPICE execution and result visualization
✅ 信頼性モデル（BTI・TDDB）の数値評価とグラフ化
BTI/TDDB reliability modeling and plotting
✅ OpenLaneレポートの解析・CSV出力
OpenLane report parsing and CSV generation
✅ Pythonによる設計実験の一貫体験
Fully automated design experiments via Python

📂 フォルダ構成一覧｜Folder Structure

フォルダ名｜Folder	内容｜Description
`01_spice_runner/`	`ngspice` を `Python` から制御し、パラメータスイープや `Vth` 変化を評価 Run `ngspice` from Python and sweep device parameters
`02_plot_vgid/`	SPICE出力ログの読み取りと `Vg–Id` 可視化（`matplotlib`） Parse simulation logs and plot transistor curves
`03_degradation_model/`	`BTI`・`TDDB` モデルをPythonで数式化しグラフ化 Numerical modeling and visualization of degradation
`04_openlane_log_parser/`	`OpenLane` のログを解析し、遅延・電力・面積を抽出 Extract key metrics from OpenLane log files
`05_report_template/`	自動レポート出力のテンプレート（Notebook/Markdown） Template for automated design reporting

🧰 利用技術と前提環境｜Tools and Requirements

Python 3.8 or later
必須ライブラリ｜Required libraries:
- matplotlib, pandas, numpy, jupyter
実行環境｜Runtime tools:
- ngspice, Sky130 PDK, OpenLane（セットアップ済）

🗺️ 自動化ツール群の構成図（Mermaidフローチャート＋色分け＋GitHubリンク）

📎 GitHubでMermaidフローチャートを見る

graph TD
    A01[📘 01_spice_runner<br>SPICE自動実行]
    A02[📊 02_plot_vgid<br>Vg-Id特性の可視化]
    A03[📉 03_degradation_model<br>信頼性モデル（BTI / TDDB）]
    A04[📈 04_openlane_log_parser<br>OpenLaneログ解析]
    A05[📝 05_report_template<br>自動レポート生成]

    A01 --> A02
    A02 --> A05
    A03 --> A05
    A04 --> A05

    style A01 fill:#e0f7fa,stroke:#00796b,stroke-width:2px
    style A02 fill:#f1f8e9,stroke:#33691e,stroke-width:2px
    style A03 fill:#fff8e1,stroke:#f57f17,stroke-width:2px
    style A04 fill:#fce4ec,stroke:#c2185b,stroke-width:2px
    style A05 fill:#ede7f6,stroke:#4527a0,stroke-width:2px

📘 関連章リンク｜Related Chapters

実践編第2章：Sky130実験とSPICE特性評価
→ Sky130デバイスを対象としたSPICEシミュレーション実習
実践編第3章：OpenLaneによるデジタル設計実習
→ OpenLaneでのP&R・STA結果の評価と接続

📌 教材の意義｜Educational Significance

🎓 GUIに頼らず 構造的な実験と設計評価 を実践できる
💡 スクリプト技術 × 設計解析 の実務スキル育成
📈 教育現場でも 再現性の高い自動化環境 を提供可能

📦 今後の拡張｜Future Extensions

.meas を使った Vth 自動抽出と劣化モデル接続
OpenLane で得たセル特性と信頼性シミュレーションの統合
GitHub Actions や CI/CD との連携による自動化パイプライン化

👤 著者・ライセンス｜Author & License

項目｜Item	内容｜Details
著者｜Author	三溝真一（Shinichi Samizo）
GitHub	Samizo-AITL
Email	shin3t72@gmail.com
ライセンス｜License	MIT License（再配布・改変自由） Redistribution and modification allowed

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🛠️ 実践編 第1章：Pythonによる自動化ツール群