【半導体】 🏗️ 24. OpenLane 自動フローは魔法ではない｜配置・配線・クロックの現実

topics: [“OpenLane”, “ASIC”, “PhysicalDesign”, “OpenROAD”, “EDA”]

🧭 はじめに：ボタン一発でGDSが出る、は幻想である

OpenLaneを触り始めた人が、
必ず一度はこう思います。

▶️ 「make run したら、あとは勝手にGDSが出るんでしょ？」

半分正しく、半分は完全に間違いです。

OpenLaneは確かに
RTL → GDSII を自動で流せます。
しかしそれは 「物理的に成立する設計」 に限られます。

本記事では、
OpenLane Guide Phase 2：Physical Design Reality を基に、

• なぜ自動フローは失敗するのか
• なぜ timing が突然壊れるのか
• GUIで何を見ないといけないのか

を 物理設計の現実として解説します。

🔗 OpenLane公式リポジトリ
https://github.com/The-OpenROAD-Project/OpenLane

🔗 体系的ガイド（元資料）
https://samizo-aitl.github.io/openlane-guide/

🧩 OpenLaneの正体：OpenROADベースの自動物理設計

OpenLaneの物理設計パートは、
OpenROAD を中核に構成されています。

• 🧱 Placement（配置）
• 🌳 CTS（クロックツリー合成）
• 🧵 Routing（配線）
• ⏱ STA（静的タイミング解析）

これらは 独立した工程ではありません。

🔗 すべてが相互に影響する一つの物理問題です。

🧱 Placement：最初に全てが決まる工程

Placement（配置）は、
後工程の9割を決める工程です。

• 標準セルの密度
• マクロ周辺の空間
• 配線混雑（Congestion）

ここで無理をすると、

• Routingで詰む
• CTSでクロックが引けない
• STAで突然Slackが吹き飛ぶ

という 連鎖破綻 が起きます。

⚠️ Placementが破綻した設計は、
その後どれだけ調整しても基本的に救えません。

🌳 CTS：クロックは「信号」ではない

CTS（Clock Tree Synthesis）で
多くの初心者が勘違いします。

⏱ クロックも信号線と同じでしょ？

全く違います。

クロックは、

• 全セルに届く
• スキューが命
• 遅延が設計制約そのもの

という 特権的なネットです。

CTSが破綻すると、

• Setup / Hold が同時に崩れる
• バッファが異常増殖する
• 消費電力が跳ね上がる

といった現象が起きます。

🧵 Routing：配線は「最後」ではない

多くの人が
Routingを「最後の作業」だと思っています。

🧵 配線はPlacementとCTSが終わった後でしょ？

これも誤解です。

実際には、

• 配線混雑はPlacementでほぼ決まる
• クロック配線はCTSで方向性が固定される

Routingは 結果が可視化される工程 に過ぎません。

❗ RoutingでDRCが大量に出た時点で、
問題はもっと前にあります。

⚖️ 面積・配線・クロックの三すくみ

OpenLaneが失敗する設計の多くは、
次の 三すくみ に陥っています。

• 📐 面積を小さくしたい
• 🧵 配線は詰めたくない
• ⏱ クロックは速くしたい

これは 同時に成立しません。

どれかを立てると、
必ずどれかが犠牲になります。

OpenLaneはこの矛盾を
自動で解決してくれる魔法のツールではありません。

👀 GUIで「失敗」を確認せよ

OpenLaneを使うなら、
GUI（OpenROAD / Magic）を見ることは必須です。

見るべきポイントは以下です。

• ❌ 標準セルが異常密集していないか
• ❌ クロックバッファが不自然に多くないか
• ❌ 特定領域だけ配線が真っ赤になっていないか

👁 見ておかしい設計は、必ず動きません。

STAログより、
レイアウトの見た目の方が正直な場合すらあります。

🧠 OpenROADの思想と限界

OpenROADは非常に優秀ですが、
万能ではありません。

• 人間の意図は完全には読めない
• 無理な制約はそのまま破綻として出る
• 「設計判断」はしてくれない

OpenLaneは、

🤖 設計者の代わりに悩むツールではない

という点を理解する必要があります。

🧱 なぜ自動フローは突然壊れるのか

理由は単純です。

⚠️ 物理的に成立しない設計を、
自動で成立させることはできない

環境（Phase 1）が正しく、
それでも壊れる場合、

原因はほぼ100%物理設計にあります。

📝 まとめ

• 🏗 Placementが全ての起点
• 🌳 クロックは特権ネット
• 🧵 Routingは結果表示
• ⚖️ 三すくみは避けられない
• 👀 GUIを見ない設計は危険

これが Phase 2：Physical Design Reality の結論です。

▶️ 次回予告

次回は Phase 3：Integration & Timing Truth。

• ⏱ STAは本当に信用できるのか
• 🔗 SDF / GLS は何を保証しているのか
• ❓ 「STAは通ったのに動かない」の正体

タイミングは嘘をつくのか？
その問いに正面から答えます。