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、Interposer、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：インターポーザ設計向けTSV・バンプ・配線制約
    　- 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 / Interposer / 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 / インターポーザ / 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

📘 用語注意:
本ドキュメント内での IP = Interposer を指す。
一般的な「Intellectual Property (IP block)」とは区別して使用する。

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 Interposer Design Kit インターポーザ層に対して、バンプ配置・TSV・配線遅延・SI/PI・熱応力制約を規定。 Constraint kit for interposer-level design, including bump layout, TSV rules, routing parasitics, SI/PI, and thermo-mechanical constraints.
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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