📘 特別編第4章：FSM×PID×LLM制御系のOpenLaneによるRTL-to-GDSII実装

Special Chapter 4: RTL-to-GDSII Implementation of FSM×PID×LLM Control System with OpenLane

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本章では、FSM・PID・統合SoCモジュールを対象に、Sky130 PDKを用いた
OpenLaneによる配置配線フロー（RTL-to-GDSII）を学習します。
This chapter focuses on implementing place-and-route (RTL-to-GDSII) using OpenLane and Sky130 PDK for FSM, PID, and integrated SoC modules.

🧭 章構成と内容一覧｜Chapter Structure and Overview

🔢 節番号 Sec.	📖 タイトル（日本語） Title (JP)	📘 Title (EN)	📝 概要 Summary
4.1	OpenLane導入とプロジェクト構成	Introduction to OpenLane and Project Setup	ディレクトリ構成と config 準備の基本 Directory structure and config setup
4.2	FSMモジュールの配置配線	Place-and-Route of FSM Module	FSM単体の配置配線（RTL-to-GDSII） RTL-to-GDSII of FSM module
4.3	PIDモジュールの配置配線	Place-and-Route of PID Module	PID制御モジュールのレイアウト実装 Place-and-route of the PID controller
4.4	SoC統合モジュールの実装	Implementation of Integrated SoC	FSM＋PID統合回路のGDSII化 Full integration of FSM and PID
4.5	設計評価レポートと比較	Design Evaluation and Comparison	面積・DRC・タイミング比較分析 Area, DRC, and timing comparison
4.6	GDSレイアウトの可視化と考察	GDS Visualization and Analysis	KLayoutやMagicによる視覚検証 GDS layout visualization using KLayout/Magic

🧱 OpenLane プロジェクト構造（教材用）

🧱 Project Structure for OpenLane (Educational Version)

f_chapter4_openlane/
├── README.md
├── docs/
│   ├── 4_1_openlane_intro.md
│   ├── 4_2_fsm_layout.md
│   ├── 4_3_pid_layout.md
│   ├── 4_4_soc_layout.md
│   ├── 4_5_evaluation.md
│   └── 4_6_gds_view.md
└── openlane/
    ├── fsm_engine/
    ├── pid_controller/
    └── soc_top/

📂 openlane/以下に、各モジュールのOpenLaneプロジェクトを個別構成しています。
Each module under openlane/ is configured as an independent OpenLane project.

🛠️ 使用ツール・バージョン｜Tools and Versions Used

ツール｜Tool	バージョン例｜Example Version
OpenLane	v2.0+
PDK	Sky130A
レイアウト可視化 Layout Viewer	KLayout / Magic

📌 補足｜Notes

本章は、特別編第3章のRTL設計結果を前提としています。
This chapter assumes RTL modules developed in Appendix Chapter 3.
実行には OpenLaneのDocker環境 または 手動インストールが必要です。
Execution requires either the Dockerized OpenLane environment or manual installation.
各モジュールは flow.tcl により個別にフローを起動します。
Each module is run individually using flow.tcl.

🎓 学習目標｜Learning Objectives

項目｜Item	内容｜Description
OpenLaneの基礎操作 Basic Use of OpenLane	ディレクトリ構成・設定ファイルの理解
FSM / PID / SoCの実装 FSM / PID / SoC Layout Flow	RTLからGDSIIまでの手順を習得
レイアウト比較評価 Layout Evaluation & Analysis	面積・DRC・タイミングなどの指標比較
KLayout/Magicの可視化操作 Visualization via KLayout/Magic	実レイアウトを視覚的に理解する技術

👤 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
📜 ライセンス / License	コード / Code: MIT 教材テキスト / Text: CC BY 4.0 図表 / Figures: CC BY-NC 4.0

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