JP2005174153A - Method, device and program for designing circuit having electric wiring and optical connection - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a design method and device capable of performing design of a further optimum photoelectric integrated circuit in a relatively short time by using the performance of hardware. <P>SOLUTION: The method for designing a circuit having electric wiring and an optical connection comprises a first step 10 for generating a circuit connection list; a second step 11 for performing a layout design of electronic circuit based on the circuit connection list; a third step 13 for generating an optical connection list composed of a part of the circuit connection list and an electronic circuit connection list composed of the other part thereof; a fourth step 14 for performing a design of optical connection based on an optical connection list; a fifth step 11 for performing a layout design of electronic circuit based on the electronic circuit connection list; and a sixth step 12 for evaluating the layout design of electronic circuit of the second step, or the designs of the fourth step and the fifth step to determine whether the process is taken to the third step, or the designing is ended. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、電気配線で接続された電子回路と光接続による光回路が混在した回路(光電融合回路とも記す)の設計方法、設計装置、設計用プログラム等に関する。 The present invention relates to a design method, a design apparatus, a design program, and the like for a circuit (also referred to as a photoelectric fusion circuit) in which an electronic circuit connected by electrical wiring and an optical circuit by optical connection are mixed.

最近、パーソナルコンピューター、さらには携帯電話や個人情報端末(PDA)などの情報処理機器は、小型・軽量であることに加えて処理速度の速いことが望まれているが、処理速度が上がるにつれて、そこで用いられる回路における配線遅延、EMI(電磁放射干渉ノイズ)などの問題が生じる。これらの、配線遅延やEMIを回避する手法としては、光接続を用いる光回路を利用する方法が挙げられる(特許文献1参照)。 Recently, information processing devices such as personal computers, mobile phones, and personal information terminals (PDAs) have been demanded to be faster in processing in addition to being smaller and lighter, but as processing speed increases, Problems such as wiring delay and EMI (electromagnetic radiation interference noise) occur in the circuits used there. As a technique for avoiding these wiring delays and EMI, there is a method using an optical circuit using optical connection (see Patent Document 1).

一方で、上述の情報処理機器やロボットなどの制御機器においては、複数の制御アルゴリズムをリアルタイムで切り替えて制御することが望まれる。この様な視点から、再構成が可能な回路、特に高速でリアルタイムに再構成を可能とする回路が望まれている。再構成可能な回路の例としては、FPGA(Field Programmable Gate Array)やCPLD(Complex Programmable Logic
device)等が挙げられるが(特許文献2参照)、高速性や回路規模などの点で、さらなる向上が望まれている。
On the other hand, in the control devices such as the information processing device and the robot described above, it is desired to control by switching a plurality of control algorithms in real time. From such a viewpoint, a circuit that can be reconfigured, particularly a circuit that can be reconfigured at high speed in real time is desired. Examples of reconfigurable circuits include Field Programmable Gate Array (FPGA) and Complex Programmable Logic (CPLD)
device) and the like (see Patent Document 2), further improvement is desired in terms of high speed and circuit scale.

一般にこれらの情報処理機器(半導体システム)の設計に用いられる設計フローの例を図15に示す。ここで示すように、一般には、要求仕様に基づきシステム設計を行った後、論理設計を経て、回路接続リスト(ネットリスト)生成、レイアウト設計(配置配線:place
& route)、検証を行う。例えば、一例として、2つのチップを有したシステムに対して該技術を用いた設計方法がある(特許文献3)。こうした設計方法では、検証で不具合が生じた際には、配置配線、さらにはシステム設計まで遡って再設計がなされる。
特開平6-308519号公報 特開2000-311156号公報 特開2001-298086号公報
An example of a design flow generally used for designing these information processing devices (semiconductor systems) is shown in FIG. As shown here, in general, after designing a system based on required specifications, through logic design, circuit connection list (net list) generation, layout design (place and route: place and place:
& route), verify. For example, there is a design method using this technique for a system having two chips (Patent Document 3). In such a design method, when a failure occurs in verification, redesign is performed retroactively to placement and routing and further to system design.
JP-A-6-308519 JP 2000-311156 JP 2001-298086

そこで、高度な情報処理機器や制御機器を実現するためには、回路が大規模、高速性、柔軟性(再構成が可能であること)などを併せ持つことが必要であるが、この様な要求を満たすために、光回路と電子回路が混在した回路すなわち光電融合回路を用いることが考えられる。 Therefore, in order to realize advanced information processing equipment and control equipment, it is necessary for the circuit to have a large scale, high speed, flexibility (reconfigurable), and such requirements. In order to satisfy the above, it is conceivable to use a circuit in which an optical circuit and an electronic circuit are mixed, that is, a photoelectric fusion circuit.

従来、光ファイバや光導波路などを用いた光回路を電子回路とともに混載するシステムの設計においては、図15に示すシステム設計の初期段階で、図16に示すように光回路と電子回路が明確に分離され、独立した設計が行われていた。しかし、この様な設計手法では、光回路と電子回路が独立に設計されていたため、両方の回路(ハード)性能を十分に生かした設計を行うことは難しかった。さらに云えば、光回路、電子回路のそれぞれとしては最適な設計が可能であったが、光電融合回路としてトータルに最適化された設計の遂行は不十分であった。また、光電融合回路としてのトータル設計には、両方の回路に対しての高度な知識と、多大な時間、コストを要した。 Conventionally, in the design of a system in which an optical circuit using an optical fiber, an optical waveguide or the like is mounted together with an electronic circuit, the optical circuit and the electronic circuit are clearly shown in FIG. 16 at the initial stage of the system design shown in FIG. Separate and independent design was done. However, in such a design method, since the optical circuit and the electronic circuit are designed independently, it is difficult to perform a design that fully utilizes the performance of both circuits (hardware). Furthermore, optimal design was possible for each of the optical circuit and the electronic circuit, but the performance of the total optimization as the photoelectric fusion circuit was insufficient. In addition, the total design as a photoelectric fusion circuit requires advanced knowledge of both circuits, and a great deal of time and cost.

上記課題に鑑み、本発明の電気配線と光接続を有する回路(光電融合回路)の設計方法は、設計の最適化に向けて、少なくとも下記のステップを有することを特徴とする。
回路接続リスト(ネットリスト)を生成する第1のステップ、
回路接続リストに基づいて、電子回路のレイアウト設計を行う第2のステップ、
回路接続リストの一部からなる光接続リスト(光接続が担う接続リスト(光ネット))と、他の部分からなる電子回路接続リスト(電子回路が担う接続リスト(電気ネット))を生成する第3のステップ、
光接続リストに基づいて、光接続の設計を行う第4のステップ、
電子回路接続リストに基づいて、電子回路のレイアウト設計を行う第5のステップ、
前記第2のステップの電子回路のレイアウト設計、または前記第4のステップと第5のステップの設計の設計評価を行って、前記第3のステップに進むか、設計を終了するかを判断する第6のステップ。
In view of the above problems, the method for designing a circuit (photoelectric fusion circuit) having an electrical wiring and an optical connection according to the present invention is characterized by having at least the following steps for optimization of the design.
A first step of generating a circuit connection list (net list);
A second step of designing the layout of the electronic circuit based on the circuit connection list;
An optical connection list consisting of a part of a circuit connection list (a connection list carried by an optical connection (optical net)) and an electronic circuit connection list comprising another part (a connection list carried by an electronic circuit (electric net)) 3 steps,
A fourth step of designing an optical connection based on the optical connection list;
A fifth step of designing the layout of the electronic circuit based on the electronic circuit connection list;
The second step of designing the electronic circuit layout, or the design evaluation of the fourth and fifth steps, is performed to determine whether to proceed to the third step or to finish the design. 6 steps.

前記第3、第4、第5、第6のステップは、通常、1回以上繰り返し行われる。この様にステップを
繰り返し行うことで、光回路と電子回路それぞれの最適設計に加え、光電融合回路の全体として、デバイスの配置や電気配線、さらには光接続の構成などを最適化できる。この設計手法では、電子回路設計と光回路設計の融合、さらには協調した設計がなされることで、高度に最適化された光電融合回路のトータル設計を実現できる。
The third, fourth, fifth and sixth steps are usually repeated one or more times. By repeating the steps in this manner, in addition to the optimum design of the optical circuit and the electronic circuit, the device arrangement, electrical wiring, and optical connection configuration can be optimized as a whole of the photoelectric fusion circuit. In this design method, electronic circuit design and optical circuit design are fused, and a coordinated design is performed, so that a total design of a highly optimized optoelectronic circuit can be realized.

また、次の様にもできる。
第4のステップにおいて、光接続と電子回路の接続部に新たな電子回路の追加がなされ、該新たな電子回路に相当する接続リストが電子回路接続リストに追加される。
前記光電融合回路が、複数の半導体チップと電気配線層と光接続層を有したパッケージ構造からなり、半導体チップ間の接続の少なくとも一部において光接続層を介する光接続がなされる。この場合、前記光接続層が、2次元光導波路と、該2次元光導波路との間で光信号の入出力を行う光ポートを有し、任意の光ポート間の組み合わせに渡って相互光接続が可能である様にできる。さらには、前記半導体チップが再構成可能な回路を有しており、半導体チップの内部構成を変更可能であることに加え、さらに前記光接続層を介して半導体チップ間の光接続を変更することが可能である様にもできる。
You can also do the following:
In the fourth step, a new electronic circuit is added to the connection portion between the optical connection and the electronic circuit, and a connection list corresponding to the new electronic circuit is added to the electronic circuit connection list.
The photoelectric fusion circuit has a package structure having a plurality of semiconductor chips, an electric wiring layer, and an optical connection layer, and at least a part of the connection between the semiconductor chips is optically connected through the optical connection layer. In this case, the optical connection layer has a two-dimensional optical waveguide and an optical port for inputting / outputting an optical signal between the two-dimensional optical waveguide, and mutual optical connection is performed across any combination of optical ports. Can be as possible. Furthermore, the semiconductor chip has a reconfigurable circuit, the internal configuration of the semiconductor chip can be changed, and further, the optical connection between the semiconductor chips is changed via the optical connection layer. Can also be possible.

また、上記課題に鑑み、本発明の光電融合回路の設計装置は少なくとも下記の手段を有することを特徴とする。
回路接続リストを記憶する第1の手段、
回路接続リストに基づいて、電子回路のレイアウト設計を行う第2の手段、
回路接続リストの一部からなる光接続リストと、他の部分からなる電子回路接続リストを生成する第3の手段、
光接続リストに基づいて、光接続の設計を行う第4の手段、
前記第2の手段の電子回路のレイアウト設計と前記第4の手段の設計の設計評価を行う第5の手段、
前記第1乃至5の手段の実施順序を制御する制御手段。
この設計装置により、上記設計方法が確実かつ好適に実施される。
In view of the above problems, the optoelectronic circuit designing device of the present invention has at least the following means.
A first means for storing a circuit connection list;
A second means for designing an electronic circuit layout based on the circuit connection list;
A third means for generating an optical connection list comprising a part of the circuit connection list and an electronic circuit connection list comprising another part;
A fourth means for designing an optical connection based on the optical connection list;
Fifth means for performing design evaluation of the electronic circuit layout design of the second means and the design of the fourth means;
Control means for controlling the execution order of the first to fifth means.
With this design apparatus, the above design method is reliably and suitably implemented.

また、上記課題に鑑み、本発明の光電融合回路の設計用プログラムは少なくとも下記のステップをコンピュータに実行させることを特徴とする。
回路接続リストに基づいて、電子回路のレイアウト設計を行うステップ、
設計評価を行い、該設計評価の結果に基づいて次に行うステップの選択がなされる分岐ステップ、
回路接続リストの一部からなる光接続リストと、他の部分を有からなる電子回路接続リストを生成するステップ、
該光接続リストに基づいて、光接続の設計を行うステップ。
この設計用プログラムを、ネットリスト、評価指針などのデータとともにコンピュータに実装することにより、上記設計方法が確実かつ好適に実施される。
In view of the above-described problems, the optoelectronic circuit design program according to the present invention causes a computer to execute at least the following steps.
A step of designing a layout of an electronic circuit based on a circuit connection list;
A branch step in which design evaluation is performed, and a next step is selected based on the result of the design evaluation;
Generating an optical connection list comprising a part of the circuit connection list and an electronic circuit connection list comprising the other part;
Designing an optical connection based on the optical connection list;
By implementing this design program on a computer together with data such as a net list and an evaluation guideline, the above design method is reliably and suitably implemented.

また、上記課題に鑑み、本発明の光電融合回路は、複数の電子回路と電気配線部と光接続部を有し、上記の設計方法を用いて設計がなされ得るように構成されたこと、或いは上記の設計方法を用いて設計がなされたことを特徴とする。 Further, in view of the above problems, the photoelectric fusion circuit of the present invention has a plurality of electronic circuits, an electrical wiring portion, and an optical connection portion, and is configured to be designed using the above design method, or It is characterized by being designed using the above design method.

また、上記課題に鑑み、本発明の光電融合回路の再構成装置は、上記の光電融合回路の設計装置と、入出力手段を有し、該入出力手段からの情報に基づいて該設計装置において設計がなされ、該設計の結果を再構成可能な光電融合回路に実装できる様に構成されていることを特徴とする。ここにおいて、前記入出力手段から入力した被処理データを、前記設計の結果を実装された再構成可能な光電融合回路で処理して、該処理データを該入出力手段から出力する様にも構成され得る。こうした再構成装置は、上記本発明の設計装置の適用例であり、リアルタイムで再構成可能な光電融合システムなどの光電融合再構成システムを実現するものである。 Further, in view of the above problems, a photoelectric fusion circuit reconfiguration device according to the present invention includes the above-described photoelectric fusion circuit design device and input / output means. In the design device based on information from the input / output means, It is characterized in that the design is made and the result of the design can be mounted on a reconfigurable optoelectronic circuit. Here, the processing data input from the input / output means is processed by a reconfigurable optoelectronic circuit mounted with the design result, and the processing data is output from the input / output means. Can be done. Such a reconstruction device is an application example of the design device of the present invention, and realizes a photoelectric fusion reconstruction system such as a photoelectric fusion system that can be reconfigured in real time.

また、上記課題に鑑み、本発明の光電融合回路の再構成方法は、再構成可能な光電融合回路と、上記の光電融合回路の設計装置とを用い、入力情報に基づいて該設計装置において設計し、該設計の結果を該再構成可能な光電融合回路に実装することを特徴とする。この再構成方法は、上記本発明の設計装置や光電融合回路の使用例であり、上記光電融合再構成システムに対応する再構成方法である。 Further, in view of the above problems, the photoelectric fusion circuit reconfiguration method of the present invention uses a reconfigurable photoelectric fusion circuit and the above-described photoelectric fusion circuit design apparatus, and designs in the design apparatus based on input information. The result of the design is mounted on the reconfigurable optoelectronic circuit. This reconfiguration method is a usage example of the design apparatus and photoelectric fusion circuit of the present invention, and is a reconfiguration method corresponding to the photoelectric fusion reconstruction system.

また、上記課題に鑑み、本発明の光電融合回路の設計評価装置は、上記の光電融合回路の設計装置と、該設計装置の設計の結果を再構成可能な光電融合回路に実装し、動作させて、該設計の結果を評価する評価手段を有することを特徴とする。こうした設計評価装置も、上記本発明の設計装置の適用例であり、再構成可能な光電融合回路をエミュレータとして用いて光電融合回路の設計を行なうものである。 Further, in view of the above problems, the photoelectric evaluation circuit design evaluation apparatus of the present invention is implemented by mounting the above-described photoelectric fusion circuit design apparatus and the design result of the design apparatus on a reconfigurable photoelectric fusion circuit. And an evaluation means for evaluating the result of the design. Such a design evaluation apparatus is also an application example of the above-described design apparatus of the present invention, and designs a photoelectric fusion circuit using a reconfigurable photoelectric fusion circuit as an emulator.

また、上記課題に鑑み、本発明の光電融合回路の設計評価方法は、再構成可能な光電融合回路と、上記の光電融合回路の設計装置とを用い、該設計装置の設計の結果を該再構成可能な光電融合回路に実装し、動作させて、該設計の結果を評価することを特徴とする。この設計評価方法も、上記本発明の設計装置や光電融合回路の使用例であり、上記設計評価装置に対応する設計評価方法である。 In view of the above problems, the photoelectric evaluation circuit design evaluation method of the present invention uses a reconfigurable photoelectric fusion circuit and the above-described photoelectric fusion circuit design apparatus, and redesigns the design apparatus. It is mounted on a configurable optoelectronic circuit, operated, and the result of the design is evaluated. This design evaluation method is also a usage example of the design apparatus and the photoelectric fusion circuit of the present invention, and is a design evaluation method corresponding to the design evaluation apparatus.

この様に、本発明の設計手法、設計装置を用いることで、ハードウエアの性能を生かして比較的短時間でより最適な光電融合回路の設計を行うことができる。これにより、最終的な光電融合回路のコストパフォーマンスを優れたものにできる。また、本発明の設計手法は、再構成が可能な(リコンフィギュアラブル:Reconfigurable)光電融合回路の自動設計に、適用することができる。 In this way, by using the design method and design apparatus of the present invention, it is possible to design a more optimal optoelectronic circuit in a relatively short time using the performance of hardware. Thereby, the cost performance of the final photoelectric fusion circuit can be made excellent. Further, the design method of the present invention can be applied to automatic design of a reconfigurable photoelectric fusion circuit.

また、従来の設計手法、すなわちシステム設計における電子回路と光回路の分離を行う図16の手法に比べて、本発明の設計手法および設計装置では、ネットリストを生成後(すなわち論理設計後)に、電子回路設計、光接続の選択、光接続設計が、通常、繰り返し行われる。これにより、光回路の設計変更や仕様変更が、論理設計に大きな変更を及ぼさない。例えば、光回路のスペックアップがなされた場合に、論理設計の大きな変更を加えることなく、光電融合回路としての最適化、性能向上が図れる。 Compared to the conventional design method, that is, the method of FIG. 16 in which the electronic circuit and the optical circuit are separated in the system design, the design method and the design apparatus of the present invention have a netlist generated (that is, after logic design). Electronic circuit design, optical connection selection, and optical connection design are usually repeated. Thereby, the design change or specification change of the optical circuit does not greatly change the logic design. For example, when the specifications of an optical circuit are improved, optimization and performance improvement as a photoelectric fusion circuit can be achieved without greatly changing the logic design.

図2に、本発明の光電融合回路の設計フローの概略を示す。要求仕様20に基づき概略的なシステム設計21を行った後、論理設計22、回路設計を経て、回路接続リスト(ネットリスト)10を生成し、これを基に、本発明に特徴的な光電融合レイアウト設計23を行う。 FIG. 2 shows an outline of the design flow of the photoelectric fusion circuit of the present invention. After a schematic system design 21 based on the required specification 20, a circuit connection list (net list) 10 is generated through a logic design 22 and a circuit design, and based on this, a photoelectric fusion characteristic of the present invention is created. Perform layout design 23.

以下、それぞれの工程について説明する。
まず、システム設計21においては、要求仕様20を鑑み、概略的なシステムの構成を決める。要求仕様20は、実現すべき機能すなわち機能仕様と設計制約からなる。機能仕様とは、回路が満たすべき機能であり、任意の制御アルゴリズム、画像処理、音声処理など、用途に応じてさまざまに設定される。一方で、設計制約とは、性能、消費電力、コスト、設計期間などである。これらを踏まえ、システム設計21で、ハードとソフトの分割や、ハードの構成の概略を決める。ハードの構成としては、例えば、半導体チップの数や種類、電気配線基板の層数、面積、数量、後述する光接続モジュールの構成などが例として挙げられる。ただし、これらハード構成の一部は、設計制約として制約される場合もある。
Hereinafter, each process will be described.
First, in the system design 21, a schematic system configuration is determined in view of the required specification 20. The required specification 20 includes functions to be realized, that is, functional specifications and design constraints. The functional specification is a function to be satisfied by the circuit, and is set variously depending on the application, such as an arbitrary control algorithm, image processing, and audio processing. On the other hand, design constraints include performance, power consumption, cost, design period, and the like. Based on these considerations, the system design 21 determines the division of hardware and software and the outline of the hardware configuration. Examples of the hardware configuration include, for example, the number and type of semiconductor chips, the number of layers of the electrical wiring substrate, the area, the quantity, and the configuration of the optical connection module described later. However, some of these hardware configurations may be restricted as design constraints.

本発明のシステム設計21においては、必ずしも電子回路と光接続の割り当てを行う必要がない。もちろん、暫定的な初期設計としてこうした割り当てを行ってもよいが、後の光電融合レイアウト設計23において、変更されることを前提としている。 In the system design 21 of the present invention, it is not always necessary to assign an optical connection to an electronic circuit. Of course, such allocation may be performed as a provisional initial design, but it is assumed that the photoelectric fusion layout design 23 will be changed later.

次に、論理設計22を行い、ネットリスト10を得る。ネットリストは、回路の接続情報を記したデータである。本発明において、ネットリスト10を得る手段については、特に拘らず、任意の論理合成ツール、その他の手段を用いることができる。例えば、ハードウェア記述言語(hardware
description language)を用いてRTL(register transfer level)で記述し、論理合成ツールを用いて論理合成を行い、ゲートレベルのネットリストを得る。この段階で、論理検証のシミュレーションを行い、設計の信頼性を高めることもできる。
Next, the logic design 22 is performed to obtain the netlist 10. The netlist is data describing circuit connection information. In the present invention, the means for obtaining the netlist 10 is not particularly limited, and any logic synthesis tool or other means can be used. For example, a hardware description language (hardware
It is described in RTL (register transfer level) using description language), and logic synthesis is performed using a logic synthesis tool to obtain a gate level netlist. At this stage, logic verification simulation can be performed to increase the reliability of the design.

他には、C言語での記述から、動作合成を行い、ネットリストを作成してもよい。また、プロセッサ、メモリ、インターフェース、データ圧縮、画像処理など、任意のIP(intellectual
property)マクロを使用して論理設計を行うこともできる。また、ネットリストとしては、トランジスタレベル、ゲートレベル、セルレベル、機能ブロック(セルの集合)レベル、IPマクロのレベルなど、任意の接続情報を適用できる。さらには、アナログ回路を有した設計の場合には、この段階でアナログ部分の回路設計を終え、マクロとして使用して、ネットリスト作成工程を前に進めることができる。
Alternatively, a netlist may be created by performing behavioral synthesis from a description in C language. In addition, any IP (intellectual) such as processor, memory, interface, data compression, image processing, etc.
property) macros can also be used for logical design. As the netlist, any connection information such as a transistor level, a gate level, a cell level, a functional block (cell set) level, an IP macro level, or the like can be applied. Furthermore, in the case of a design having an analog circuit, the circuit design of the analog part is finished at this stage and used as a macro, so that the net list creation process can be advanced.

次に、ネットリスト10を基に、光電融合レイアウト設計23を行う。
この工程では、各種部品の配置、電気配線の接続、光接続などを設計する。ここで、部品とは、スタンダードセル方式のLSIにおけるセル、さらには、セルの集合体で一つの機能を有した機能ブロック、さらにはIPマクロに対応したブロックなどである。FPGAを適用した系においては、論理セル、コンフィギャラブルブロック(論理セルの集合体)、IPマクロに対応したブロックなどもこれにあたる。さらには、複数のチップを搭載するシステムである場合には、一つのチップやデバイスなども部品に含まれる。後述の光ポート(光の出力及び入力の少なくとも一方を行うポート)もこれに含まれる。
Next, based on the netlist 10, a photoelectric fusion layout design 23 is performed.
In this process, the arrangement of various parts, connection of electrical wiring, optical connection, and the like are designed. Here, the component refers to a cell in a standard cell LSI, a functional block having one function in a set of cells, a block corresponding to an IP macro, and the like. In a system to which an FPGA is applied, a logic cell, a configurable block (a collection of logic cells), a block corresponding to an IP macro, and the like correspond to this. Furthermore, in the case of a system in which a plurality of chips are mounted, a single chip or device is also included in the component. This also includes an optical port described later (a port for performing at least one of light output and input).

すなわち、複数のチップを搭載する光電融合回路において云えば、この工程では、チップの配置、後述の光ポートの配置、チップ間の配線、光ポート間の光接続、チップ内のセル配置、チップ内の電気配線などの設計を行うステップである。また、この工程は、上記の配置配線や光接続の設計に加え、回路解析の工程を有してもよい。 That is, in the photoelectric fusion circuit mounting a plurality of chips, in this step, the chip arrangement, the optical port arrangement described later, the wiring between the chips, the optical connection between the optical ports, the cell arrangement in the chip, the chip internal This is a step of designing the electrical wiring and the like. Further, this step may include a circuit analysis step in addition to the above-described layout and wiring and optical connection design.

光電融合レイアウト設計23で得られた設計結果(出力レイアウト情報)24を基に、マスク設計を行い、半導体チップやプリント基板、光ポートや光導波路などを含む光モジュールなどが製造されることになる。半導体チップにFPGAなどの再構成可能なデバイスを用いる場合には、この出力情報を基にチップ内部構成が変更、すなわち再構成(コンフィギュレーション)される。さらに、光モジュールに可変部(例えば、ミラー、レンズなどの位置、配置態様、発光素子の駆動手段など)を有する場合は、この出力情報を基に、この可変部を変更し、光モジュールにおける光接続態様を変更(再構成)してもよい。 Based on the design result (output layout information) 24 obtained by the optoelectronic layout design 23, mask design is performed, and an optical module including a semiconductor chip, a printed circuit board, an optical port, an optical waveguide, etc. is manufactured. . When a reconfigurable device such as an FPGA is used as the semiconductor chip, the internal configuration of the chip is changed, that is, reconfigured (configured) based on the output information. Furthermore, when the optical module has a variable portion (for example, the position and arrangement of the mirror, the lens, the light emitting element driving means, etc.), the variable portion is changed based on the output information, and the light in the optical module is changed. The connection mode may be changed (reconfigured).

<光電融合レイアウトの工程>
図1のフローチャートを用いて、上述の光電融合レイアウトの工程について更に説明する。
この工程においては
・ネットリスト10を基に電子回路のレイアウト(配置配線)設計を行うステップ11、
・分岐を有した設計評価のステップ12、
・ネットの一部を光接続に割り当てるステップ13、
・光接続の設計を行うステップ14、
を有する。
<Photoelectric fusion layout process>
The above-described photoelectric fusion layout process will be further described with reference to the flowchart of FIG.
In this process, step 11 for designing the layout (placement and routing) of the electronic circuit based on the netlist 10
・ Step 12 of design evaluation with branches,
Step 13, assigning part of the net to the optical connection
・ Step 14 of designing optical connections
Have

以下、フローに沿って、それぞれのステップの内容について説明する。
まず、1回目の電子回路のレイアウト設計11として、部品の配置、電気配線、電子回路解析を行う。電子回路の配置配線として、一般的な手法を適用できる。例えば、配置のための手法としては、ミンカット法(min-cut
placement)等を用いることができる。配線は、線分探索法(line search router)、迷路法(maze-running router)、チャンネル配線法(channel
router)などを用いることができる。また、配線においては、配線領域に設定されたチャンネルに各ネットを割り当てる概略配線と、各チャンネル内において配線経路を決定する詳細配線に分けて行うことができる。電子回路解析としては、配線自身の配線抵抗及び配線容量により各ネットにおける信号の遅延値を計算し、その遅延値を基にタイミング解析を行う。他にも、クロストークや波形ひずみなどのEMI解析を行ってもよい。
Hereinafter, the contents of each step will be described along the flow.
First, component layout, electrical wiring, and electronic circuit analysis are performed as the first electronic circuit layout design 11. A general method can be applied as the placement and routing of the electronic circuit. For example, the min-cut method (min-cut method)
placement) or the like. Wiring includes line search router, maze-running router, channel wiring method (channel
router) or the like. In addition, the wiring can be divided into a schematic wiring for assigning each net to a channel set in the wiring area and a detailed wiring for determining a wiring path in each channel. As the electronic circuit analysis, a delay value of a signal in each net is calculated from the wiring resistance and wiring capacitance of the wiring itself, and timing analysis is performed based on the delay value. In addition, EMI analysis such as crosstalk and waveform distortion may be performed.

ここでの1回目の設計は、要求仕様(回路速度、回路面積、消費電力など)を満たすものであることが望ましいが、必ずしも満たさなくともよい。以下のフローで改善が期待できるからである。その意味で、従来のレイアウト設計よりも負荷の軽い設計を施せば十分である。特に、この電子回路レイアウトの設計時間を予め設定しておくことが、設計時間の短縮に効果的である。この場合、その設計時間において得られた解の中で最適なものを結果として、次のステップに進む。 The first design here preferably satisfies the required specifications (circuit speed, circuit area, power consumption, etc.), but it does not necessarily have to be satisfied. This is because improvement can be expected in the following flow. In that sense, it is sufficient to design with a lighter load than the conventional layout design. In particular, setting the design time of the electronic circuit layout in advance is effective for shortening the design time. In this case, the optimum solution among the solutions obtained in the design time is used as a result, and the process proceeds to the next step.

次に、1回目の設計評価12を行う。設計評価においては、1回目の電子回路のレイアウト設計の結果が、要求仕様(回路速度、回路面積、消費電力など)にどの程度適合するか、どこに問題があるか、などの評価を行う。これ基づいて判断を行い、
判断A:光接続のフローへと進み、設計の改善を目指す、
判断B:レイアウト情報を出力し、設計を終了する(次の工程に進む)、
のいずれかに進む。判断基準は、設計者が任意に設定できる。例えば、回路速度、消費電力、ゲート数、回路面積、電子回路の総配線長などが例として挙げられる。これらに優先順位をつけて設定することや、重み付けをして目標関数を設定し、これを算出することで、評価の良し悪しを判断してもよい。
Next, the first design evaluation 12 is performed. In the design evaluation, evaluation is made such as how much the result of the first electronic circuit layout design meets the required specifications (circuit speed, circuit area, power consumption, etc.) and where there is a problem. Make a decision based on this,
Judgment A: Proceed to the flow of optical connection, aiming to improve the design,
Judgment B: Output layout information and finish the design (proceed to the next step),
Proceed to either. Judgment criteria can be arbitrarily set by the designer. For example, circuit speed, power consumption, number of gates, circuit area, total wiring length of electronic circuit, and the like can be cited as examples. It may be possible to determine whether the evaluation is good or bad by setting these with priorities, or by setting a target function by weighting them and calculating them.

例えば、最も単純には、仕様を満たさない(no)場合には判断A、仕様を満たした(yes)場合には判断Bとする例が挙げられる。判断Aの場合は、光接続割り当てのステップ13に移行する。移行する前にレイアウト結果、遅延計算などの解析結果は、保存しておく。 For example, in the simplest case, there is an example in which determination A is made when the specification is not satisfied (no), and determination B is made when the specification is satisfied (yes). In the case of determination A, the process proceeds to step 13 of optical connection assignment. Save analysis results such as layout results and delay calculations before migration.

光接続割り当てのステップ13では、ネットリストの一部を光接続に割り当てる。これにより、光接続ネットを生成する(すでに光接続ネットがある場合には更新する)。また、ネットリストから光接続ネットに割り当てた部分を除いたものを、電子ネットとして生成する。この割り当てにおいては、複数の電気配線を光接続に担わせることが可能である。例えば、複数のパラレル配線を1対1のシリアル光接続に担わせることや、複数のファンアウト信号をブロードキャスト光接続に担わせることなどが考えられる。 In step 13 of optical connection assignment, a part of the netlist is assigned to the optical connection. As a result, an optical connection net is generated (updated if an optical connection net already exists). In addition, an electronic net is generated by removing the part assigned to the optical connection net from the net list. In this assignment, a plurality of electrical wirings can be assigned to the optical connection. For example, it is conceivable that a plurality of parallel wires are assigned to a one-to-one serial optical connection, and a plurality of fan-out signals are assigned to a broadcast optical connection.

この際、どのネットを光接続に割り当てるかは、ランダムに割り当てることや、割り当て指針に基づいて割り当てることができる。前者は、高速な割り当てが可能であり、後者は、性能向上に対して確度の高い割り当てが可能である。指針に基づいた割り当てを行う場合は、先のレイアウト結果や、回路解析結果(電気配線の遅延結果など)や、光モジュールの制約条件などを踏まえて選択する。 At this time, which net is assigned to the optical connection can be randomly assigned or assigned based on an assignment guideline. The former can be assigned at high speed, and the latter can be assigned with high accuracy for performance improvement. When performing allocation based on the guideline, the selection is made based on the layout results, circuit analysis results (such as electrical wiring delay results), optical module constraints, and the like.

割り当ての指針としては、高速な信号を伝送するネットを割り当てる、長距離の接続が必要なネットを割り当てる、ビアを多く経由するネットを割り当てる、直線距離に比べて配線道のりの大きいネットを割り当てる、高Fan-outのネットを割り当てる、高Fan-inのネットを割り当てる、パラレル配線を割り当てる、などが例として挙げられる。 As a guideline for assignment, assign a net that transmits high-speed signals, assign a net that requires long-distance connection, assign a net that goes through many vias, assign a net that has a large wiring path compared to a straight line distance, Examples include Fan-out nets, high Fan-in nets, and parallel wiring.

次に、光接続が担う接続リストである光ネットに対して、光接続の設計14、解析を行う。光接続の設計においては、光伝送媒体の設計、光ポートの設計などが行われる。 Next, the optical connection design 14 and analysis are performed on the optical network that is the connection list that the optical connection is responsible for. In designing an optical connection, an optical transmission medium and an optical port are designed.

引き続き、電子ネットに基づき、2回目の電子回路レイアウトの設計11を行う。設計手法は、1回目と同様な手法で行うことができる。ただし、この際には、前回と比べて、ネットの一部が光接続に割り当てられているため、前回の電子ネット(初期ネットリスト)に比べて、その部分の電子ネットが減少している。一方で、光ポートという部品の増加、光ポートまでの配線や電子回路の追加がなされている。こうして電子ネットの内容が変わっているので、1回目と2回目の電子回路レイアウト設計に対する最適解は異なる。 Subsequently, the second electronic circuit layout design 11 is performed based on the electronic network. The design method can be performed by the same method as the first time. However, in this case, since a part of the net is assigned to the optical connection as compared with the previous time, the part of the electronic net is reduced as compared with the previous electronic net (initial net list). On the other hand, the number of parts called optical ports has been increased, and wiring and electronic circuits to the optical ports have been added. Since the contents of the electronic net have changed in this way, the optimum solutions for the first and second electronic circuit layout designs are different.

2回目の設計は、1回目の設計とは別に新たに設計を行ってもよいし、1回目の設計結果をベースとしてこれの改善を図ってもよい。後者については、例えば、光ポートに接続された部品に対して、優先的に配置の入れ替えを試みることが考えられる。また、タイミング解析においては、電子回路が担う接続リストである電気ネットの遅延結果と光ネット(追加される部分も含めて)の遅延結果の両方を考慮した解析を行うことが好ましい。 The second design may be newly designed separately from the first design, or may be improved based on the first design result. As for the latter, for example, it is conceivable to preferentially replace the arrangement of components connected to the optical port. Further, in the timing analysis, it is preferable to perform analysis in consideration of both the delay result of the electrical net that is a connection list carried by the electronic circuit and the delay result of the optical net (including the added portion).

引き続き、2回目の電子回路レイアウト設計11を終え、2回目の設計評価12を行う。このステップは、先に記した1回目の設計評価と同様な手法で実施することができる。すなわち、設計評価の基準を基に、判断Aもしくは判断Bの選択がなされる。判断基準としては、1回目と同様に、回路速度、消費電力、ゲート数、回路面積、電子回路の総配線長などが例として挙げられる。他にも、光接続に関して、光ポートの有効利用度などを基準として用いてもよい。 Subsequently, the second electronic circuit layout design 11 is completed, and the second design evaluation 12 is performed. This step can be performed in the same manner as the first design evaluation described above. That is, judgment A or judgment B is selected based on the design evaluation criteria. As the determination criteria, as in the first time, circuit speed, power consumption, number of gates, circuit area, total wiring length of electronic circuit, and the like can be cited as examples. In addition, regarding the optical connection, the effective utilization of the optical port may be used as a reference.

また、2回目以降の評価12においては、前回や過去の結果と比べて改善しているか、悪化しているかによって判断を行うこともできる。この設計評価ステップを行った回数を、判断の基準の1つにしてもよい。 Further, in the second and subsequent evaluations 12, it is possible to make a judgment based on whether the result is improved or worsened compared to the previous and past results. The number of times this design evaluation step is performed may be one of the criteria for determination.

2回目以降の光ネットの割り当てにおいては、すでに存在する光ネットに加えて、さらに別の電子ネットの一部を光ネットに追加することができる。他にも、すでに存在する光ネットは削除し、新たに別の電子ネットを光ネットに移行させることができる。ただし、初期のネットリストは必ず、電子ネットもしくは光ネットのどちらかに存在するようになっている。 In the second and subsequent optical net assignments, in addition to the existing optical net, a part of another electronic net can be added to the optical net. In addition, the existing optical net can be deleted, and another electronic net can be newly transferred to the optical net. However, the initial netlist always exists on either the electronic or optical net.

この様なフローを繰り返し行うことで、徐々に設計を良質なものへと改良することができる。すなわち、ネットの一部を光接続に割り当てた後に、電子回路のレイアウトを行い、評価するというフローを何度も行い、より最適な設計を実現できる。 By repeating such a flow, the design can be gradually improved to a good quality. That is, after allocating a part of the net to the optical connection, the electronic circuit is laid out and evaluated many times, and a more optimal design can be realized.

以上述べた手法には、以下の様なメリットがある。
従来の電気のみの設計においては、仕様を満たすまで何度も配置配線の再設計を行うために、配置配線において、いたずらに時間を必要とすることが多かった。また、仕様変更などに対しての冗長性、柔軟性に乏しかった。しかし、以上述べた手法を典型例とする本発明においては、新たな光接続へのフローの選択肢を有することで、設計の効率を上げることができると共に、仕様変更などに対しての冗長性が著しく向上する。
The method described above has the following merits.
In the conventional electricity-only design, the layout and wiring are redesigned many times until the specification is satisfied, and thus the layout and wiring often requires a lot of time. In addition, there was little redundancy and flexibility for changing specifications. However, in the present invention using the above-described method as a typical example, it is possible to increase design efficiency by having a flow option to a new optical connection, and to provide redundancy for specification changes and the like. Remarkably improved.

また、上記手法を典型例とする本発明の設計方法では、光回路と電子回路それぞれの最適設計に加え、光電融合回路の全体として、デバイスの配置や電気配線、さらには光接続の構成が最適化された設計を、比較的短時間で提供できる。また、電子回路の設計と光接続の設計を、交互に、時系列的に行うために、工程が直線的に進められて、設計フローの安定性に優れる。さらに、電子回路レイアウトの設計の部分は、一般的な電子回路設計ツールを用いることができ、これにより、本発明の設計手法は一般的な電子回路設計ツールとの適合性に優れる。 In addition, in the design method of the present invention using the above method as a typical example, in addition to the optimum design of the optical circuit and the electronic circuit, the arrangement of the devices, the electrical wiring, and the optical connection configuration as the whole of the photoelectric fusion circuit are optimum. A simplified design can be provided in a relatively short time. In addition, since the design of the electronic circuit and the design of the optical connection are alternately and time-sequentially performed, the process is linearly performed and the stability of the design flow is excellent. Furthermore, a general electronic circuit design tool can be used for the design portion of the electronic circuit layout, and thus the design method of the present invention is excellent in compatibility with a general electronic circuit design tool.

以下に具体的な実施例をあげて、本発明を説明する。ただし、本発明は、以下に示す実施例に限られるものではなく、上述の概念に含まれるものであれば、その構成、製法、シーケンス、ステップの追加、省略などの変更を行うことができる。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to the embodiments described below, and can be changed in configuration, manufacturing method, sequence, addition of steps, omission, etc., as long as they are included in the above concept.

「実施例1」
本実施例は、ハードウエアとして、再構成が可能な(リコンフィギュアラブル:Reconfigurable)光電融合回路を用い、この回路の自動設計に、上述の光電融合レイアウトの手法を適用した例である。再構成が可能な光電融合回路としては、図5に示すように、再構成可能な電子回路(FPGA)と後述する面状ないし2次元(2D)の光導波路を用いた光自由回路が混在した回路を用いた。
"Example 1"
In this embodiment, a reconfigurable photoelectric fusion circuit is used as hardware, and the above-described photoelectric fusion layout technique is applied to the automatic design of this circuit. As shown in Fig. 5, a reconfigurable optoelectronic circuit is a mixture of a reconfigurable electronic circuit (FPGA) and an optical free circuit using a planar or two-dimensional (2D) optical waveguide described later. A circuit was used.

FPGAをはじめとする再構成可能な電子回路においては、規模の増大と高集積化に伴い、特に、電気配線遅延の影響が大きくなり、設計最適化に要する時間、コストが大きくなる傾向がある。一方で、リアルタイムな再構成を必要とするシステムにおいては、より短時間での回路設計が望まれている。また、大規模化に向けて複数のFPGAを電気的に接続する手法が行われているが、チップ間の電気配線は固定であり、柔軟性に欠けるため、複数のチップに渡って再構成回路として機能させるには制限が大きかった。 In reconfigurable electronic circuits such as FPGAs, with the increase in scale and high integration, in particular, the influence of electrical wiring delay increases, and the time and cost required for design optimization tend to increase. On the other hand, in a system that requires real-time reconfiguration, circuit design in a shorter time is desired. In addition, there is a method to electrically connect multiple FPGAs to increase the scale, but the electrical wiring between chips is fixed and lacks flexibility, so a reconfigurable circuit spans multiple chips. As a result, the limit was large.

本実施例で用いる再構成可能な光電融合回路は、FPGA間を光自由回路で相互接続することでこれを解決している。光自由回路は、本質的には完全結合(各光ポート間で自由に光接続ができる結合特性)が可能であり、さらに、マルチキャスト伝送が可能であることなど、その接続自由度は著しく高い。これにより、FPGA間を光自由回路で接続して、複数のチップにまたがる再構成を自由度高く行うことができる。この様な光電融合回路の構成により、大規模であることに加え、高速性、柔軟性を兼ね備えた再構成回路となっている。さらに、この様な光電融合回路は、光接続を用いることで、チップ内配線のRC信号遅延やEMIの問題を緩和できるため、大規模で高速な再構成可能な回路を実現できる。 The reconfigurable optoelectronic circuit used in this embodiment solves this problem by interconnecting FPGAs with an optical free circuit. The optical free circuit is essentially capable of complete coupling (coupling characteristics that allow free optical connection between optical ports), and has a very high degree of freedom in connection, such as multicast transmission. Thereby, the FPGAs can be connected by an optical free circuit, and reconfiguration across a plurality of chips can be performed with a high degree of freedom. With such a configuration of the photoelectric fusion circuit, it is a reconfigurable circuit having high speed and flexibility in addition to a large scale. Furthermore, such an optoelectronic circuit can alleviate the RC signal delay and EMI problems of the in-chip wiring by using optical connection, so that a large-scale and high-speed reconfigurable circuit can be realized.

他方、光自由回路を有した光電融合回路においては、光接続の自由度が著しく高いという利点を有する一方で、自由度が高いゆえに選択肢が多くなり最適設計が難しくなる。この様な観点から、特に光自由回路を適用した光電融合回路においては、高度な設計手法が望まれる。こうした観点から、短時間で最適な設計を実現する手法を提供できる本発明の設計手法を、以下に詳述する再構成が可能な光電融合回路に適用することで、特に好ましい例が構成される。 On the other hand, an optoelectronic circuit having an optical free circuit has an advantage that the degree of freedom of optical connection is remarkably high. On the other hand, since the degree of freedom is high, there are many options and it is difficult to perform optimal design. From such a viewpoint, an advanced design technique is desired particularly in a photoelectric fusion circuit to which an optical free circuit is applied. From this point of view, a particularly preferable example is configured by applying the design method of the present invention that can provide a method for realizing an optimum design in a short time to a reconfigurable optoelectronic circuit described in detail below. .

<ハードウエア>
まず、本実施例において用いるハードウエア、すなわち、再構成可能な光電融合回路について図5、図6を用いて詳しく説明する。図5、図6は本実施例の回路基板を説明する模式図であり、図5は回路の平面的なレイアウトに対応していて、図6はその断面図である。図5、図6において、100は基板、101は2次元(2D)光伝送媒体(2D導波路)、102は光の出力と入力の少なくとも一方を行う光ポート、103は光伝送媒体101を伝播する伝播光、105は電気配線層、106は電気配線、107は再構成可能な電子デバイス、201は論理要素、205は論理ブロック(図6の構成が変更可能な電子デバイス107に相当する)、206は交差部、207は接続部、208は電気接続網であるマトリックス配線である。図5に示すように、再構成可能な電子回路205として40万ゲートのFPGAを複数(9個)搭載し、それらが電気配線106と光自由回路を成す光伝送媒体101で相互接続されている。
<Hardware>
First, hardware used in this embodiment, that is, a reconfigurable optoelectronic circuit will be described in detail with reference to FIGS. 5 and 6 are schematic views for explaining the circuit board of this embodiment. FIG. 5 corresponds to a planar layout of the circuit, and FIG. 6 is a sectional view thereof. 5 and 6, reference numeral 100 denotes a substrate, 101 denotes a two-dimensional (2D) optical transmission medium (2D waveguide), 102 denotes an optical port that performs at least one of light output and input, and 103 propagates through the optical transmission medium 101. Propagating light, 105 is an electrical wiring layer, 106 is an electrical wiring, 107 is a reconfigurable electronic device, 201 is a logical element, 205 is a logical block (corresponding to the electronic device 107 whose configuration in FIG. 6 can be changed), 206 is a crossing portion, 207 is a connection portion, and 208 is a matrix wiring which is an electrical connection network. As shown in FIG. 5, a plurality (nine) of 400,000-gate FPGAs are mounted as reconfigurable electronic circuits 205, and they are interconnected by an optical transmission medium 101 that forms an optical free circuit and electrical wiring 106. .

また、図6に記すように、FPGAと電気配線層105を有した電子モジュールと、2D導波路101と光ポート102を有した光モジュールが積層、接着されて、層構成をなしている。また、チップ107間を接続する電気配線106を有した電気配線層105が積層されて、コンパクトに実装されている。光伝送媒体101の層は任意の層数とすることができるが、本実施例においては1層とした。また、電気配線層105により、近接するFPGA間は32本の電気配線で接続されている。 Further, as shown in FIG. 6, an electronic module having an FPGA and an electric wiring layer 105 and an optical module having a 2D waveguide 101 and an optical port 102 are laminated and bonded to form a layer structure. In addition, an electrical wiring layer 105 having electrical wirings 106 for connecting the chips 107 is laminated and mounted in a compact manner. The number of layers of the optical transmission medium 101 can be any number, but in this embodiment, the number of layers is one. Further, the adjacent FPGAs are connected by 32 electrical wirings by the electrical wiring layer 105.

さらに、図6に示すように、光伝送媒体101を電気配線層105が挟む構成になっており、電気配線層105aと光伝送媒体101の界面付近に光ポート102を設置してある。基板100のサイズは3cm□である。また、図5に平面構成を示すように、FPGA205が9個([1,1]〜[3,3])配してあり、それぞれのFPGA205に対応して1個の光ポート102が配置されている。こうしてFPGA205は、光伝送媒体101に光信号を発信もしくは受信する機能を有する光ポート102に接続される(図5では光ポートは不図示)。 Further, as shown in FIG. 6, the optical transmission medium 101 is sandwiched between the electric wiring layers 105, and an optical port 102 is provided in the vicinity of the interface between the electric wiring layer 105a and the optical transmission medium 101. The size of the substrate 100 is 3 cm □. Further, as shown in FIG. 5, nine FPGA 205 ([1, 1] to [3, 3]) are arranged, and one optical port 102 is arranged corresponding to each FPGA 205. ing. Thus, the FPGA 205 is connected to the optical port 102 having a function of transmitting or receiving an optical signal to the optical transmission medium 101 (the optical port is not shown in FIG. 5).

上述した様に光伝送媒体101は2D光導波路の構成であり、ここでは、厚さ100μmのポリカーボネート(屈折率1.59)にクラッドとしてフッ素化ポリイミド(屈折率1.52程度)をコートしたものを用いる。この様に確立された光接続において、或るFPGA205から出力された電気信号は、光ポート102において光信号に変換され、光信号は光伝送媒体101である2D光導波路を伝播後、別の光ポート102において電気信号に変換され、別のFPGA205に入力される。 As described above, the optical transmission medium 101 has a configuration of a 2D optical waveguide. Here, a 100 μm thick polycarbonate (refractive index: 1.59) coated with fluorinated polyimide (refractive index of about 1.52) as a clad is used. In the optical connection thus established, an electrical signal output from one FPGA 205 is converted into an optical signal at the optical port 102, and the optical signal propagates through the 2D optical waveguide, which is the optical transmission medium 101, and then another optical signal. It is converted into an electrical signal at the port 102 and input to another FPGA 205.

この様にしてFPGA間は、電気配線と光自由回路の両方で接続されている。どちらを用いて信号伝達を行うかは、FPGA内部において接続端子を切り替えることで、選択することができる。 In this way, the FPGAs are connected by both electrical wiring and an optical free circuit. Which is used for signal transmission can be selected by switching the connection terminal inside the FPGA.

以上の様に、本実施例の光電融合回路は、電子回路(FPGA)107または205の内部構成を変更することに加えて、FPGA間の光接続を自由に変更することで回路全体の構成を変更することが可能である。すなわち、光自由回路を介したFPGA間の接続を再構成することができる。 As described above, in addition to changing the internal configuration of the electronic circuit (FPGA) 107 or 205, the photoelectric fusion circuit of this embodiment can be configured to freely change the optical connection between the FPGAs. It is possible to change. That is, the connection between the FPGAs via the optical free circuit can be reconfigured.

光自由回路の構成について更に説明する。
光自由回路とは、光をキャリアとし情報を伝達する回路であり、光伝送媒体101を介して光ポート102間で自由に情報の伝送形態を変更可能な回路である。本実施例において、光自由回路は、2次元導波路(面状の光導波路)101と光ポート102からなる。
The configuration of the optical free circuit will be further described.
An optical free circuit is a circuit that transmits information using light as a carrier, and is a circuit that can freely change the transmission form of information between optical ports 102 via an optical transmission medium 101. In this embodiment, the optical free circuit includes a two-dimensional waveguide (planar optical waveguide) 101 and an optical port 102.

光自由回路においては、行おうと思えば2次元導波路の任意の位置に光ポートを配置することができ、任意の点に配した光ポートから任意の光ポートに2次元的に光データを送信することができる。例えば、図11のように光伝送媒体101の面内にわたり、任意の放射角104で光103を伝播させることができる。ただし、本実施例においては、9つの光ポート102が予め位置を固定して配置されたものを用いている。それぞれの光ポートは、他のすべての光ポートに光信号をブロードキャスト伝送可能である。先に述べたように、光ポート102において、FPGA
107または205からの信号が光信号に変換され、光信号は光伝送媒体101を伝播後、別の光ポート102において電気信号に変換され、別のFPGA107または205に入力される。
In an optical free circuit, an optical port can be arranged at an arbitrary position of a two-dimensional waveguide if it is desired to transmit it, and optical data is transmitted two-dimensionally from an optical port arranged at an arbitrary point to an arbitrary optical port. can do. For example, the light 103 can be propagated at an arbitrary radiation angle 104 over the plane of the optical transmission medium 101 as shown in FIG. However, in the present embodiment, nine optical ports 102 in which positions are fixed in advance are used. Each optical port can broadcast an optical signal to all other optical ports. As mentioned earlier, at the optical port 102, the FPGA
A signal from 107 or 205 is converted into an optical signal. The optical signal propagates through the optical transmission medium 101, is converted into an electrical signal in another optical port 102, and is input to another FPGA 107 or 205.

光ポート102は、光信号を発信もしくは受信する機能を有する。すなわち、電気信号を光信号に変換する光出力部、もしくは、光信号を電気信号に変換する光入力部、もしくはその両方を有している。発信を担う光ポートの光出力部である発光素子から出射された光は、光伝送媒体101を伝播し、受信を担う光ポートの光入力部である受光素子に入力される。受信を担う光ポートで信号を電気信号に変換されることで、光ポート102から光ポート102への信号伝送がなされ、光回路が構成される。 The optical port 102 has a function of transmitting or receiving an optical signal. That is, it has an optical output unit that converts an electrical signal into an optical signal, an optical input unit that converts an optical signal into an electrical signal, or both. The light emitted from the light emitting element that is the light output unit of the optical port responsible for transmission propagates through the optical transmission medium 101 and is input to the light receiving element that is the light input part of the optical port responsible for reception. By converting the signal into an electrical signal at the optical port responsible for reception, signal transmission from the optical port 102 to the optical port 102 is performed, and an optical circuit is configured.

光出力部には、例えば、面発光レーザが用いられ得る。具体的には、光ポート102に入力されたFPGA107または205のロジック信号(例えば3.3V)を、発光素子に順バイアスとなるように印加することで、電気信号は光信号に変換される。ここでは、発光素子として0.85μm帯面発光レーザ(VCSEL)を用いる。標準的なVCSELの特性は、駆動電流3.0mAにおいて、光出力3mWとなっている。 For the light output unit, for example, a surface emitting laser can be used. Specifically, an electrical signal is converted into an optical signal by applying a logic signal (for example, 3.3 V) of the FPGA 107 or 205 input to the optical port 102 to the light emitting element so as to be forward biased. Here, a 0.85 μm band emitting laser (VCSEL) is used as the light emitting element. Standard VCSEL characteristics are 3mW optical output at a drive current of 3.0mA.

さらに、光ポート102は、図11に示すように、様々な面内放射角、放射方向で、伝播が可能なように構成してある。これを実現するために、光ポート102と光伝送媒体101を光学的に結合する光結合器301として、図12(a)に示すような4角錐状のミラーを用いることができる。ここでは、光出力部305の発光素子306からの光303は角錐ミラー301の上方向から照射され、横方向に反射されて光伝送媒体101に結合する。図12(b)のように、発光素子306からの光が角錐301の1斜面の光照射位置302に照射される場合には、ほぼ90°の面内放射角で光304の伝播が実現され、図12(c)のように4斜面に照射される場合には360°の面内放射角で光304の伝播がなされる。2、3斜面であれば、それぞれ180°、270°となる。角錐斜面は拡散面になっているため、ほぼ放射角の範囲に渡って均一な光が伝播される。 Furthermore, as shown in FIG. 11, the optical port 102 is configured to be able to propagate at various in-plane radiation angles and radiation directions. In order to realize this, a quadrangular pyramid-shaped mirror as shown in FIG. 12A can be used as the optical coupler 301 for optically coupling the optical port 102 and the optical transmission medium 101. Here, the light 303 from the light emitting element 306 of the light output unit 305 is irradiated from above the pyramid mirror 301, reflected in the lateral direction, and coupled to the optical transmission medium 101. As shown in FIG. 12 (b), when the light from the light emitting element 306 is irradiated to the light irradiation position 302 on one slope of the pyramid 301, the propagation of the light 304 is realized with an in-plane radiation angle of approximately 90 °. When the four inclined surfaces are irradiated as shown in FIG. 12 (c), the light 304 is propagated at an in-plane radiation angle of 360 °. For 2 and 3 slopes, they are 180 ° and 270 °, respectively. Since the pyramid slope is a diffusing surface, uniform light is propagated over a range of radiation angles.

図12の例では、角錐ミラー301の上方に、例えば、それぞれの斜面に対して1つと中央に1つの5つの発光素子306a,306b,306c,306d,306xを配し、各デバイスからの光がそれぞれの斜面に照射されるように配置してある。この様な構成により、発光素子を選択することで放射角を設定できる。例えば、中央の発光素子306xを用いれば、360°全ての方向に、306a〜dのうちの1つを選べば、定められた90°の方向に、2つを選べば180°の方向に、3つを選べば270°の方向に、4つを選べば360°の方向に伝播させることができる。この様に、光ポート102に複数の発光素子を配し、駆動する発光素子を選択することで、放射角、放射方向を切り替えることができる。発光素子の選択はFPGA107または205において行うことができる。 In the example of FIG. 12, five light emitting elements 306a, 306b, 306c, 306d, and 306x are arranged above the pyramid mirror 301, for example, one for each inclined surface and one for the center. It is arranged to irradiate each slope. With such a configuration, the emission angle can be set by selecting a light emitting element. For example, if the center light emitting element 306x is used, if one of 306a to d is selected in all directions of 360 °, the direction of 90 ° is determined if two are selected, and the direction of 180 ° is selected if two are selected. If you select three, you can propagate in the direction of 270 °, and if you select four, you can propagate in the direction of 360 °. In this manner, by arranging a plurality of light emitting elements in the optical port 102 and selecting the light emitting element to be driven, the radiation angle and the radiation direction can be switched. The light emitting element can be selected in the FPGA 107 or 205.

ここでは、角錐ミラーを用い、放射角および放射方向が90度単位で選別可能な光ポートの例を示したが、これに限られるものでない。実質的に360°全方向にブロードキャストできたり、発光素子の放射角相当でなるべく小さな放射角でビーム状の伝播を実現できたり、さらには様々な方向の伝播などを実現できる光ポートを用いてもよい。 Here, an example of an optical port in which a pyramid mirror is used and a radiation angle and a radiation direction can be selected in units of 90 degrees is shown, but the present invention is not limited to this. Even if an optical port that can broadcast in almost all 360 ° directions, can realize beam-like propagation with a radiation angle as small as possible corresponding to the radiation angle of the light emitting element, and can also propagate in various directions, etc. Good.

光伝送媒体101を伝播してくる光信号は、光ポート102の受光素子に取り込まれて電子信号に変換される。受光素子としては、Si-PINフォトダイオードを用いることができ、これは電子回路107または205に接続される。変換された電気信号は、入力電気信号として近接するLSIなどの電子回路107または205内部に取り込まれ処理される。この際、受光素子と共に電気信号を増幅するプリアンプを集積していれば、CMOSコンパチブルの電圧に復元することができる。また、受光部は円錐形状の光結合部(図12の光結合器301参照)を用いることで、2D光導波路101の360°全方位から光を受光可能にもできる。この様に光ポートと2D光導波路を適用して、この導波路内に光を自由に伝播させることで、光自由回路の機能、すなわち光ポート間の任意の光接続が可能となる。 The optical signal propagating through the optical transmission medium 101 is taken into the light receiving element of the optical port 102 and converted into an electronic signal. As the light receiving element, a Si-PIN photodiode can be used, which is connected to the electronic circuit 107 or 205. The converted electric signal is taken into an electronic circuit 107 or 205 such as an LSI nearby as an input electric signal and processed. At this time, if a preamplifier for amplifying an electric signal is integrated with the light receiving element, the voltage can be restored to a CMOS compatible voltage. Further, by using a conical optical coupling section (see the optical coupler 301 in FIG. 12) as the light receiving section, it is possible to receive light from all 360 ° directions of the 2D optical waveguide 101. Thus, by applying an optical port and a 2D optical waveguide and allowing light to freely propagate in the waveguide, the function of the optical free circuit, that is, an arbitrary optical connection between the optical ports becomes possible.

ここでは2D光導波路の360°全方位から光を受光できる光ポートの例を示したが、或る限られた方位からの光を受光する部位を複数設け、先の発信用光ポートと同様な手法で受光部を選択することで、受信する信号を選別してもよい。 Here, an example of an optical port that can receive light from all directions of 360 ° of a 2D optical waveguide has been shown. However, a plurality of parts that receive light from a limited direction are provided, and it is the same as the previous outgoing optical port. A signal to be received may be selected by selecting a light receiving unit using a technique.

本実施例においては、上述したように、発信光ポートからの光信号の放射角や伝播方向を変更して送信先を選択したり、受信光ポートにおいて、光信号の受信する方向を変更することで、回路接続を変更(再構成)する。他にも、受信光ポートにおいてデータを選別することで、回路の再構成を行うこともできる。例えば、発信光ポートは、情報をパケット信号としてアドレスなどを付与してブロードキャスト送信し、そのアドレスを受信光ポートで選別することで、所望の受信光ポートへ情報を伝送できる。 In the present embodiment, as described above, the transmission angle is selected by changing the radiation angle and propagation direction of the optical signal from the transmission optical port, or the reception direction of the optical signal is changed at the reception optical port. Then, the circuit connection is changed (reconfigured). In addition, it is possible to reconfigure the circuit by selecting data at the reception optical port. For example, the transmission optical port can transmit information to a desired reception optical port by giving information as a packet signal and broadcast-transmitting the information, and selecting the address by the reception optical port.

この様にして、光自由回路は、本質的に、光ポートで双方向の完全結合を実現することができる回路である。さらに1:Nのマルチキャスト通信や、N:Mの通信なども実現可能である。さらに、これらの接続の自由な変更(再構成)が可能であり、1対1、1:NやN:M伝送の自由な切り替え(再構成)が可能となる。本実施例の光自由回路では、光ポート間のデータ転送速度は、最大1Gbps、典型的には500Mbpsである。 In this way, the optical free circuit is essentially a circuit capable of realizing full bidirectional coupling at the optical port. Further, 1: N multicast communication, N: M communication, and the like can be realized. Furthermore, these connections can be freely changed (reconfigured), and one-to-one, 1: N or N: M transmission can be freely switched (reconfigured). In the optical free circuit of this embodiment, the data transfer rate between the optical ports is 1 Gbps at maximum, typically 500 Mbps.

ここで、光自由回路に用いる光導波路として、ライン導波路や自由空間接続ではなく、2D導波路が好ましい理由を記しておく。まず、光ファイバやライン導波路を用いた光回路を用いることも考えられるが、固定したライン配線となるため、配線の自由度に関しては劣ることになる。この構成で光回路の再構成を実現するには、多くの光スイッチを必要とするなど困難が伴う。さらには、線状光導波路は、数ミクロンから数十ミクロンのサイズで光軸合わせが必要で、それは困難である。また、光導波路に微細加工が必要で、作製が難しい。 Here, the reason why the 2D waveguide is preferable as the optical waveguide used in the optical free circuit, not the line waveguide or the free space connection will be described. First, an optical circuit using an optical fiber or a line waveguide may be used. However, since the line wiring is fixed, the degree of freedom of wiring is inferior. Realizing reconfiguration of an optical circuit with this configuration involves difficulties such as the need for many optical switches. Furthermore, the linear optical waveguide needs to be aligned with the optical axis in a size of several microns to several tens of microns, which is difficult. In addition, the optical waveguide needs to be finely processed and is difficult to manufacture.

他方、2D導波路を適用することで、所望の任意位置への光デバイス(発光素子や受光素子)の実装が可能となり、任意の位置の間での情報伝達が可能となる。さらには、光デバイスと導波路層の光結合に際し、光学的な位置合わせが容易になる。この様に単純な構成であるため簡易に回路基板を形成することができ、低コスト化が可能である。さらに、後述するように、2D光導波路を適用した光自由回路では、基本的に光入出力部である光ポートの制御のみで光回路の再構成が可能である。 On the other hand, by applying the 2D waveguide, an optical device (light emitting element or light receiving element) can be mounted at a desired arbitrary position, and information can be transmitted between arbitrary positions. Furthermore, optical alignment is facilitated in optical coupling between the optical device and the waveguide layer. Because of such a simple configuration, a circuit board can be easily formed, and the cost can be reduced. Furthermore, as will be described later, in an optical free circuit to which a 2D optical waveguide is applied, an optical circuit can be reconfigured basically only by controlling an optical port that is an optical input / output unit.

一方で、ライン導波路は高速な信号伝達が可能なため、2D光導波路内に埋め込んで所定の固定接続を担わせてもよい。例えば、図13に示すように、離れたチップ107間の接続にライン導波路108を用意してもよい。光伝送媒体として、自由空間に光を伝播させる方式も提案されているが、この方式は、配線自由度が高いが、サイズが大きくなってしまうという課題がある。2D光導波路を用いた光自由回路を使用した構成は、薄型で高密度に実装がなされた回路基板を実現できる。 On the other hand, since the line waveguide is capable of high-speed signal transmission, it may be embedded in a 2D optical waveguide to carry out a predetermined fixed connection. For example, as shown in FIG. 13, a line waveguide 108 may be prepared for connection between distant chips 107. As an optical transmission medium, a method of propagating light in free space has been proposed. However, this method has a problem that the wiring size is high but the size becomes large. A configuration using an optical free circuit using a 2D optical waveguide can realize a thin and high-density circuit board.

上述の再構成可能な光電融合回路は、FPGA内部の回路構成に加え、光自由回路における光接続を再構成可能であるが、これらの再構成を担う情報をコンフィギュレーションデータと呼ぶこととする。これは、前で説明した光電融合回路の設計により出力される情報である。 The above-described reconfigurable optoelectronic circuit can reconfigure the optical connection in the optical free circuit in addition to the circuit configuration inside the FPGA. The information responsible for the reconfiguration will be referred to as configuration data. This is information output by the design of the photoelectric fusion circuit described above.

本実施例の再構成可能な光電融合回路は、外部よりコンフィギュレーションデータを読み込んで、回路全体の再構成を行うことができる。コンフィギュレーションデータを書き換えることで、FPGA内の回路の設計を変更して、電子回路(FPGA内部、FPGA間電気接続)の再構成がなされ、さらに、光ポートの選択など光自由回路を介したFPGA間の接続変更(再構成)がなされる。より具体的には、コンフィギュレーション情報を基に各光ポートにおいて放射角と放射方向などを変更して、光回路が再構成される。 The reconfigurable optoelectronic circuit of this embodiment can read configuration data from the outside and reconfigure the entire circuit. By rewriting the configuration data, the design of the circuit inside the FPGA is changed and the electronic circuit (inside the FPGA and the electrical connection between the FPGAs) is reconfigured. In addition, the FPGA via the optical free circuit such as optical port selection The connection is changed (reconfigured). More specifically, the optical circuit is reconfigured by changing the radiation angle and the radiation direction at each optical port based on the configuration information.

また、再構成においては、回路全体に渡り再構成してもよいし、部分的に再構成してもよい。同様な機能を満たせるのであれば、部分的な再構成の方が高速な再構成が実現でき、より好ましい。 In the reconfiguration, the entire circuit may be reconfigured or may be partially reconfigured. If similar functions can be satisfied, partial reconfiguration is more preferable because high-speed reconfiguration can be realized.

<設計手法>
次に、本実施例において上述の再構成可能な光電融合回路に適用した設計手法について述べる。この設計手法では、図2に示すように、要求仕様20に基づいて、システム設計21、論理設計22を行い、ゲートレベルのネットリスト10を出力する。アプリケーションとしては、ビデオ信号のデコーダに画像処理の機能を追加した内容である。論理設計22においては、前述した様にハードウェア記述言語を用いてRTLで記述し、論理合成ツールを用いて論理合成を行い、ゲートレベルのネットリスト10を得る。
<Design method>
Next, a design method applied to the above-described reconfigurable optoelectronic circuit in this embodiment will be described. In this design method, as shown in FIG. 2, a system design 21 and a logic design 22 are performed based on a required specification 20, and a net list 10 at a gate level is output. The application includes contents obtained by adding an image processing function to a video signal decoder. In the logic design 22, as described above, it is described in RTL using a hardware description language, and logic synthesis is performed using a logic synthesis tool to obtain a gate level netlist 10.

次に、このネットリスト10を基に、本発明に特徴的な光電融合レイアウト設計23を行う。ここでは、図7に示す光電融合回路設計装置を用いて、設計を行った。この光電融合回路設計装置は、入出力手段、記憶手段81、設計手段82、制御手段83を有する。 Next, based on the netlist 10, a photoelectric fusion layout design 23 characteristic of the present invention is performed. Here, the design was performed using the optoelectronic circuit design apparatus shown in FIG. This optoelectronic circuit design device has input / output means, storage means 81, design means 82, and control means 83.

記憶手段81は、上記の如く得られたネットリストや各種設計用パラメータ、設計結果、設計途中結果、設計時間、要求仕様としての機能仕様や設計制約などを記憶するための部位である。入出力手段は、上述のデータを外部から入力することを可能にするとともに、設計結果、評価結果などを外部に出力するための手段である。設計手段82は、電子回路レイアウト設計手段(配置手段、配線手段を含む)、光接続割り当て手段、光接続設計手段、設計評価手段を有する。また、制御手段83は、設計手段82の全体の制御を行う。本実施例においては、設計手段82、制御手段83は、一般的な計算装置にプログラム(ソフトウエア)として実装されている。 The storage means 81 is a part for storing the net list obtained as described above, various design parameters, design results, intermediate design results, design time, functional specifications as required specifications, design constraints, and the like. The input / output means is a means for allowing the above-described data to be input from the outside and outputting design results, evaluation results, and the like to the outside. The design means 82 includes electronic circuit layout design means (including arrangement means and wiring means), optical connection allocation means, optical connection design means, and design evaluation means. The control means 83 controls the entire design means 82. In the present embodiment, the design means 82 and the control means 83 are implemented as programs (software) in a general computing device.

上述の設計手段82を適宜用い、以下に記す設計を行う。図3(a)は本実施例で用いた光電融合レイアウト設計のフローを示す図である。まず、1回目の電子回路のレイアウト設計を行う。レイアウト設計として、配置配線、さらに回路解析を行う。ここでは、光接続を用いないという制約のもとに、電気配線のみを用いて設計を行う。配置のための手法としてはミンカット法、配線には、チャンネル配線法を用いる。また、配置配線に用いる時間は最大3分とし、この時間を超えた際には、暫定的な結果で次のステップに進むようになっている。電子回路解析としては、配線自身の配線抵抗及び配線容量などにより各ネットにおける信号の遅延値を計算し、その遅延値を基にタイミング解析を行う。さらに消費電力の見積もりがなされる。   The design described below is performed using the design means 82 as appropriate. FIG. 3 (a) is a diagram showing a flow of optoelectronic layout design used in this embodiment. First, the first electronic circuit layout design is performed. As layout design, place and route, and circuit analysis. Here, the design is performed using only electric wiring under the restriction that no optical connection is used. A min cut method is used as a method for arrangement, and a channel wiring method is used for wiring. Also, the maximum time for placement and routing is 3 minutes, and when this time is exceeded, the process proceeds to the next step with provisional results. As the electronic circuit analysis, a delay value of a signal in each net is calculated from the wiring resistance and wiring capacitance of the wiring itself, and timing analysis is performed based on the delay value. In addition, power consumption is estimated.

次に、設計評価を行う。本実施例においては、要求仕様に基づき、以下の評価基準を設定している。
第1の評価基準:動作周波数が50MHz以上であること。
第2の評価基準:消費電力が0.8W以下であること。
設計結果が評価基準を満たさない場合、判断Aとして、光接続のフローへと進み、設計の改善を目指す。また、両方の評価基準を満たした(yes)場合、判断Bとしてレイアウト情報を出力し、設計を終了するとともに、光接続を用いなかったことを出力する。この場合、ハードウエアを有効利用することを鑑み、設計者は、評価基準をさらに高くして、再度、設計を行うことが好ましい。ただし、本実施例の1回目の設計では、すなわち、電子回路のみの設計では、仕様を満たした結果が得られなかった。
Next, design evaluation is performed. In this embodiment, the following evaluation criteria are set based on the required specifications.
First evaluation criterion: The operating frequency is 50 MHz or higher.
Second evaluation standard: Power consumption is 0.8 W or less.
If the design result does not satisfy the evaluation criteria, the process proceeds to the optical connection flow as decision A, and aims to improve the design. If both evaluation criteria are satisfied (yes), layout information is output as decision B, the design is terminated, and the fact that no optical connection is used is output. In this case, in view of effective use of hardware, it is preferable for the designer to design again with a higher evaluation criterion. However, in the first design of this example, that is, in the design of only the electronic circuit, a result satisfying the specifications was not obtained.

設計評価において判断Aの場合、光接続生成のステップに移行するが、移行する前にレイアウト結果、遅延計算などの結果は、保存され、以降のステップで使用される。ここでは、ネットリストの一部を光接続に割り当て、光接続ネット、電子ネットを生成する。 In the case of determination A in the design evaluation, the process proceeds to the optical connection generation step. Before the transition, the layout result, the delay calculation result, and the like are stored and used in the subsequent steps. Here, a part of the net list is assigned to the optical connection, and an optical connection net and an electronic net are generated.

本実施例においては、先の解析結果(電気配線の遅延結果など)を踏まえて、指針として、以下の優先順位で光接続に割り当てる。番号の小さな値を高い優先順位とする。
指針1:高Fan-outを有したノード(ネットの開始点)に接続されたネットを光接続に割り当てる。
指針2:高Fan-inを有したノードに接続されたネットを光接続に割り当てる。
指針3:同じ始点ノードと終点ノードを有したネットを複数有する場合、すなわち並行電気配線の部分を光接続に割り当てる。
指針4:電気配線遅延の大きいネットを光接続に割り当てる。
指針5:高速な信号を伝送するネットを光接続に割り当てる。
指針6:配線距離が長いネットを光接続に割り当てる。
指針7:(ノード間の直線距離)/(配線道のり)の大きいネットを光接続に割り当てる。
In the present embodiment, based on the previous analysis results (such as electrical wiring delay results), the optical connections are assigned with the following priorities as guidelines. A low number is assigned a high priority.
Guideline 1: Assign a net connected to a node (start point of a net) with a high Fan-out to an optical connection.
Guideline 2: Assign nets connected to nodes with high Fan-in to optical connections.
Guideline 3: When there are a plurality of nets having the same start point node and end point node, that is, the portion of the parallel electric wiring is assigned to the optical connection.
Guideline 4: Assign a net with a large electrical wiring delay to the optical connection.
Guideline 5: Assign a high-speed signal transmission network to the optical connection.
Guideline 6: Assign a net having a long wiring distance to the optical connection.
Guideline 7: Assign a net having a large (straight distance between nodes) / (wiring path) to the optical connection.

光自由回路を適用した光電融合回路の設計においては、指針1、2の内容を高い優先順位に用いることが、ハードウエア(光自由回路)の特徴を生かした設計を得る観点からより好ましい。他にも、長い並行電気配線はクロストークなどの問題が生じやすいので、これらを優先的に光接続に割り当てるのも好ましい。優先順位の低い指針ほど、トライアル回数がより進んだ光ネット割り当て工程で指針として採用されることになる。 In the design of a photoelectric fusion circuit to which an optical free circuit is applied, it is more preferable to use the contents of the guidelines 1 and 2 with high priority from the viewpoint of obtaining a design that takes advantage of hardware (optical free circuit). In addition, since problems such as crosstalk are likely to occur in long parallel electric wirings, it is also preferable to preferentially assign these to optical connections. A guideline with a lower priority is adopted as a guideline in the optical network assignment process in which the number of trials is advanced.

次に、光接続の設計、解析を行う。ここでは、割り当てられた光ネットに対して送信用光ポート、受信用光ポートの選定を行い、さらに送信用光ポートにおいてどの様な態様で光を伝送するか、どの様な光放射角で光を伝達させるかを決める。本実施例においては、受信用光ポートについてはどちらの方向からの光を受光するかを選択する機能を有していないが、この様な機能を有しているハードを用いる場合は、これを選択することもできる。 Next, design and analysis of the optical connection is performed. Here, the optical port for transmission and the optical port for reception are selected for the assigned optical network, and the light transmission angle and the light emission angle are determined in what manner the light is transmitted in the optical port for transmission. Decide what you want to communicate. In this embodiment, the receiving optical port does not have a function of selecting which direction the light is received from. However, when hardware having such a function is used, this is used. You can also choose.

光ポートの選択は、レイアウトにおいて、ネットの送信端の位置に近い光ポートを選択する。放射方向、放射角の選択、すなわち、図12において、どの発光素子306を用いるかについては、受信を行う光ポートの位置を鑑みて、最も効果的になるように選択する。 The optical port is selected by selecting an optical port close to the position of the transmission end of the net in the layout. The selection of the radiation direction and the radiation angle, that is, which light emitting element 306 is used in FIG. 12, is selected so as to be most effective in view of the position of the optical port for reception.

また、必要であれば光ポートの周辺に新たにレジスタ、フリップフロップ、シリアライザ、デシリアライザなどの電子回路の追加がなされる。この際には、これらの追加内容が、電子ネットに追加される。例えば、パラレル電気配線の部分を光接続に割り当てた際には、送信側の光ポートにはシリアライザ、受信側の光ポートにはデシリアライザを追加することなどが考えられる。 If necessary, electronic circuits such as registers, flip-flops, serializers, and deserializers are newly added around the optical port. At this time, these additional contents are added to the electronic net. For example, when the parallel electrical wiring portion is assigned to the optical connection, a serializer may be added to the transmission side optical port, and a deserializer may be added to the reception side optical port.

光接続の解析としては、光接続に用いられる光量の解析、光量解析に基づいた伝送レート解析、遅延解析などが行われる。これらにより、光接続が所望のデータ伝送を実現可能なことを確認後、光接続の設計データを保存する。また、光ネットに対して光接続の設計がうまくいかない場合は、光ネットの選択を変更することも可能である。 As the analysis of the optical connection, an analysis of the light amount used for the optical connection, a transmission rate analysis based on the light amount analysis, a delay analysis, and the like are performed. Thus, after confirming that the optical connection can achieve the desired data transmission, the optical connection design data is stored. In addition, if the optical connection design for the optical network is not successful, the selection of the optical network can be changed.

引き続き、2回目の電子回路レイアウトの設計を行う。この際には、前回と比べて、ネットの一部が光接続に割り当てられているため、その部分の電子ネットが減少している。一方で、光ポートという部品の増加、光ポートまでの配線や電子回路の追加がなされている。これにより電子回路レイアウト設計の結果は、前回と異なったものになる。また、タイミング解析においては、電気ネットの遅延結果と、光ネット(追加される部分も含めて)の両方を考慮しての解析がなされる。 Subsequently, the second electronic circuit layout is designed. At this time, since a part of the net is assigned to the optical connection, the electronic net of the part is reduced compared to the previous time. On the other hand, the number of parts called optical ports has been increased, and wiring and electronic circuits to the optical ports have been added. As a result, the result of the electronic circuit layout design becomes different from the previous one. In the timing analysis, analysis is performed in consideration of both the delay result of the electric net and the optical net (including the added portion).

次に、電子回路レイアウト設計の2回目を終え、2回目の設計評価を行う。先に記した設計評価と同様に、実施することができる。すなわち、判断Aの場合には、光接続のフローへと進む。判断Bの場合には、レイアウト情報を出力し、設計を終了する。ただし、2回目以降においては、以下のように前回の結果との比較を組み合わせて、判断基準を加える(図3(b)参照)。
・前回と比べ結果が改善しており、仕様を満たす場合は判断Aとする。
・前回と比べ結果が改善しており、仕様を満たさない場合も判断Aとする。
・前回と比べ結果が悪化しているが、仕様を満たさない場合は、判断Aとする。
・前回と比べ結果が悪化しており、仕様を満たす場合は、判断Bとして、前回の結果を採用して設計を終了する。
ここで(動作周波数/消費電力)の値が大きくなった場合を改善、小さくなった場合を悪化とした。
Next, the second time of the electronic circuit layout design is finished, and the second design evaluation is performed. Similar to the design evaluation described above, it can be implemented. That is, in the case of determination A, the process proceeds to the optical connection flow. In the case of determination B, the layout information is output and the design ends. However, from the second time onward, the following criteria are added by combining the comparison with the previous results as follows (see Fig. 3 (b)).
・ If the result is improved compared to the previous time and meets the specifications, it will be judged as A.
・ If the result is improved compared to the previous time and does not meet the specifications, it is also judged as A.
・ If the result is worse than the previous time but does not meet the specifications, it is judged as A.
-When the result is worse than the previous time and the specification is satisfied, as the decision B, the previous result is adopted and the design is finished.
Here, the case where the value of (operating frequency / power consumption) became large was improved, and the case where the value became small was made worse.

引き続き行う2回目以降の光ネットの割り当てにおいては、前回の設計評価と比べて、結果が改善している場合には、先の光ネットの割り当てを採用し、それに新たに光ネットを追加する。一方で、前回に比べて結果が悪化している場合は、前回割り当てたネットを削除し、再度、光接続の割り当てへ進み、別のネットを光に接続することを試みる。ここで、割り当ての指針としては1回目と同様なものを用いる。 In the second and subsequent optical network assignments to be performed, if the result is improved as compared with the previous design evaluation, the previous optical network assignment is adopted, and a new optical network is added thereto. On the other hand, if the result is worse than the previous time, the previously assigned net is deleted, the process proceeds to the optical connection assignment again, and an attempt is made to connect another net to the light. Here, the same allocation guidelines as those used for the first time are used.

この様なフローを繰り返し行うことで、徐々に設計を良質なものへと、改良することができる。すなわち、ネットの一部を光接続に割り当てた後に、電子回路のレイアウトを行い、評価するというフローを何度も行い、より最適な設計を実現できる。また、例えば、後記の実施例2の様に、10回以上繰り返しても設計評価が良くならない場合には、設計を終了するようにしてもよい。 By repeating such a flow, the design can be gradually improved to a high quality. That is, after allocating a part of the net to the optical connection, the electronic circuit is laid out and evaluated many times, and a more optimal design can be realized. Further, for example, as in Example 2 described later, when the design evaluation is not improved even after repeating 10 times or more, the design may be terminated.

下表は、本実施例の設計方法を用いて設計した結果(含む途中結果)の一例を記したものである。
設計1は、第1回目の電子回路設計を終えた後の途中結果では、動作速度と消費電力ともに仕様(50MHz以上であること、0.8W以下であること)を満たしていないことが分かる。
設計1aは、光接続を用い、2回目の設計評価を終えた後の途中結果である。動作速度が向上し、ゲート数が少なくなっていることが分かる
設計1bは、最終的な設計結果である。設計評価のステップを60回繰り返した後の結果である。動作速度、消費電力ともに、仕様を満たしていることが分かる。
設計2は、設計1で実装したアプリに新たな画像処理アルゴリズムを追加した例である。ここでは、設計1に用いた回路は修正せずに、新たな部分を追加しただけである。
設計2aは、設計2の状態を初期状態として、光ネットの割り当て、光設計、電子回路レイアウト設計の繰り返しを行うことで回路に改善を施し、得た結果である。
使用ゲート数 使用光ポート数 動作速度 消費電力
設計1 200万 0 25MHz 0.9W
設計1a 100万 3 100MHz 0.85W
設計1b 120万 5 130MHz 0.6W
設計2 160万 4 95MHz 0.65W
設計2a 150万 7 110MHz 0.75W
The table below shows an example of results (including intermediate results) designed using the design method of this example.
Design 1 shows that the operation speed and power consumption do not satisfy the specifications (50 MHz or more, 0.8 W or less) after the first electronic circuit design is completed.
Design 1a is an intermediate result after the second design evaluation using optical connection. Design 1b, which shows that the operating speed is improved and the number of gates is reduced, is the final design result. It is a result after repeating the step of design evaluation 60 times. It can be seen that both the operating speed and power consumption meet the specifications.
Design 2 is an example in which a new image processing algorithm is added to the application implemented in design 1. Here, the circuit used in the design 1 is not modified, and only a new part is added.
The design 2a is a result obtained by improving the circuit by repeating the assignment of the optical net, the optical design, and the electronic circuit layout design with the state of the design 2 as an initial state.
Number of gates used Number of optical ports used Operating speed Power consumption design 1 2 million 0 25MHz 0.9W
Design 1a 1 million 3 100MHz 0.85W
Design 1b 1.2 million 5 130MHz 0.6W
Design 2 1.6 million 4 95MHz 0.65W
Design 2a 1.5 million 7 110MHz 0.75W

上の表から、アルゴリズム追加にともない、仕様に対して不十分になってしまったが、本実施例の手法で設計改善をはかることで、仕様を満足するものにすることができたことが分かる。この様に、本実施例においては、要求仕様を変更することで、設計の変更がなされ、それに基づいて、異なる設計結果を出力することを確認できた。特に、搭載するアルゴリズムや仕様の変更に対して、柔軟に設計変更ができる。 From the above table, it can be seen that the specification has been insufficient due to the addition of the algorithm, but it was possible to satisfy the specification by improving the design with the method of this example. . As described above, in this embodiment, it was confirmed that the design was changed by changing the required specification, and different design results were output based on the change. In particular, design changes can be made flexibly in response to changes in installed algorithms and specifications.

本実施例の設計方法では、光回路と電子回路それぞれの最適設計に加え、光電融合回路の全体として、デバイスの配置や電気配線、さらには光接続の構成の最適化設計を、比較的短時間で、提供することができた。また、本実施例の設計方法では、設計を途中で緊急停止しても、その時点で最良の結果を出力できる。さらに、本実施例においては、電子回路レイアウト設計は、一般的な設計に比べて負荷の軽いもの(プログラム実行時間の短いプログラム)を用いても、良好な設計結果が得られた。 In the design method of the present embodiment, in addition to the optimum design of the optical circuit and the electronic circuit, the optimization design of the device arrangement, the electrical wiring, and the configuration of the optical connection as a whole of the photoelectric fusion circuit is performed in a relatively short time. I was able to provide it. In the design method of the present embodiment, the best result can be output at that point even if the design is urgently stopped. Furthermore, in this embodiment, even when an electronic circuit layout design uses a lighter load (a program with a short program execution time) than a general design, a good design result was obtained.

さらに、この様にして設計された光電融合回路は、図5、図6に例示する様なハードウエアの性能を最大限に生かした設計がなされており、コストパフォーマンスが高い。光自由回路を有した光電融合回路においては、光接続の自由度が著しく高いという利点を有する一方で、自由度が高いゆえに選択肢が多くなり最適設計が難しくなる。しかし、上述の様な設計方法を用いることで、十分に良好な設計を行うことができる。 Furthermore, the photoelectric fusion circuit designed in this way is designed to make the best use of the hardware performance as illustrated in FIGS. 5 and 6, and has high cost performance. An optoelectronic circuit having an optical free circuit has the advantage that the degree of freedom of optical connection is remarkably high. On the other hand, since the degree of freedom is high, there are many choices and it is difficult to perform optimal design. However, a sufficiently good design can be performed by using the design method as described above.

ところで、本実施例においては、再構成可能な電子回路としてFPGAを用いたが、特にこれに拘るものではない。再構成可能な電子回路とは、図5に示すように、ロジック機能を変更可能な論理要素201と、それらの相互接続を変更可能な電気接続網からなる回路であればよい。論理要素201としては、実現したい論理関数に関する入出力の真理値表をRAM形式で持ち、入力の組み合わせに対して出力信号を出すLUT(ルックアップテーブル)が例として挙げられる。また、AND、NAND、OR、NOR、XOR、フリップフロップ、ラッチ、レジスタ、インバータ、乗算器など、さらには、これらの何れかを組み合わせた回路を有してもよい。さらにはメモリを有してもよい。他にも、整数演算、浮動小数点演算、関数演算等の演算ユニット(プロセッサ)を有してもよい。 In the present embodiment, an FPGA is used as a reconfigurable electronic circuit. However, the present invention is not particularly limited to this. As shown in FIG. 5, the reconfigurable electronic circuit may be a circuit including a logic element 201 whose logic function can be changed and an electric connection network whose interconnection can be changed. An example of the logical element 201 is an LUT (Look Up Table) that has an input / output truth table relating to a logical function to be realized in a RAM format and outputs an output signal for an input combination. Further, AND, NAND, OR, NOR, XOR, flip-flops, latches, registers, inverters, multipliers, and the like, or a circuit combining any of these may be included. Furthermore, a memory may be included. In addition, an arithmetic unit (processor) such as integer arithmetic, floating point arithmetic, and function arithmetic may be included.

電気接続網は、論理要素間の接続を設定できるものであり、例えば、配列して形成された論理要素間を接続するマトリックス状に配された電気配線とスイッチから構成することが挙げられる(図5参照)。スイッチは、論理要素と電気配線の接続部や、マトリックス配線の交差部などに配される。また、本実施例においては、FPGAのみを用いたな再構成システムであるが、他にもASIC、CPU、DSP、メモリなどのチップを有してもよい。この際には、ASICなどのチップにも光ポートを用意することができる。 The electrical connection network can set the connection between the logic elements. For example, the electrical connection network may be composed of electrical wiring and switches arranged in a matrix that connects the logic elements arranged in an array (see FIG. 5). The switch is arranged at a connection portion between the logic element and the electric wiring, an intersection portion of the matrix wiring, or the like. In this embodiment, the reconfiguration system uses only the FPGA, but may have other chips such as ASIC, CPU, DSP, and memory. In this case, an optical port can be prepared for a chip such as an ASIC.

「実施例2」
実施例2はカスタム光電融合回路の設計方法に係わる。実施例1においては、ハードウエアは固定されていた。すなわち、9個のFPGAと9個の光ポートを有した光電融合回路という、予め設定された再構成システムに対しての最適設計を行った。また、FPGAの位置やFPGA間の電気配線をはじめとする電子回路層の構成、光ポートの数、その位置といった光接続層の構成なども予め設定されていた。
"Example 2"
Example 2 relates to a method for designing a custom photoelectric fusion circuit. In the first embodiment, the hardware is fixed. In other words, an optimal design was performed for a preset reconfiguration system called a photoelectric fusion circuit having nine FPGAs and nine optical ports. In addition, the configuration of the electronic circuit layer including the position of the FPGA and the electric wiring between the FPGAs, the configuration of the optical connection layer such as the number of optical ports, and the position thereof have been set in advance.

実施例2においては、ハードウエアとしては、ASIC(カスタムチップ)を有し、他を、FPGA、さらにはメモリなどで実現する例である。光電融合回路としての基本構造は、実施例1と同様に図6に示す構成を想定しているが、主だった制約事項としては、カスタムチップを1つ使うことだけである。その他、ハードウエア上の制約としては、FPGAのチップ数は最大4個、電気配線の層数は最大10層、光接続層の層数は1層、光ポートの数は最大16個としている。 The second embodiment is an example in which the hardware includes an ASIC (custom chip) and the other is realized by an FPGA or a memory. The basic structure of the photoelectric fusion circuit is assumed to be the configuration shown in FIG. 6 as in the first embodiment, but the main restriction is to use one custom chip. In addition, as hardware limitations, the maximum number of FPGA chips is 4, the maximum number of electrical wiring layers is 10, the number of optical connection layers is 1, and the maximum number of optical ports is 16.

すなわち、実施例1においてFPGAの位置は固定されていたが、本実施例においては、ASIC、FPGAの配置も設計要素である。また、実施例1においては、光ポートの位置や種類、光伝送媒体など、光接続層の構成も決まっていたが、本実施例においては、これらも上記制約の範囲内で設計可能である。 That is, the position of the FPGA is fixed in the first embodiment, but in this embodiment, the layout of the ASIC and the FPGA is also a design element. In the first embodiment, the configuration of the optical connection layer, such as the position and type of the optical port and the optical transmission medium, is also determined. In the present embodiment, these can also be designed within the range of the above restrictions.

本実施例においても設計フローの概略は、実施例1に準じている。以下、異なる点を中心に述べる。本実施例においても、図2に示すように、要求仕様に基づいて、システム設計、論理設計を行い、ゲートレベルのネットリスト10を出力するまでは、実施例1と同様である。ただし、ASICは既に設計が終了しているため、固定ブロックとして扱われ、その内部回路は固定である。またFPGAの内部に対しては、チップごとに機能仕様を割り当て、予め配置配線設計を行った。 In this embodiment, the outline of the design flow is the same as that of the first embodiment. Hereinafter, different points will be mainly described. Also in this embodiment, as shown in FIG. 2, the system design and logic design are performed based on the required specifications, and the process is the same as that in the first embodiment until the gate level netlist 10 is output. However, since the ASIC has already been designed, it is treated as a fixed block, and its internal circuit is fixed. For the inside of the FPGA, functional specifications were assigned to each chip, and the placement and routing design was performed in advance.

次に、光電融合レイアウト設計23を行う。本実施例においては、それぞれのチップ内の設計は終了しているので、チップの配置、チップ間の接続に対しての設計を行うことになる。実施例1と同様に、電子回路レイアウト設計11、設計評価12、光接続の割り当て13、光設計14が繰り返して行われる。 Next, photoelectric fusion layout design 23 is performed. In this embodiment, since the design in each chip has been completed, the design for the chip arrangement and the connection between the chips is performed. Similar to the first embodiment, the electronic circuit layout design 11, the design evaluation 12, the optical connection assignment 13, and the optical design 14 are repeatedly performed.

まず、電子回路のレイアウト設計11は実施例1と同様な手法を用いた。本実施例の設計評価においては、設計の質を判断するために、以下の目的関数を設定した。
目的関数=動作速度/(消費電力・回路面積)
図4に示す様に、1回目の評価においては、目的関数の値を保存し、判断Aに進むようになっている。2回目以降の評価では、10回続けて目的関数に改善が見られない場合には、判断Bとしてレイアウト情報を出力し、設計を終了する。それ以外の場合は、判断Aとして、光接続のフローへと進み、設計の改善を目指す。
First, the layout design 11 of the electronic circuit used the same method as in the first embodiment. In the design evaluation of this example, the following objective function was set in order to judge the quality of the design.
Objective function = Operating speed / (Power consumption / Circuit area)
As shown in FIG. 4, in the first evaluation, the value of the objective function is stored and the process proceeds to decision A. In the second and subsequent evaluations, if no improvement is observed in the objective function for 10 consecutive times, layout information is output as decision B and the design is terminated. In other cases, as decision A, the process proceeds to the optical connection flow and aims to improve the design.

光接続の割り当てにおいては、前段の設計評価に基づいて、割り当ての手法が変わる。設計評価において目的関数が前回の評価に比べて大きくなっている場合には、新たに光ネットを追加する。1方で、前回に比べて目的関数が小さくなっている場合は、前回割り当てたネットを削除し、再度、別のネットを光に接続することを試みる。また、本実施例においては、先の評価結果(電気配線の遅延結果など)を踏まえて、最も配線遅延の大きいネットを優先的に光接続に割り当てる。 In the allocation of optical connections, the allocation method changes based on the previous design evaluation. In the design evaluation, when the objective function is larger than the previous evaluation, a new optical net is added. On the other hand, if the objective function is smaller than the previous time, the previously assigned net is deleted and another net is tried to connect to the light again. In the present embodiment, a net having the largest wiring delay is preferentially assigned to the optical connection based on the previous evaluation result (such as the electrical wiring delay result).

次に、光接続の設計、解析を行う。本実施例においては、光接続層の構成は、予め決められていないので、構成も含めて設計がなされる。すなわち、図4に示す様に、導波路層の構成、光ポートの数、光ポートの構成、光ポートの配置が設計される。光ポートの構成に関しては、図12に示す構成や、発光素子の数や散乱体の構造などにバリエーションを持たせたライブラリを用意し、この中から選ぶようになっている。 Next, design and analysis of the optical connection is performed. In this embodiment, the configuration of the optical connection layer is not determined in advance, so that the design including the configuration is made. That is, as shown in FIG. 4, the configuration of the waveguide layer, the number of optical ports, the configuration of the optical ports, and the arrangement of the optical ports are designed. Regarding the configuration of the optical port, a library having variations in the configuration shown in FIG. 12, the number of light emitting elements, the structure of the scatterers, and the like is prepared and selected from these.

光接続解析は、実施例1と同様である。ただし、本実施例においては、光接続層の設計範囲が広いため、光ネットの割り当てに対して、光接続層の設計最適化が図られるように、光接続の設計と解析を繰り返し行い、これにより改善が図られるようになっている。 The optical connection analysis is the same as in the first embodiment. However, in this embodiment, since the design range of the optical connection layer is wide, the design and analysis of the optical connection are repeated so that the design of the optical connection layer can be optimized for the allocation of the optical network. The improvement is planned by this.

図8は、本実施例の設計結果の変化する様子を示した図である。AからEは半導体チップである。本実施例においては、AとDがカスタムチップ、B、C、EはFPGAを想定しているが、これに限られるものではない。あくまでも一例を記したもので、チップの数、種類などが異なっても同様な効果が期待できる。また、図8においては、図の簡単化と効果の理解のし易さのために、電気配線の層数が1層であるとして、例示している。本実施例においては、実際には8層の電気配線層を有する。電気配線層、光接続層の総数は、図示例に限られるものではない。 FIG. 8 is a diagram showing how the design result of this embodiment changes. A to E are semiconductor chips. In this embodiment, A and D are assumed to be custom chips, and B, C, and E are assumed to be FPGAs. However, the present invention is not limited to this. This is just an example, and the same effect can be expected even if the number and type of chips are different. Further, in FIG. 8, for the sake of simplicity of the drawing and easy understanding of the effect, the number of layers of the electrical wiring is illustrated as one. In this embodiment, actually, there are eight electric wiring layers. The total number of electrical wiring layers and optical connection layers is not limited to the illustrated example.

図8(a)は、1回目の電子回路レイアウト設計を終えた後の結果である。AとDを結ぶ点線のラインで示した配線は電気配線では接続できなかった。さらに、BとCを結ぶ配線は、遅延が大きいため、全体としての速度を速くすることができなかった。この様な観点から仕様に対しては不十分な結果である。 FIG. 8 (a) shows the result after the first electronic circuit layout design is completed. The wiring indicated by the dotted line connecting A and D could not be connected by electrical wiring. Furthermore, since the wiring connecting B and C has a large delay, the overall speed cannot be increased. From this point of view, the result is insufficient for the specification.

図8(b)は、1回目の光接続の割り当て、光接続の設計を終え、2回目の電子回路レイアウト設計として、配線のみを再設計した状態である。矢印のついたラインが光接続に割り当てられた。これによりAとDの間を電気配線で接続することができるようになった。 FIG. 8B shows a state in which the first optical connection assignment and the optical connection design are completed, and only the wiring is redesigned as the second electronic circuit layout design. A line with an arrow is assigned to the optical connection. As a result, A and D can be connected by electrical wiring.

図8(c)は、さらにデバイスの配置の設計変更を施した結果である。これにより、回路面積の縮小がなされたことが分かる。BとCを結ぶ電気配線を短くすることができたため、回路の動作速度を上げることができた。 FIG. 8 (c) shows the result of further changing the design of the device arrangement. This shows that the circuit area has been reduced. Since the electrical wiring connecting B and C could be shortened, the operation speed of the circuit could be increased.

この様に、光接続を割り当てた後、電子回路のレイアウト設計を行うことで、電気配線の一部を光接続に置き換えることによる性能向上だけに止まらず、光接続に伴ってデバイスの配置変更の最適化もなされる。こうして、光電融合回路のトータルな最適化がなされることが分かる。 In this way, after allocating the optical connection, designing the layout of the electronic circuit not only improves performance by replacing part of the electrical wiring with the optical connection, but also changes the device layout along with the optical connection. Optimization is also done. Thus, it can be seen that the total optimization of the photoelectric fusion circuit is performed.

本実施例の設計方法でも、光回路と電子回路のそれぞれ最適設計に加え、光電融合回路の全体として、デバイスの配置や電気配線、さらには光接続の構成の最適化設計を、比較的短時間で、提供することができた。また、本実施例の設計方法でも、設計を途中で緊急停止しても、その時点で最良の結果を出力できる。 In the design method of the present embodiment, in addition to the optimum design of the optical circuit and the electronic circuit, the optimization design of the arrangement of the devices, the electrical wiring, and the configuration of the optical connection as a whole of the photoelectric fusion circuit is made in a relatively short time. I was able to provide it. In the design method of the present embodiment, the best result can be output at that time even if the design is urgently stopped.

「実施例3」
実施例3においては、図9に示すタイプのハードウエアを用いた。図9において、100は基板、101は光伝送媒体、102は光ポート、103は伝播光、105は電気配線層、107は半導体チップである(電気配線層105内に電気配線があるが、不図示である)。107a,107b,107cはFPGA、107dはカスタムチップである。図9(a)は平面図であり、レイアウトに対応している。図9(b)
は図9(a)の断面図である。
"Example 3"
In Example 3, the type of hardware shown in FIG. 9 was used. In FIG. 9, 100 is a substrate, 101 is an optical transmission medium, 102 is an optical port, 103 is propagating light, 105 is an electric wiring layer, and 107 is a semiconductor chip (the electric wiring layer 105 has electric wiring, Is shown). 107a, 107b, and 107c are FPGAs, and 107d is a custom chip. FIG. 9 (a) is a plan view corresponding to the layout. Figure 9 (b)
FIG. 10 is a sectional view of FIG. 9 (a).

すなわち、本実施例では、光伝送媒体101と光ポート102を有した光モジュールは基板の一部のエリアに配され、それ以外のエリアに半導体チップ107を配するタイプの構成となっている。また、制約として、光モジュールは部品として扱われ、その位置には半導体チップを配置できない。電気配線層を別途有しているため、光モジュールの面内位置に電気配線を配置することは可能である。その他のハードウエア上の主な制約としては、FPGAのチップ数は3個、カスタムチップが1個、電気配線の層数は4層、光伝送媒体のサイズは1cm□、光接続層の層数は1層、光ポートの数は最大10個(配置は図9参照)としている。また、光ポートは、光伝送媒体の端部に配される。 That is, in this embodiment, the optical module having the optical transmission medium 101 and the optical port 102 is arranged in a part of the substrate, and the semiconductor chip 107 is arranged in the other area. Moreover, as a restriction, the optical module is handled as a component, and a semiconductor chip cannot be placed at that position. Since the electric wiring layer is separately provided, it is possible to arrange the electric wiring at an in-plane position of the optical module. Other major hardware restrictions are: 3 FPGA chips, 1 custom chip, 4 electrical wiring layers, 1 cm square optical transmission medium, and optical connection layers Is one layer and the maximum number of optical ports is 10 (see FIG. 9 for arrangement). The optical port is arranged at the end of the optical transmission medium.

本実施例においては、FPGA107a,107b,107c内部の回路、半導体チップ107間の電気配線、半導体チップ107間の光接続が設計される。設計方法は実施例2に準じている。ただし、光接続設計(光モジュール設計)のステップにおいて、光伝送媒体の面形状、サイズ、位置が設計項目となること、電子回路の配置設計において、光モジュールの位置が設計項目となることが、本実施例の特徴的なところである。特に、光モジュールの形状設計が、半導体チップのレイアウトに大きな影響を与える。 In this embodiment, circuits inside the FPGAs 107a, 107b, 107c, electrical wiring between the semiconductor chips 107, and optical connections between the semiconductor chips 107 are designed. The design method is in accordance with Example 2. However, in the step of optical connection design (optical module design), the surface shape, size and position of the optical transmission medium become design items, and in the layout design of the electronic circuit, the position of the optical module becomes a design item. This is a characteristic point of the present embodiment. In particular, the shape design of the optical module has a great influence on the layout of the semiconductor chip.

本実施例においては、1回目の電子回路レイアウト設計(電気配線のみを用いた場合)では、仕様を満たさなかったが、図9のように中央に光モジュールが配されることで、最終的に仕様を満たすことができた。すなわち、光接続を割り当てた後、光接続設計、電子回路のレイアウト設計を行うことで、電気配線の一部を光接続に置き換えることによる性能向上だけに止まらず、光モジュールの形状などの設計に伴ってデバイスの配置変更の最適化もなされる。この様にして、光電融合回路のトータルな最適化がなされることが分かる。 In the present embodiment, the first electronic circuit layout design (in the case of using only electrical wiring) did not satisfy the specifications, but finally the optical module is arranged in the center as shown in FIG. We were able to meet the specifications. In other words, after assigning optical connections, optical connection design and electronic circuit layout design are performed, so that not only the performance improvement by replacing part of the electrical wiring with optical connections, but also the design of the optical module shape, etc. Along with this, the device layout change is also optimized. In this way, it can be seen that the total optimization of the photoelectric fusion circuit is performed.

本実施例の設計方法でも、光回路と電子回路それぞれの最適設計に加え、光電融合回路の全体として、デバイスの配置や電気配線、さらには光接続の構成の最適化設計を、比較的短時間で、提供することができた。また、本実施例の設計方法でも、設計を途中で緊急停止しても、その時点で最良の結果を出力できる。 In the design method of this embodiment, in addition to the optimum design of the optical circuit and the electronic circuit, the optimization design of the arrangement of the devices, the electrical wiring, and the configuration of the optical connection as a whole of the photoelectric fusion circuit is performed in a relatively short time. I was able to provide it. In the design method of the present embodiment, the best result can be output at that time even if the design is urgently stopped.

「実施例4」
実施例4は、リアルタイムで再構成可能な光電融合システム(光電融合再構成システム)の例である。本実施例の再構成可能な光電融合システムの例を、図10に示す。図10(a)に示すように、光電融合回路の設計を行う回路(装置)92、再構成可能な光電融合回路91、コンフィギュレーションメモリ93、I/O(入出力手段)94を有する。
"Example 4"
Example 4 is an example of a photoelectric fusion system (photoelectric fusion reconstruction system) that can be reconfigured in real time. An example of a reconfigurable photoelectric fusion system of this embodiment is shown in FIG. As shown in FIG. 10 (a), it has a circuit (device) 92 for designing an optoelectronic circuit, a reconfigurable optoelectronic circuit 91, a configuration memory 93, and an I / O (input / output means) 94.

光電融合回路の設計を行う回路92は、図7に示す各手段を有し、前述した通りである。本実施例においては、これらの手段を1チップ化し、ハードとして実装している。 The circuit 92 for designing the optoelectronic circuit has the means shown in FIG. 7 and is as described above. In this embodiment, these means are integrated into one chip and mounted as hardware.

本実施例の再構成可能な光電融合システムでは、I/O94からの入力データを基に、光電融合回路の設計を行う回路92は、設計データを形成(もしくは変更)し、コンフィギュレーションメモリ93に設計データを保存する。再構成可能な光電融合回路91は、コンフィギュレーションメモリ93から逐次、設計データを読み込み、再構成(内部構成の変更)を行う。再構成可能な光電融合回路91からの出力はI/O94へ出力される。この様にして、I/O94からの入力データに基づいて、随時、光電融合回路91の内部構成を最適化することができる。 In the reconfigurable optoelectronic system of the present embodiment, the circuit 92 for designing the optoelectronic circuit based on the input data from the I / O 94 forms (or changes) the design data and stores it in the configuration memory 93. Save design data. The reconfigurable optoelectronic circuit 91 sequentially reads design data from the configuration memory 93 and performs reconfiguration (change of internal configuration). The output from the reconfigurable optoelectronic circuit 91 is output to the I / O 94. In this way, the internal configuration of the optoelectronic circuit 91 can be optimized at any time based on the input data from the I / O 94.

本実施例では、光回路と電気回路が融合され、高い配線自由度を有した光電融合回路91のリソースを最大限に生かした設計、さらには再構成をリアルタイムで行うことができる。すなわち、リアルタイムで光電融合回路91の内部構成が自由に変更されうるダイナミックリコンフィギャラブルシステムとして機能しうる。 In this embodiment, the optical circuit and the electric circuit are fused, and the design and further reconfiguration can be performed in real time by making the best use of the resources of the photoelectric fusion circuit 91 having high wiring flexibility. That is, it can function as a dynamic reconfigurable system in which the internal configuration of the photoelectric fusion circuit 91 can be freely changed in real time.

また、本実施例の再構成システムは、動作環境の連続的な変化に対して、逐次ハードウエアの再構成が必要なシステムにおいて、再構成可能な光電融合回路91を短時間で最適設計さらには再構成を行うことができるため、ロボットなどの制御システムに好適に適用され得る。特に、繰り返し設計改善がなされるので、連続的な環境(仕様)の変化に対する設計変更に対して高速かつ柔軟に対応できる。 In addition, the reconfiguration system of this embodiment is designed to optimize the reconfigurable optoelectronic circuit 91 in a short time in a system that requires sequential hardware reconfiguration in response to continuous changes in the operating environment. Since reconfiguration can be performed, it can be suitably applied to a control system such as a robot. In particular, since repeated design improvements are made, it is possible to respond quickly and flexibly to design changes in response to continuous environmental (specification) changes.

以上に述べた本実施例において、それぞれの部位が相互接続された図10(a)に沿って説明したが、図10(b)のように各部位がバス95で接続された構成も可能である。また、メモリ93の機能は、再構成可能な光電融合回路91または光電融合回路の設計を行う回路92内で担われてもよい。 In the present embodiment described above, description has been given along FIG. 10A in which the respective parts are interconnected. However, a configuration in which the respective parts are connected by the bus 95 as shown in FIG. 10B is also possible. is there. Further, the function of the memory 93 may be performed in the reconfigurable photoelectric fusion circuit 91 or the circuit 92 for designing the photoelectric fusion circuit.

「実施例5」
実施例5は、回路が固定された光電融合回路の設計に、再構成可能な光電融合回路を用いる例である。すなわち、実施例1で用いた再構成可能な光電融合回路を用いて回路検証および評価を行い、さらに、出力結果を基に、カスタム光電融合回路を作成するものである。
"Example 5"
The fifth embodiment is an example in which a reconfigurable photoelectric fusion circuit is used for designing a photoelectric fusion circuit having a fixed circuit. That is, circuit verification and evaluation are performed using the reconfigurable photoelectric fusion circuit used in the first embodiment, and a custom photoelectric fusion circuit is created based on the output result.

本実施例で用いた設計評価装置の構成を図14に記す。光電融合回路の設計手段82と、該設計手段82の設計結果を再構成可能な光電融合回路91に実装し、動作させて、設計結果を評価する設計評価手段87を有する。すなわち、本実施例の設計評価装置は、実施例1で用いた光電融合回路設計装置(図7)に加えて、設計評価手段87を有してなる。ここでは、再構成可能な光電融合回路91としては、実施例1で用いたハードウエアと同様なものを用いている。 The configuration of the design evaluation device used in this example is shown in FIG. A photoelectric fusion circuit design means 82 and a design evaluation means 87 for mounting the design result of the design means 82 on a reconfigurable photoelectric fusion circuit 91 and operating it to evaluate the design result are provided. That is, the design evaluation apparatus of the present embodiment includes design evaluation means 87 in addition to the optoelectronic circuit design apparatus (FIG. 7) used in the first embodiment. Here, as the reconfigurable photoelectric fusion circuit 91, the same hardware as that used in the first embodiment is used.

この設計評価装置を用い、設計手段82において出力された複数の設計結果を、再構成可能な光電融合回路91に実装し、動作させることで、性能比較や機能検証を行う。そして、要求仕様を鑑みて、性能が最も好ましい設計結果を選択する。これを第1の設計結果と呼ぶことにする。ここでは、(動作周波数)÷(消費電力)の最も大きい結果を採用する。 Using this design evaluation apparatus, a plurality of design results output from the design means 82 are mounted on a reconfigurable optoelectronic circuit 91 and operated to perform performance comparison and function verification. In view of the required specifications, a design result with the most favorable performance is selected. This is called the first design result. Here, the largest result of (operating frequency) / (power consumption) is adopted.

この第1の設計結果を導いた電子ネットと光ネットを用い、別のカスタム仕様に基づいて、再度、光電融合レイアウト設計を行う。主な制約事項は、電子ネットが電気配線層とASICすなわちセルベースのカスタムICで実現されることである。電気配線層の物理仕様は、再構成可能な光電融合回路91と同様である。また、光接続層は再構成可能な光電融合回路91と同様な構成であるが、光ポートの位置は任意である。 The optoelectronic layout design is performed again based on another custom specification using the electronic net and the optical net derived from the first design result. The main restriction is that the electronic net is realized with an electrical wiring layer and an ASIC or cell-based custom IC. The physical specification of the electrical wiring layer is the same as that of the reconfigurable photoelectric fusion circuit 91. The optical connection layer has the same configuration as that of the reconfigurable photoelectric fusion circuit 91, but the position of the optical port is arbitrary.

この再度の光電融合レイアウト設計の手法は実施例2で用いた手法に準じている。ただし、本実施例においては、電子回路レイアウト設計においてASIC内部の設計がなされる。また、複数のFPGAにまたがって実現されていた回路を1つのASICに搭載することもできる。基板は正方形であるが、サイズが設計項目となる。基板サイズは、電子回路レイアウト設計に基づいてなるべく小さくなるように設定される。これに基づき、光ポートの位置は、位置関係を保ったまま縮小される。ここで得られた結果を第2の設計結果と呼ぶことにする。 This method of optoelectronic layout design again conforms to the method used in the second embodiment. However, in this embodiment, the internal design of the ASIC is made in the electronic circuit layout design. In addition, a circuit realized over a plurality of FPGAs can be mounted on one ASIC. The substrate is square, but size is a design item. The substrate size is set to be as small as possible based on the electronic circuit layout design. Based on this, the position of the optical port is reduced while maintaining the positional relationship. The result obtained here will be referred to as a second design result.

得られた第2の設計結果を基に、新たにASICと、電気配線層、光接続層のマスクを起こし、カスタムな光電融合回路を作成する。再構成可能な光電融合回路91は、回路構成を変更可能であったが、カスタム光電融合回路は、構成が固定された回路である。一方で、この本実施例のカスタム光電融合回路は、第1の設計結果を用い再構成可能な光電融合回路91で実現した場合に比べると、使われていなかった電気配線や光ポートや発光部などのハードウエアを削減できるため、回路面積が大幅に縮小される。また、光ポートの内部構成、例えば光結合部の構成、発光部の配置や数なども、それぞれの光ポートで最適な構成となるため、高性能化と小型化を図ることができる。このことは、動作周波数の増加や、低消費電力化などの性能向上にも繋げることができる。 Based on the obtained second design result, a new mask is created for the ASIC, the electrical wiring layer, and the optical connection layer to create a custom optoelectronic circuit. Although the reconfigurable photoelectric fusion circuit 91 can change the circuit configuration, the custom photoelectric fusion circuit is a circuit whose configuration is fixed. On the other hand, the custom optoelectronic circuit of this embodiment is not used in comparison with the case where it is realized by the reconfigurable optoelectronic circuit 91 using the first design result. Therefore, the circuit area can be greatly reduced. In addition, the internal configuration of the optical port, for example, the configuration of the optical coupling unit, the arrangement and number of the light emitting units, and the like are optimum configurations for each optical port, so that high performance and miniaturization can be achieved. This can also lead to an improvement in performance such as an increase in operating frequency and lower power consumption.

この様に、本実施例では、再構成可能な光電融合回路91をエミュレータとして用いて、カスタムな光電融合回路の設計を行うことで、高性能で信頼性の高い光電融合回路を実現できる。また、本実施例の光電融合回路の設計方法は、検証にシミュレーションのみを用いた設計方法に比べて、信頼性が高い。特に、回路規模が大きい場合には、設計時間の短縮、設計コストの低下にも寄与する。 As described above, in this embodiment, a custom photoelectric fusion circuit is designed by using the reconfigurable photoelectric fusion circuit 91 as an emulator, thereby realizing a high-performance and highly reliable photoelectric fusion circuit. In addition, the design method of the optoelectronic circuit of this embodiment is more reliable than the design method using only simulation for verification. In particular, when the circuit scale is large, the design time can be shortened and the design cost can be reduced.

本発明の光電融合回路の設計フローを示す図(光電融合レイアウト部)。The figure which shows the design flow of the photoelectric fusion circuit of this invention (photoelectric fusion layout part). 本発明の光電融合回路の設計フローを示す図。The figure which shows the design flow of the photoelectric fusion circuit of this invention. 実施例1の光電融合回路の設計フローを示す図(光電融合レイアウト部)。The figure which shows the design flow of the photoelectric fusion circuit of Example 1 (photoelectric fusion layout part). 実施例2の光電融合回路の設計フローを示す図(光電融合レイアウト部)。The figure which shows the design flow of the photoelectric fusion circuit of Example 2 (photoelectric fusion layout part). 実施例1で用いる再構成可能な光電融合回路の構成を模式的に示す図。FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a configuration of a reconfigurable photoelectric fusion circuit used in the first embodiment. 実施例1で用いる再構成可能な光電融合回路の構成を示す図(断面図)。1 is a diagram (sectional view) illustrating a configuration of a reconfigurable photoelectric fusion circuit used in Example 1. FIG. 本発明の光電融合回路の設計装置の構成を示す図。The figure which shows the structure of the design apparatus of the photoelectric fusion circuit of this invention. 実施例2における設計改善効果を模式的に示す図。The figure which shows the design improvement effect in Example 2 typically. 実施例3で用いる再構成可能な光電融合回路の構成を示す図(平面図)。FIG. 10 is a diagram (plan view) illustrating a configuration of a reconfigurable photoelectric fusion circuit used in Example 3; 実施例4の再構成可能な光電融合システム(光電融合再構成システム)の構成を示す図。The figure which shows the structure of the photoelectric fusion system (photoelectric fusion reconstruction system) of the Example 4 which can be reconfigured. 光自由回路を示す図。The figure which shows an optical free circuit. 光ポートの光結合部の例を示す図。The figure which shows the example of the optical coupling part of an optical port. ライン導波路を有した光自由回路を示す図。The figure which shows the optical free circuit which has a line waveguide. 実施例5で用いる光電融合回路の設計評価装置の構成を示す図。FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a photoelectric evaluation circuit design evaluation apparatus used in Example 5. 従来の集積回路における設計フローを示す図。The figure which shows the design flow in the conventional integrated circuit. 従来の光接続と電子回路を有したシステムにおける設計フローを示す図。The figure which shows the design flow in the system which has the conventional optical connection and the electronic circuit.

符号の説明Explanation of symbols

10 ネットリスト作成工程
11 電子回路レイアウト設計工程
12 設計評価工程
13 ネットの光接続への割り当て(光ネット割り当て)工程
14 光接続設計工程
23 光電融合レイアウト設計工程
24 設計結果出力工程
81 記憶手段
82 設計手段
83 制御手段
87 設計評価手段
91 再構成可能な光電融合回路
92 光電融合回路の設計を行う回路
93 メモリ
94 入出力手段(I/O)
95 バス
100 基板
101 光伝送媒体(2D導波路)
102 光ポート
103、304 伝播光
104 放射角
105 電気配線層
106 電気配線
107 チップ(電子回路)
108 ライン導波路
201 論理要素
205 論理ブロック
206 交差部
207 接続部
208 マトリックス配線
301 光結合部
302 光照射位置
303 発光部からの光
305 光出力部
306 発光部
10 Netlist creation process
11 Electronic circuit layout design process
12 Design evaluation process
13 Network allocation to optical connections (optical network allocation) process
14 Optical connection design process
23 Photoelectric fusion layout design process
24 Design result output process
81 Memory means
82 Design methods
83 Control means
87 Design evaluation means
91 Reconfigurable optoelectronic circuit
92 Circuit for optoelectronic circuit design
93 memory
94 Input / output means (I / O)
95 Bus
100 substrates
101 Optical transmission medium (2D waveguide)
102 optical port
103, 304 Propagating light
104 Radiation angle
105 Electrical wiring layer
106 Electrical wiring
107 chip (electronic circuit)
108 line waveguide
201 logical elements
205 logical blocks
206 Intersection
207 connection
208 Matrix wiring
301 Optical coupling
302 Light irradiation position
303 Light from light emitter
305 Light output section
306 Light emitter

Claims (11)

少なくとも下記のステップを有することを特徴とする電気配線と光接続を有する回路の設計方法。
回路接続リストを生成する第1のステップ、
回路接続リストに基づいて、電子回路のレイアウト設計を行う第2のステップ、
回路接続リストの一部からなる光接続リストと、他の部分からなる電子回路接続リストを生成する第3のステップ、
光接続リストに基づいて、光接続の設計を行う第4のステップ、
電子回路接続リストに基づいて、電子回路のレイアウト設計を行う第5のステップ、
前記第2のステップの電子回路のレイアウト設計、または前記第4のステップと第5のステップの設計の設計評価を行って、前記第3のステップに進むか、設計を終了するかを判断する第6のステップ。
A method for designing a circuit having electrical wiring and optical connection, comprising at least the following steps.
A first step of generating a circuit connection list;
A second step of designing the layout of the electronic circuit based on the circuit connection list;
A third step of generating an optical connection list comprising a part of the circuit connection list and an electronic circuit connection list comprising another part;
A fourth step of designing an optical connection based on the optical connection list;
A fifth step of designing the layout of the electronic circuit based on the electronic circuit connection list;
The second step of designing the electronic circuit layout, or the design evaluation of the fourth and fifth steps, is performed to determine whether to proceed to the third step or to finish the design. 6 steps.
前記第3、第4、第5、第6のステップが1回以上繰り返し行われる請求項1に記載の電気配線と光接続を有する回路の設計方法。 The method for designing a circuit having electrical wiring and optical connection according to claim 1, wherein the third, fourth, fifth, and sixth steps are repeated one or more times. 第4のステップにおいて、光接続と電子回路の接続部に新たな電子回路の追加がなされ、該新たな電子回路に相当する接続リストが電子回路接続リストに追加される請求項1または2に記載の電気配線と光接続を有する回路の設計方法。 3. The fourth step according to claim 1, wherein a new electronic circuit is added to a connection portion between the optical connection and the electronic circuit, and a connection list corresponding to the new electronic circuit is added to the electronic circuit connection list. Design method of circuit having optical wiring and optical connection. 前記電気配線と光接続を有する回路は、複数の半導体チップと電気配線層と光接続層を有したパッケージ構造からなり、半導体チップ間の接続の少なくとも一部において光接続層を介する光接続がなされる請求項1乃至3のいずれかに記載の電気配線と光接続を有する回路の設計方法。 The circuit having the electrical wiring and the optical connection has a package structure having a plurality of semiconductor chips, an electrical wiring layer, and an optical connection layer, and at least a part of the connection between the semiconductor chips is optically connected through the optical connection layer. A method for designing a circuit having an electrical connection and an optical connection according to any one of claims 1 to 3. 前記光接続層は、2次元光導波路と、2次元光導波路との間で光信号の入出力を行う光ポートを有し、任意の光ポート間の組み合わせに渡って相互光接続が可能である請求項4に記載の電気配線と光接続を有する回路の設計方法。 The optical connection layer has an optical port for inputting / outputting an optical signal between the two-dimensional optical waveguide and the two-dimensional optical waveguide, and mutual optical connection is possible across any combination of optical ports. A method for designing a circuit having an electrical connection and an optical connection according to claim 4. 前記半導体チップは再構成可能な回路を有しており、半導体チップの内部構成を変更可能であることに加え、さらに前記光接続層を介して半導体チップ間の光接続を変更することが可能である請求項5に記載の電気配線と光接続を有する回路の設計方法。 The semiconductor chip has a reconfigurable circuit, and in addition to being able to change the internal configuration of the semiconductor chip, it is also possible to change the optical connection between the semiconductor chips via the optical connection layer. A method for designing a circuit having an electrical wiring and an optical connection according to claim 5. 少なくとも下記の手段を有することを特徴とする電気配線と光接続を有する回路の設計装置。
回路接続リストを記憶する第1の手段、
回路接続リストに基づいて、電子回路のレイアウト設計を行う第2の手段、
回路接続リストの一部からなる光接続リストと、他の部分からなる電子回路接続リストを生成する第3の手段、
光接続リストに基づいて、光接続の設計を行う第4の手段、
前記第2の手段の電子回路のレイアウト設計と前記第4の手段の設計の設計評価を行う第5の手段、
前記第1乃至5の手段の実施順序を制御する制御手段。
An apparatus for designing a circuit having electrical wiring and optical connection, comprising at least the following means.
A first means for storing a circuit connection list;
A second means for designing an electronic circuit layout based on the circuit connection list;
A third means for generating an optical connection list comprising a part of the circuit connection list and an electronic circuit connection list comprising another part;
A fourth means for designing an optical connection based on the optical connection list;
Fifth means for performing design evaluation of the electronic circuit layout design of the second means and the design of the fourth means;
Control means for controlling the execution order of the first to fifth means.
少なくとも下記のステップをコンピュータに実行させることを特徴とする電気配線と光接続を有する回路の設計用プログラム。
回路接続リストに基づいて、電子回路のレイアウト設計を行うステップ、
設計評価を行い、該設計評価の結果に基づいて次に行うステップの選択がなされる分岐ステップ、
回路接続リストの一部からなる光接続リストと、他の部分を有からなる電子回路接続リストを生成するステップ、
光接続リストに基づいて、光接続の設計を行うステップ。
A program for designing a circuit having electrical wiring and optical connection, wherein the computer executes at least the following steps.
A step of designing a layout of an electronic circuit based on a circuit connection list;
A branch step in which design evaluation is performed, and a next step is selected based on the result of the design evaluation;
Generating an optical connection list comprising a part of the circuit connection list and an electronic circuit connection list comprising the other part;
Designing optical connections based on the optical connection list.
複数の電子回路と電気配線部と光接続部を有し、請求項1乃至6のいずれかに記載の設計方法を用いて設計がなされたことを特徴とする電気配線と光接続を有する回路。 A circuit having an electrical wiring and an optical connection, wherein the circuit has a plurality of electronic circuits, an electrical wiring portion, and an optical connection portion, and is designed using the design method according to any one of claims 1 to 6. 再構成可能な電気配線と光接続を有する回路と、請求項7に記載の電気配線と光接続を有する回路の設計装置を用い、入力情報に基づいて該設計装置において設計し、該設計の結果を再構成可能な電気配線と光接続を有する回路に実装することを特徴とする電気配線と光接続を有する回路の再構成方法。 Using the circuit having reconfigurable electrical wiring and optical connection and the circuit designing apparatus having electrical wiring and optical connection according to claim 7, designing the design apparatus based on input information, and the result of the design Is mounted on a circuit having reconfigurable electrical wiring and optical connection. A method for reconfiguring a circuit having electrical wiring and optical connection. 再構成可能な電気配線と光接続を有する回路と、請求項7に記載の電気配線と光接続を有する回路の設計装置とを用い、設計装置の設計の結果を再構成可能な電気配線と光接続を有する回路に実装し、動作させて、該設計の結果を評価することを特徴とする電気配線と光接続を有する回路の設計評価方法。 A circuit having reconfigurable electrical wiring and optical connection, and a design device for a circuit having electrical wiring and optical connection according to claim 7, and the electrical wiring and light capable of reconfiguring the design result of the design apparatus A design evaluation method for a circuit having electrical wiring and optical connection, wherein the design result is evaluated by mounting the circuit on a circuit having connection and operating the circuit.
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