製造と設計をつなぐ：設計ルールと部品の一覧

チップの設計が、製造の技術ごとに決まる設計ルールと、用意された部品の一覧に従って進むことを説明する。線の幅や間隔の決まり、設計ルールの確認、ファブレスとファウンドリの分担、製造しやすさを考えた設計を扱う。

設計と製造は、決まりでつながる

チップの設計は、設計をする会社と、製造をする工場が別であることが多い。設計する側が、勝手な形の回路を描いても、工場では作れない。そこで、設計と製造のあいだには、共通の決まりがある。

このページでは、その決まりが何で、どう使われるかを見ていく。設計の流れ（前のページ）と、製造の工程（後の分野）をつなぐ内容である。

設計ルール

製造の技術には、作れる形の限界がある。たとえば、線の幅は、これより細くできない。線と線の間隔は、これより狭くできない。重ねる層の位置のずれは、これだけまでなら許せる。こうした、作れる形の条件をまとめたものが、設計ルールである。

設計ルールは、製造の技術（プロセスノードなど）ごとに違う。細かい技術ほど、細い線を描けるが、そのぶん、守るべき条件も細かくなる。製造する側は、自分の技術で確実に作れる範囲を調べ、設計ルールとして設計する側に渡す。

部品の一覧

設計する側は、トランジスタを一つずつ描くのではなく、あらかじめ用意された部品を組み合わせることが多い。論理ゲートや記憶の回路などの部品を、製造の技術ごとに、形と性質を決めて用意したものが、部品の一覧（セルの一覧）である。

設計ルールと、部品の一覧、部品の性質を計算するための情報などをまとめて、製造する側が設計する側に提供する。これを、設計のための一式（プロセス設計キット）と呼ぶ。設計する側は、この一式に従って設計すれば、その工場で作れる。

ファブレスとファウンドリの分担

設計だけを行い、工場を持たない会社を、ファブレスと呼ぶ。製造だけを請け負う会社を、ファウンドリと呼ぶ。この分担が成り立つのは、設計ルールと設計のための一式という、共通の決まりがあるからである。

ファブレスは、ファウンドリの設計ルールに従って設計する。ファウンドリは、決まりを守った設計を、確実に作る。同じ決まりを共有することで、設計と製造を、別々の会社が受け持てる。

設計ルールを守っているか確かめる

設計が終わったら、図面のデータが、設計ルールを守っているかを、道具で確かめる。細すぎる線や、狭すぎる間隔があれば、見つけて直す。この確認を、設計ルールの検査と呼ぶ。

検査に通った図面のデータは、製造に渡され、フォトマスクの作成に使われる。マスクは、一度作ると、直すのに大きな費用がかかる。そのため、渡す前の確認が大切になる。

ルールを守るだけでは、足りないこともある

設計ルールを守っていても、作りにくい形がある。たとえば、極端に細い線が長く続く形は、できあがりにばらつきが出やすく、不良が増える。そこで、ルールを満たしたうえで、作りやすい形を選ぶ設計の考え方がある。これを、製造しやすさを考えた設計と呼ぶ。

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