2a.10 設計フローに基づくSystemDK構成

2a.10 SystemDK Architecture Based on Structured Design Flow

🧭 全体構成：SystemDKに至る3階層フロー

Three-Tiered Flow Leading to SystemDK Integration

SystemDK は、設計初期のアーキテクチャ構想から物理実装、解析、制約統合に至るまで、すべての設計段階を貫く構造的かつ再帰的な設計フレームワークである。
以下に、その流れを3階層構造で整理する。

🧱【階層1】機能アーキ設計とモジュール分解

Tier 1: Functional Architecture and Module Decomposition

  1. 全体アーキテクチャ設計
    　制御、演算、通信、記憶の機能ブロックを構成
    　- Use Case明確化、データフロー構築、性能要件の定義

  2. モジュール分解（U-Chiplet構想準拠）
    　SoC Logic、AMS、MRAM、IFなどを独立設計単位として分割
    　- 機能密度、電源/周波数、レイアウトの観点でブロック分離

  3. 論理設計（RTL/IP開発）
    　SystemVerilog等による記述と機能検証
    　- タイミング制約・インタフェース設計・論理合成

⚙️【階層2】物理設計と制約導出

Tier 2: Physical Design and Constraint Extraction

  1. 物理設計（フロアプラン〜配置配線）
    　PDK準拠の物理設計を通じて各論理ブロックを実体化
    　- クロックツリー、ピン配置、DRC/LVS準拠レイアウト

  2. 多物理場解析の実行
    　以下の観点から設計制約を導出：
    　- SI/PI：IR Drop、ノイズマージン、電源整合性
    　- 熱解析：局所温度上昇、伝導経路、パッケージ放熱性能
    　- 応力解析：バンプ・TSV・基板応力、パッケージ歪み
    　- EMI/EMC：クロストーク、放射ノイズ、接地ループ

  3. 制約の分配とDesignKit化
    　解析結果を以下の設計キットへ構造的に反映：
    　- BRDK：基板設計向け熱・電源・信号制約
    　- IPDK：再利用IP向けピン配置・ノイズ・応力制約
    　- PKGDK：パッケージ統合向けの層構造・熱/応力特性制約

🧩【階層3】SystemDK統合と再構築

Tier 3: Constraint Integration and SystemDK Reconstruction

  1. SystemDKによる制約統合と構造可視化
    　BRDK/IPDK/PKGDKを横断的に再統合し、構造依存性を明確化
    　- 制約マップの構築、各レイヤのインタラクション把握
    　- GDS/DEF/LEFへのフィードバックとデザインルール強化

  2. 整合性検証とトレーサビリティの確保
    　設計思想レベルでの整合性確認と再設計ループの構築
    　- 熱・応力・信号干渉の交差評価
    　- 制約変更に対する履歴管理と影響範囲の追跡性保持

✅ まとめ：SystemDKの意義

SystemDKは、思想・制約・構造を連携させる「再利用可能な設計知識の中核」である。
本3階層フローにより、設計ブラックボックスを排除し、制約主導・構造共有・知識継承型のSoC設計体制を実現する。

📋 設計段階別要素と制約項目一覧

Design Phase Breakdown and Constraint Mapping

設計フェーズ 主な対象領域 適用される制約要素
全体アーキ設計
System Architecture		 機能ブロック定義
Functional Partitioning		 I/O構成、演算負荷、制御構造
I/O, Processing Load, Control Logic
モジュール選定
Module Selection		 SoC / AMS / MRAM / IF ピン数、速度、電圧互換性
Pin Count, Speed, Voltage Matching
RTL・物理設計
RTL & Physical Design		 Verilog / Layout フロアプラン、配線長、PDN構成
Floorplan, Routing, PDN Design
多物理場解析
Multi-Physics Analysis		 熱 / SI/PI / EMI/応力 IR drop, 熱伝導, 機械応力
IR Drop, Thermal, Mechanical Stress
BRDK / IPDK / PKGDK 基板 / IP / パッケージ EMI, 電源整合、熱設計
EMI, Power Integrity, Thermal
SystemDK統合
SystemDK Integration		 全レイヤ構造統合 制約相互依存の整理と可視化
Constraint Coherence & Reusability

📘 補足：関連設計キット（DesignKit）の定義

Glossary: Definitions of DesignKit Components in SystemDK

略称 名称（日本語） 定義（日本語） Definition (English)
BRDK Board Design Kit 基板設計用の制約セット。
電源・信号・EMI・熱特性に基づく設計指針を提供。		 Constraint kit for board-level design. Includes power/EMI/thermal/layout guidance.
IPDK Intellectual Property Design Kit IPブロックやIF回路に対し、ピン配置・ノイズ・応力などを制約として規定。 Constraint kit for reusable IPs and interface blocks, with pinout, EMI, and stress specs.
PKGDK Package Design Kit 複数ダイの統合に必要なパッケージ層制約を提供。
熱設計・バンプ配置・ストレス制御などを含む。		 Constraint set for package-level integration including thermal, bump layout, and stress analysis.
SystemDK System Design Knowledge Kit 各DesignKitを統合的に運用する設計思想フレームワーク。
制約間の整合性・再利用性を重視。		 A design philosophy to unify and manage all constraint layers, enabling cross-kit consistency and reuse.

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