JP7333036B1 - 教育支援システム、教育支援方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】半導体集積回路の設計及び製造工程の教育課程の初期段階において、学生一人一人が、実習を通して半導体集積回路の三次元構造や製造工程を直感的に理解できるシステムを提供する。【解決手段】半導体集積回路の設計及び教育を支援する教育支援システム１は、半導体を構成する複数の階層毎に対応付けられた複数の作画用紙３０，４０の其々に、半導体の各階層の形状に関する形状情報を作画し、複数の作画用紙３０，４０の其々に、半導体の各階層の属性に関する属性情報を記載し、作画用紙３０，４０毎に、形状情報及び属性情報を取得し、取得した形状情報及び属性情報に基づいて、半導体集積回路のレイアウト情報を生成する。【選択図】図１

Description

本発明は、半導体集積回路の設計及び教育の支援に有効な技術に関する。

半導体技術者の増加と質の向上とを目的とした教育方法の改革が重要な課題である。従来、半導体集積回路の設計及び製造工程の教育課程において、まず、座学による半導体の基礎的技術知識の習得に続き、クリーンルームによる実習、ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ－Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）を用いた設計習得に進むのが標準的に知られている。

ＣＡＤ等のコンピュータを用いた半導体集積回路の教育方法として、様々な技術が開示されている。例えば、非特許文献１では、表計算ソフトを用いて作図された簡易レイアウト情報を、所定のソフトウェアを用いて、詳細なレイアウトデータに変換する技術が開示されている。また、他には、特許文献１では、教材のスクリプトシート上にブロック片を並べることでプログラミングを行い、スクリプトエリア用シートを撮影してブロック片の配置を画像認識又はブロック片の配置に関する情報を示すマーカの読取を行うことにより、ブロック片の配置を認識し、自動でスクリプトを作成する技術が開示されている。

安田倫己（静岡県立科学技術高校）、山田明宏（Ａ．ＬＳＩデザイン）、田中武（広島工業大学），「ＥＸＣＥＬを用いた、高校における集積回路のレイアウト設計教育」，電気学会教育フロンティア研究会資料，２０１０年９月８日発行

特許第６９９３５３１号公報

しかしながら、ＣＡＤを用いた設計習得は、最終的な実務には必須であるものの、学習の初期段階において、使用可能なＣＡＤの台数や使用時間の制約等を考慮すると、学生一人一人が試行錯誤を通して半導体集積回路の階層構造と、その動作とを直感的に理解する機会を得ることが困難であった。
そのため、学生一人一人が、半導体集積回路の階層構造と、その動作とを直感的に理解する方法や、学生が楽しみながら学ぶことができる方法が求められている。
そこで、本発明者らは、学生一人一人が、半導体集積回路の階層構造と、その動作とを直感的に容易に理解する機会を得ることを可能とする仕組みに着目した。

本発明は、半導体集積回路の設計及び製造工程の教育課程の初期段階において、学生一人一人が実習を通して半導体集積回路の三次元構造や製造工程を体感することを可能とする教育支援システム、教育支援方法及びプログラムを提供することを目的とする。

本発明は、半導体集積回路の設計及び教育を支援する教育支援システムであって、
半導体を構成する複数の階層毎に対応付けられた複数の作画用紙の其々に、前記半導体の各階層の形状に関する形状情報を作画する作画部と、
前記複数の作画用紙の其々に、前記半導体の各階層の属性に関する属性情報を記載する記載部と、
前記作画用紙毎に、前記形状情報及び前記属性情報を取得する作画用紙情報取得部と、
取得した前記形状情報及び前記属性情報に基づいて、前記半導体集積回路のレイアウト情報を生成する生成部と、
を備える教育支援システムを提供する。

本発明によれば、学生が作画用紙に半導体集積回路のレイアウトを作図する際、形状情報として、例えば、チャネルの幅や長さを変化させることや、属性情報として、例えば、層の厚さや材質を可変する情報を記載することにより、作画用紙から必要な情報を取得し、半導体集積回路のレイアウト情報を生成する。レイアウト情報は、形状情報及び属性情報に応じて、変化することになり、学生が様々な試行錯誤を行いながら、半導体集積回路の理解を深めることに繋がる。その結果、半導体集積回路の設計及び製造工程の教育課程の初期段階において、学生一人一人が実習を通して半導体集積回路の三次元構造や製造工程を体感することが可能となる。
更に、作画用紙に存在する情報として、形状情報のみならず半導体レイアウトに必要な属性情報を追加することにより、属性情報の意味を正しく理解することが可能となる。

本発明は、システムのカテゴリであるが、方法及びプログラムであっても同様の作用、効果を奏する。

本発明によれば、半導体集積回路の設計及び製造工程の教育課程の初期段階において、学生一人一人が実習を通して半導体集積回路の三次元構造や製造工程を体感することが可能となる。

教育支援システム１の概要を説明する図である。 教育支援システム１の機能構成を示す図である。 教育支援システム１が実行する第１の作画用紙用処理のフローチャートを示す図である。 型紙の例を模式的に示した図である。 作画用紙の例を模式的に示した図である。 複数の型紙及び複数の作画用紙の例を示した図である。 教育支援システム１が実行する第２の作画用紙用処理のフローチャートを示す図である。 学生端末が作画用紙を表示した状態の一例を模式的に示した図である。 モニタが作画用紙を表示した状態の一例を模式的に示した図である。 教育支援システム１が実行する情報取得処理のフローチャートを示す図である。 教育支援システム１が実行する第１のレイアウト情報生成処理のフローチャートを示す図である。 教育支援システム１が実行する第２のレイアウト情報生成処理のフローチャートを示す図である。 学生端末が拡張現実として表示するレイアウト情報の一例を模式的に示した図である。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、実施形態）について詳細に説明する。以降の図においては、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号又は符号を付している。

［教育支援システム１の概要］
図１は、教育支援システム１の概要を説明するための模式図である。
図１に基づいて、教育支援システム１の構成物について説明する。
教育支援システム１は、少なくとも、サーバ機能を有するコンピュータ１０からなる半導体集積回路の設計及び教育を支援するシステムである。
コンピュータ１０は、例えば、１台のコンピュータで実現されても良いし、クラウドコンピュータのように、複数のコンピュータで実現されても良い。
本明細書におけるクラウドコンピュータとは、ある特定の機能を果たす際に、任意のコンピュータをスケーラブルに用いるものや、あるシステムを実現するために複数の機能モジュールを含み、その機能を自由に組み合わせて用いるものの何れであっても良い。

教育支援システム１が、半導体集積回路の設計及び教育を支援する際の処理ステップの概要について説明する。

コンピュータ１０又は学生は、半導体を構成する複数の階層毎に対応付けられた複数の作画用紙の其々に、半導体の各階層の形状に関する形状情報を作画する（ステップＳ１）。
学生が形状情報を作画する場合、フォトマスクを模した一又は複数枚の型紙を用いて、作画用紙に形状情報を作画する。
コンピュータ１０が形状情報を作画する場合、コンピュータ１０は、学生端末又はモニタ等の外部端末に作画用紙を送信し、学生端末又はモニタに作画用紙を表示させる。
学生端末は、学生（生徒、児童であってもよい）から、この作画用紙に対して、所定の入力を受け付け、形状情報の入力を受け付ける。学生端末は、受け付けた形状情報をコンピュータ１０に送信する。コンピュータ１０は、この形状情報に基づいて、形状情報を作画用紙に作画する。
コントローラは、モニタに表示した入力具の操作入力を受け付け、モニタが表示する作画用紙に対する形状情報の入力を受け付ける。コントローラは、入力を受け付けた形状情報の入力内容をコンピュータ１０に送信する。コンピュータ１０は、この形状情報に基づいて、形状情報を作画用紙に作画する。

コンピュータ１０又は学生は、複数の作画用紙の其々に、半導体の各階層の属性に関する属性情報を記載する（ステップＳ２）。
学生が属性情報を記載する場合、形状情報を作画した作画用紙の所定の位置に、属性情報を記載する。
コンピュータ１０が属性情報を記載する場合、学生端末又はコントローラ等の外部端末から、属性情報の入力を受け付け、受け付けた属性情報を、作画した作画用紙の所定の位置に記載する。

コンピュータ１０は、作画用紙毎に、形状情報及び属性情報を取得する（ステップＳ３）。
コンピュータ１０は、カメラにより、学生が形状情報を作画し、属性情報を記載した作画用紙の其々を撮影した画像を取得する。
また、コンピュータ１０は、自身が作画した形状情報及び属性情報をそのまま用いる。
これらの結果、コンピュータ１０は、作画用紙毎に、形状情報及び属性情報を取得する。

コンピュータ１０は、取得した形状情報及び属性情報に基づいて、半導体集積回路のレイアウト情報を生成する（ステップＳ４）。
コンピュータ１０は、取得した画像の解析（画像認識、図形認識、文字認識等）を行い、作画用紙の其々の形状情報及び属性情報を認識する。
また、コンピュータ１０は、自身が作画した形状情報及び記載した属性情報の解析を行い、作画用紙の其々の形状情報及び属性情報を認識する。
コンピュータ１０は、認識した形状情報及び属性情報に基づいて、半導体集積回路のレイアウト情報を生成する。

以上が、教育支援システム１の概要である。
本教育支援システム１によれば、半導体集積回路の設計及び製造工程の教育課程の初期段階において、学生一人一人が実習を通して半導体集積回路の三次元構造や製造工程を体感することが可能となる。

［装置構成］
図２は、教育支援システム１の構成を示すブロック図である。教育支援システム１は、半導体集積回路の設計及び教育を支援するシステムであり、少なくともコンピュータ１０により構成される。
教育支援システム１は、コンピュータ１０が、外部端末と公衆回線網等のネットワーク９を介して、データ通信可能に接続される。
なお、教育支援システム１の構成物は、あくまでも一例であり、外部端末及び図示していない端末類等については、その数、種類及び機能については、適宜変更可能である。

コンピュータ１０は、制御部として、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等を備え、通信部として、他の端末や装置等と通信可能にするためのデバイス、作画用紙毎に、形状情報及び属性情報を取得する作画用紙情報取得部１１等を備える。
コンピュータ１０は、記録部として、ハードディスクや半導体メモリ、記録媒体、メモリカード等によるデータのストレージ部等を備える。
コンピュータ１０は、処理部として、各種処理を実行する各種デバイス、半導体を構成する複数の階層毎に対応付けられた複数の作画用紙の其々に、半導体の各階層の形状に関する形状情報を作画する作画部１２、複数の作画用紙の其々に、半導体の各階層の属性に関する属性情報を記載する記載部１３、取得した形状情報及び属性情報に基づいて、半導体集積回路のレイアウト情報を生成する生成部１４等を備える。

コンピュータ１０において、制御部が所定のプログラムを読み込むことにより、通信部と協働して、作画用紙出力モジュール、入力受付モジュール、作画用紙情報取得モジュール、付加情報取得モジュール、出力モジュールを実現する。
また、コンピュータ１０において、制御部が所定のプログラムを読み込むことにより、記録部と協働して、情報記録モジュールを実現する。
また、コンピュータ１０において、制御部が所定のプログラムを読み込むことにより、処理部と協働して、作画モジュール、記載モジュール、生成モジュール、検証モジュール、選択モジュールを実現する。

なお、コンピュータ１０は、作画部１２及び記載部１３を有しない構成であっても良い。この場合、作画部１２及び記載部１３は、学生により行われることになる。

外部端末は、例えば、画像を撮影するカメラ、学生が使用するスマートフォン、タブレット端末等の携帯端末等の学生端末、コンピュータ１０が出力した各種情報を表示するモニタ、学生から所定の入力を受け付け、受け付けた入力内容をコンピュータ１０に送信するコントローラである。外部端末は、一般的なカメラ、携帯端末、モニタ、コントローラであれば良い。
なお、外部端末は、あくまでも例であって、その種類、数及び機能については、上述した例に限定されるものではない。

以下、教育支援システム１が実行する各処理について、上述した各モジュールが実行する処理と併せて説明する。
本明細書において、各モジュールは、その処理内容を、自身が有する機能として実行するものであっても良いし、所定のアプリケーションを介して実行するものであっても良い。

［教育支援システム１が実行する第１の作画用紙用処理］
図３に基づいて、教育支援システム１が実行する第１の作画用紙用処理について説明する。同図は、学生が実行する第１の作画用紙用処理のフローチャートを示す図である。本第１の作画用紙用処理は、上述した作画処理（ステップＳ１）、記載処理（ステップＳ２）の詳細である。本第１の作画用紙用処理において、上述した作画部１２及び記載部１３は学生が行うものである。

学生は、半導体を構成する複数の階層毎に対応付けられた複数の作画用紙の其々に、半導体の各階層の形状に関する形状情報を作画する（ステップＳ１０）。
本第１の作画用紙用処理における作画用紙は、例えば、透明又は半透明なシートである。形状情報は、例えば、拡散層、絶縁層、金属配線等を図形で示した情報である。
学生は、フォトマスクを模した一又は複数枚の型紙（図４参照）を用いて、作画用紙に形状情報を作画する。
図４に基づいて、型紙について説明する。同図は、型紙の例を模式的に示した図である。同図において、複数枚の型紙２０が示されている。
型紙２０は、フォトマスクを模したものであり、開口部２１が設けられている。この開口部２１は、型紙２０を切り抜いた結果作成されるものである。この開口部２１の形状が、この型紙２０に対応する階層の形状情報である。型紙２０は、其々において、対応する階層の形状情報に相当する開口部２１が設けられている。
なお、開口部２１の形状については、図４で示したものに限定されるものではなく、適宜設計されたものであれば良い。
学生は、作画用紙毎に対応する階層の型紙２０を、作画用紙に重畳させる。学生は、型紙２０に設けられた開口部２１を、筆記具（例えば、色鉛筆）等でなぞることにより、作画用紙に形状情報を作画する（図５参照）。すなわち、学生は、型紙２０に設けられた開口部２１の図形を、作画用紙に転写することにより、作画用紙に形状情報を作画する。
図５に基づいて、作画用紙について説明する。同図は、作画用紙の例を模式的に示した図である。同図において、複数枚の作画用紙３０が示されている。
作画用紙３０は、半導体を構成する複数の階層毎に対応付けられたものである。作画用紙３０は、形状情報が作画される作画領域３１、後述する属性情報及び付加情報が記載される情報記載領域３２が設けられている。作画領域３１は、学生が、形状情報を作画する領域である。情報記載領域３２についての詳細は、後述する。
学生は、型紙２０を、この作画用紙３０に重畳させ、作画領域３１に、形状情報３３を作画する。学生は、作画用紙３０毎に、階層毎の形状情報３３を、其々、作画する。

図３に戻り、第１の作画用紙用処理の続きを説明する。
学生は、半導体を構成する複数の階層毎に対応付けられた複数の作画用紙の其々に、半導体の各階層の属性に関する属性情報及び付加情報を記載する（ステップＳ１１）。
属性情報は、例えば、半導体の属性の特定（例えば、半導体プロセス情報、各作画用紙の層情報（拡散層、絶縁層、金属配線等））、層の厚み、上下の層との包含関係、及び、層を構成する材料に関する情報の少なくとも一つである。また、付加情報は、属性情報と同様に、例えば、半導体の属性の特定（例えば、半導体プロセス情報、各作画用紙の層情報（拡散層、絶縁層、金属配線等））、層の厚み、上下の層との包含関係、及び、層を構成する材料に関する情報の少なくとも一つである。属性情報と付加情報との相違点は、属性情報は、学生が記載するものであるが、付加情報は、必ずしも学生が記載する必要がなく、元々作画用紙に記載されたものや外部コンピュータ等から取得するものであっても良い点である。
学生は、上述した図５における情報記載領域３２に、属性情報及び付加情報を記載する。このとき、属性情報は、文字、記号、図形及び色の少なくとも一つを用いて記載される。付加情報も同様に、文字、記号、図形及び色の少なくとも一つを用いて記載される。
例えば、図５では、情報記載領域３２に、二次元コード、文字、記号等により記載された属性情報及び付加情報が示されている。
なお、情報記載領域３２は、一箇所にのみ存在する必要はなく、作画用紙３０上の複数の箇所に分散して存在しても良い。また、属性情報及び付加情報の記載方法は、上述した例に限定されるものではなく、如何なる記載方式であっても良い。

図６に基づいて、上述した各処理の結果得られる作画用紙について説明する。同図は、複数の型紙及び複数の作画用紙の例を示した図である。同図において、複数の型紙２０及び複数の作画用紙３０が示されている。型紙２０及び作画用紙３０は、上述したものと同様のものである。
複数の作画用紙３０の其々は、一方の端部が貼付され、一つの束となっており、学生が各作画用紙３０をめくることが可能となっている。学生は、各作画用紙３０に、型紙２０に設けられた開口部に基づいた形状情報を作画し、属性情報及び付加情報を記載する。各作画用紙３０と、型紙２０とは、略同一の形状をしているため、学生は、型紙２０を、対応する階層の作画用紙３０に重畳させ、形状情報を作画する。
また、図６において、各型紙２０に基づいて作成される半導体集積回路の積層状態を模式的に示す回路図２２も示されている。この回路図２２は、半導体集積回路の階層構造の順番等に基づいて、型紙２０に基づいて形状情報を作画し、属性情報及び付加情報を記載したものである。
すなわち、学生は、型紙２０を用いて、各作画用紙３０に、形状情報を作画し、属性情報及び付加情報を記載するだけでなく、回路図２２を併せて作成し、属性情報及び付加情報を記載する。なお、この回路図２２については、必ずしも作成する必要は無い。

以上が、第１の作画用紙用処理である。
上述した第１の作画用紙用処理の結果、学生が、半導体の階層構造と、製造工程とを直感的に理解することが可能となる。

［教育支援システム１が実行する第２の作画用紙用処理］
図７に基づいて、教育支援システム１が実行する第２の作画用紙用処理について説明する。同図は、コンピュータ１０が実行する第２の作画用紙用処理のフローチャートを示す図である。本第２の作画用紙用処理は、上述した作画処理（ステップＳ１）、記載処理（ステップＳ２）の別の詳細である。本第２の作画用紙用処理において、上述した作画部１２及び記載部１３はコンピュータが行うものである。

作画用紙出力モジュールは、半導体を構成する複数の階層毎に対応付けられた複数の作画用紙を、其々、出力する（ステップＳ２０）。
本第２の作画用紙用処理における作画用紙は、例えば、電子データである。
作画用紙出力モジュールは、複数の作画用紙を、其々、学生端末又はモニタに送信する。学生端末又はモニタは、各作画用紙を受信し、自身の表示部に表示する。

入力受付モジュールは、半導体を構成する複数の階層毎に対応付けられた複数の作画用紙の其々に対する形状情報の入力を受け付ける（ステップＳ２１）。
形状情報は、上述したステップＳ１０のものと同様に、例えば、拡散層、絶縁層、金属配線等を図形で示した情報である。
出力先が学生端末である場合について説明する。
学生端末は、学生から、タップ操作等の入力を受け付ける（図８参照）。学生端末は、受け付けた入力内容に基づいて、形状情報の入力を受け付ける。
図８に基づいて、学生端末が受け付ける入力内容について説明する。同図は、学生端末が作画用紙を表示した状態の一例を模式的に示した図である。
学生端末は、受信した複数の作画用紙に基づいて、作画用紙４０、作画領域４１、作画用アイコン４２、次アイコン４３を自身の表示部に表示する。作画用紙４０は、受信した複数の作画用紙の内の一つである。作画用紙４０内には、形状情報が入力される作画領域４１及び作画領域４１に形状情報を入力する作画用アイコン４２が存在する。作画用紙４０の近傍には、現在表示中の作画用紙とは別の作画用紙を表示する次アイコン４３が存在する。
学生端末は、作画用アイコン４２に対する入力を学生から受け付け、作画領域４１に、形状情報の入力を受け付ける。このとき、学生端末は、作画用アイコン４２に対する入力を受付ける度に、作画領域４１を着色する。着色方法は、特に限定されるものではないが、一度の入力により、作画領域４１を着色するものであっても良いし、複数の入力により、作画領域４１を着色するものであっても良い。複数の入力により作画領域４１全体を着色する際、例えば、所定の大きさのドットにより、徐々に着色しても良いし、作画領域４１全体を徐々に濃くしていくことにより、着色しても良い。また、着色に限らず、作画領域４１に形状情報の入力を受け付けるものであれば、その方法は特に限定されない。
学生端末は、作画領域４１に対する形状情報の入力が完了した際、次アイコン４３に対する入力を学生から受け付け、現在表示中の作画用紙とは別の作画用紙を表示する。
学生端末は、これらの入力を繰り返し受け付けることにより、受信した全ての作画用紙に対して形状情報の入力を受け付ける。
学生端末は、入力を受け付けた全ての形状情報を、コンピュータ１０に送信する。
入力受付モジュールは、全ての形状情報を受信することにより、半導体を構成する複数の階層毎に対応付けられた複数の作画用紙の其々に対する入力を受け付ける。
次に、出力先がモニタである場合について説明する。
入力受付モジュールは、自身に直接又は間接的にデータ通信可能に接続されたコントローラによる入力を受け付ける（図９参照）。
図９に基づいて、入力受付モジュールが受け付ける入力内容について説明する。同図は、モニタが作画用紙を表示した状態の一例を模式的に示した図である。
モニタは、受信した複数の作画用紙に基づいて、作画用紙５０、作画領域５１を自身の表示部に表示する。また、モニタは、作画領域５１に、形状情報を入力する入力具（例えば、銃）５２を自身の表示部に表示する。作画用紙５０は、受信した複数の作画用紙の内の一つである。作画用紙５０内には、形状情報が入力される作画領域５１が存在する。
入力具５２は、学生からのコントローラ等の入力に基づいて、移動及び作画領域５１に対する形状情報を入力する。このとき、入力具５２は、学生が所望する場所に移動し、弾丸５３を射出する。この弾丸５３が着弾した地点である着弾点５４が、所定の形状に着色される。入力具５２は、着弾点５４が、作画領域５１全体を埋めるまで、作画領域５１に弾丸５３を射出する。なお、着色方法は、特に限定されるものではないが、一度の入力により、作画領域５１を着色するものであっても良いし、複数の入力により、作画領域５１を着色するものであっても良い。複数の入力により作画領域５１全体を着色する際、例えば、所定の大きさのドットにより、徐々に着色しても良いし、作画領域５１全体を徐々に濃くしていくことにより、着色しても良い。また、着色に限らず、作画領域５１に形状情報の入力を受け付けるものであれば、その方法は特に限定されない。
モニタは、作画領域５１に対する形状情報の入力が完了した際、所定の入力を受け付け、現在表示中の作画用紙とは別の作画用紙を表示する。
コントローラは、自身に対する入力内容を、都度、コンピュータ１０に送信する。入力受付モジュールは、この入力を受信することにより、半導体を構成する複数の階層毎に対応付けられた複数の作画用紙の其々に対する入力を受け付ける。

作画モジュールは、半導体を構成する複数の階層毎に対応付けられた複数の作画用紙の其々に、半導体の各階層の形状に関する形状情報を作画する（ステップＳ２２）。
作画モジュールは、受け付けた入力内容に基づいて、半導体を構成する複数の階層毎に対応付けられた複数の作画用紙の其々に、半導体の各階層の形状に関する形状情報を作画する。このとき、作画モジュールは、上述した図５で示した作画用紙に対して作画した形状情報と同様に、受け付けた入力に基づいた形状情報を作画用紙の其々に作画する。

図７に戻り、第２の作画用紙用処理の続きを説明する。
記載モジュールは、半導体を構成する複数の階層毎に対応付けられた複数の作画用紙の其々に、半導体の各階層の属性に関する属性情報及び付加情報を記載する（ステップＳ２３）。
属性情報は、上述したステップＳ１１のものと同様に、例えば、半導体の属性の特定（例えば、半導体プロセス情報、各作画用紙の層情報（拡散層、絶縁層、金属配線等））、層の厚み、上下の層との包含関係、及び、層を構成する材料に関する情報の少なくとも一つである。また、付加情報は、上述したステップＳ１１のものと同様に、例えば、半導体の属性の特定（例えば、半導体プロセス情報、各作画用紙の層情報（拡散層、絶縁層、金属配線等））、層の厚み、上下の層との包含関係、及び、層を構成する材料に関する情報の少なくとも一つである。本ステップＳ２３における属性情報と付加情報との相違点も、上述したステップＳ１１と同様に、属性情報は、学生が記載するものであるが、付加情報は、必ずしも学生が記載する必要がなく、元々作画用紙に記載されたものや外部コンピュータ等から取得するものであっても良い点である。
入力受付モジュールは、半導体を構成する複数の階層毎に対応付けられた複数の作画用紙の其々に、半導体の各階層の属性に関する属性情報及び付加情報の入力を受け付ける。入力受付モジュールは、学生端末又はモニタが表示する作画用紙に設けられた情報記載領域（不図示）や、所定の入力フォームに入力された属性情報及び付加情報を取得する。入力受付モジュールは、これらに入力された属性情報及び付加情報を取得することにより、半導体を構成する複数の階層毎に対応付けられた複数の作画用紙の其々に、半導体の各階層の属性に関する属性情報及び付加情報の入力を受け付ける。このとき、入力受付モジュールは、作画用紙毎に、属性情報及び付加情報の入力を受け付けても良いし、それ以外の方法により、属性情報及び付加情報の入力を受け付けても良い。
記載モジュールは、受け付けた属性情報及び付加情報に基づいて、半導体を構成する複数の階層毎に対応付けられた複数の作画用紙の其々に、半導体の各階層の属性に関する属性情報及び付加情報を記載する。このとき、作画モジュールは、上述した図５で示した作画用紙に対して記載した属性情報及び付加情報と同様に、受け付けた入力に基づいた属性情報及び付加情報を作画用紙の其々に記載する。属性情報は、上述したステップＳ１１と同様に、文字、記号、図形及び色の少なくとも一つを用いて記載される。また、付加情報は、上述したステップＳ１１と同様に、文字、記号、図形及び色の少なくとも一つを用いて記載される。
なお、情報記載領域は、一箇所にのみ存在する必要はなく、作画用紙上の複数の箇所に分散して存在しても良い。また、属性情報及び付加情報の記載方法は、上述した例に限定されるものではなく、如何なる記載方式であっても良い。

以上が、第２の作画用紙用処理である。
上述した第２の作画用紙用処理の結果、学生が、半導体の階層構造と、製造工程とを直感的に理解することが可能となる。

［教育支援システム１が実行する情報取得処理］
図１０に基づいて、教育支援システム１が実行する情報取得処理について説明する。同図は、コンピュータ１０が実行する情報取得処理のフローチャートを示す図である。本情報取得処理は、上述した作画用紙情報取得処理（ステップＳ３）の詳細である。

作画用紙情報取得モジュールは、作画用紙毎に、形状情報及び属性情報を取得する（ステップＳ３０）。
作画用紙情報取得モジュールは、上述した第１の作画用紙用処理又は第２の作画用紙用処理に基づいた複数の作画用紙の其々から、形状情報及び属性情報を取得する。
第１の作画用紙用処理に基づいた作画用紙の場合について説明する。
カメラは、複数の作画用紙の画像を其々撮影する。このとき、カメラは、作画用紙を一枚ずつ撮影しても良いし、複数の作画用紙を平面的に並べて一度にまとめて撮影しても良いし、何らかの光学技術を活用して束ねられた状態の複数の作画用紙を同時に撮影しても良い。
カメラは、撮影した画像を、コンピュータ１０に送信する。
作画用紙情報取得モジュールは、この画像を受信することにより、作画用紙毎に、形状情報及び属性情報を取得する。
第２の作画用紙用処理に基づいた作画用紙の場合について説明する。
作画用紙情報取得モジュールは、複数の作画用紙の其々に作画された形状情報及び記載された属性情報を取得する。このとき、作画用紙情報取得モジュールは、作画用紙毎に形状情報及び属性情報を取得しても良いし、複数の作画用紙をまとめた状態の形状情報及び属性情報を取得しても良い。

付加情報取得モジュールは、作画用紙毎に、付加情報を取得する（ステップＳ３１）。
作画用紙情報取得モジュールは、上述した第１の作画用紙用処理又は第２の作画用紙用処理に基づいた複数の作画用紙の其々から、付加情報を取得する。
付加情報取得モジュールは、上述したステップＳ３０の処理と同様の処理を実行し、第１の作画用紙用処理及び第２の作画用紙用処理の其々に基づいた作画用紙毎に、付加情報を取得する。
なお、ステップＳ３１の処理は、上述したステップＳ３０の処理と同時に行われても良い。すなわち、作画用紙情報取得モジュールは、形状情報及び属性情報に加えて、付加情報を併せて取得する構成であっても良い。
また、付加情報取得モジュールは、作画用紙に記載された付加情報を取得するだけでなく、外部装置が記憶する付加情報等の、作画用紙に記載されたもの以外の付加情報を取得する構成であっても良い。

情報記録モジュールは、取得した形状情報、属性情報及び付加情報を記録する（ステップＳ３２）。
情報記録モジュールは、取得した形状情報、属性情報及び付加情報の其々を対応付けて記録する。

以上が、情報取得処理である。

［教育支援システム１が実行する第１のレイアウト情報生成処理］
図１１に基づいて、教育支援システム１が実行する第１のレイアウト情報生成処理について説明する。同図は、コンピュータ１０が実行する第１のレイアウト情報生成処理のフローチャートを示す図である。本第１のレイアウト情報生成処理は、上述した生成処理（ステップＳ４）の詳細である。

生成モジュールは、取得した形状情報及び属性情報に基づいて、半導体集積回路のレイアウト情報を生成する（ステップＳ４０）。
生成モジュールは、取得した第１の作画用紙用処理に基づいた作画用紙の画像の解析（画像認識、図形認識、文字認識等）を行い、画像に写っている形状情報及び属性情報を認識する。また、生成モジュールは、取得した第２の作画用紙用処理に基づいた作画用紙の形状情報及び属性情報を認識する。
生成モジュールは、認識した形状情報及び属性情報に基づいて、半導体集積回路のレイアウト情報を生成する。このレイアウト情報は、例えば、半導体集積回路としてシミュレート可能な動作モデルである。

検証モジュールは、生成したレイアウト情報に基づいて、半導体設計検証又は動作シミュレートを実行する（ステップＳ４１）。
検証モジュールは、このレイアウト情報に基づいて、半導体集積回路の物性や動作等をシミュレートする。

出力モジュールは、検証結果又は動作シミュレート結果を出力する（ステップＳ４２）。
出力モジュールは、検証結果又は動作シミュレート結果を、学生端末に送信する。
学生端末は、検証結果又は動作シミュレート結果を受信し、自身の表示部に表示する。

以上が、第１のレイアウト情報生成処理である。

［教育支援システム１が実行する第２のレイアウト情報生成処理］
図１２に基づいて、教育支援システム１が実行する第２のレイアウト情報生成処理について説明する。同図は、コンピュータ１０が実行する第２のレイアウト情報生成処理のフローチャートを示す図である。本第２のレイアウト情報生成処理は、上述した生成処理（ステップＳ４）の別の詳細である。なお、上述した処理と同様の処理については、その詳細な説明は省略する。

選択モジュールは、属性情報と付加情報との何れかを内容毎に選択する（ステップＳ５０）。
選択モジュールは、取得した属性情報及び付加情報の内、同じ内容に関する情報が存在し、且つ、この内容に関する情報が其々で異なる場合（例えば、各層の厚みの情報が属性情報と付加情報とで異なる場合）、この内容における属性情報と付加情報との何れかの選択を学生から受け付け、受け付けた情報を選択する。
学生端末は、内容毎の属性情報と付加情報とを自身の表示部に表示する。この属性情報及び付加情報は、コンピュータ１０が送信したものである。学生端末は、上述した条件を満たす内容における属性情報と付加情報との内、学生が所望する情報に対する選択を受け付ける。学生端末は、この内容と選択を受け付けた情報とをコンピュータ１０に送信する。
コンピュータ１０は、この内容と選択を受け付けた情報とを受信する。選択モジュールは、この受信した内容と選択を受け付けた情報とに基づいて、属性情報と付加情報との何れかを内容毎に選択する。
なお、選択モジュールは、同じ内容に関する情報が存在しない場合、及び、内容に関する情報が其々で同一である場合、存在する情報を選択すれば良い。

生成モジュールは、取得した形状情報及び選択した各情報を加味して、半導体集積回路のレイアウト情報を生成する（ステップＳ５１）。
ステップＳ５１の処理は、上述したステップＳ４０の処理において、認識した形状情報と、選択した属性情報及び付加情報とに基づいて、半導体集積回路のレイアウト情報を生成すれば良い。ステップＳ５１の処理は、これ以外については、上述したステップＳ４０の処理と同様である。

検証モジュールは、生成したレイアウト情報に基づいて、半導体設計検証又は動作シミュレートを実行し（ステップＳ５２）、出力モジュールは、検証結果又は動作シミュレート結果を出力する（ステップＳ５３）。
ステップＳ５２の処理は、上述したステップＳ４１の処理と同様であり、ステップＳ５３の処理は、上述したステップＳ４２の処理と同様である。

以上が、第２のレイアウト情報生成処理である。

コンピュータ１０は、上述した第１又は第２のレイアウト情報生成処理に際して、生成したレイアウト情報を、拡張現実として学生端末に出力する構成も可能である。
この場合について説明する。
学生端末は、複数の作画用紙の画像を其々撮影する。学生端末は、この撮影した画像をコンピュータ１０に送信する。この学生端末が画像の撮影及び送信に関する処理は、上述したステップＳ３０の処理におけるカメラを学生端末が行う処理である。
コンピュータ１０は、上述した第１又は第２のレイアウト情報生成処理により、レイアウト情報を生成する。
出力モジュールは、上述したステップＳ４０又はステップＳ５１の処理により生成したレイアウト情報を、拡張現実として、学生端末に送信する。
学生端末は、このレイアウト情報を受信し、拡張現実として自身の表示部に表示する（図１３参照）。
図１３に基づいて、学生端末が拡張現実として表示するレイアウト情報について説明する。同図は、学生端末（スマートフォン等のカメラを備える携帯型コンピュータ）が拡張現実として表示するレイアウト情報の一例を模式的に示した図である。同図において、拡張現実としてレイアウト画像となる動作モデル６０が示されている。
なお、コンピュータ１０が、レイアウト情報を生成しているが、上述した処理は、学生端末が実行するものであっても良い。すなわち、学生端末は、上述した第１又は第２のレイアウト情報生成処理を、自身が実行する構成であっても良い。この場合、学生端末が、上述した情報取得処理及び第１又は第２のレイアウト情報生成処理を実行する構成であれば良い。
また、学生端末が表示する拡張現実は、半導体集積回路の動作の様子だけでなく、半導体集積回路の製造プロセスをアニメーション等で表示するものであっても良い。

上述した各処理は、別個の処理として記載しているが、コンピュータ１０は、上述した各処理の一部又は全部を組み合わせて実行する構成も可能である。また、コンピュータ１０は、各処理において、説明したタイミング以外のタイミングであっても、その処理を実行する構成も可能である。

上述した手段、機能は、コンピュータ（ＣＰＵ、情報処理装置、各種端末を含む）が、所定のプログラムを読み込んで、実行することによって実現される。プログラムは、例えば、コンピュータからネットワーク経由で提供される（ＳａａＳ：ソフトウェア・アズ・ア・サービス）形態やクラウドサービスで提供されて良い。また、プログラムは、コンピュータ読取可能な記録媒体に記録された形態で提供されて良い。この場合、コンピュータはその記録媒体からプログラムを読み取って内部記録装置又は外部記録装置に転送し記録して実行する。また、そのプログラムを、記録装置（記録媒体）に予め記録しておき、その記録装置から通信回線を介してコンピュータに提供するようにしても良い。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限るものではない。また、本発明の実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施形態に記載されたものに限定されるものではない。

本実施形態に開示される第１の態様は、半導体集積回路の設計及び教育を支援する教育支援システムであって、半導体を構成する複数の階層毎に対応付けられた複数の作画用紙の其々に、前記半導体の各階層の形状に関する形状情報を作画する作画部１２と、前記複数の作画用紙の其々に、前記半導体の各階層の属性に関する属性情報を記載する記載部１３と、前記作画用紙毎に、前記形状情報及び前記属性情報を取得する作画用紙情報取得部１１と、取得した前記形状情報及び前記属性情報に基づいて、前記半導体集積回路のレイアウト情報を生成する生成部１４と、を備える教育支援システム。

本実施形態に開示される第２の態様は、前記属性情報が、前記半導体の階層の特定、層の厚み、上下の層との包含関係、及び、層を構成する材料に関する情報の少なくとも一つである、第１の態様に記載の教育支援システム。

本実施形態に開示される第３の態様は、前記記載部が、前記属性情報を、文字、記号、図形、及び、色の少なくとも一つを用いて記載する、第１の態様に記載の教育支援システム。

本実施形態に開示される第４の態様は、前記作画用紙が、透明又は半透明なシートである、第１の態様に記載の教育支援システム。

本実施形態に開示される第５の態様は、前記作画用紙が、電子データである、第１の態様に記載の教育支援システム。

本実施形態に開示される第６の態様は、前記作画部１２が、フォトマスクを模した型紙を用いて、前記形状情報を作画する、第１の態様に記載の教育支援システム。

本実施形態に開示される第７の態様は、生成した前記レイアウト情報に基づいて、半導体設計検証又は動作シミュレーションを行う検証部、を更に備える第１の態様に記載の教育支援システム。

本実施形態に開示される第８の態様は、前記半導体の各階層の属性に関する付加情報を取得する付加情報取得部、を更に備え、前記生成部１４が、取得した前記付加情報を加味して、前記レイアウト情報を生成する、第１の態様に記載の教育支援システム。

本実施形態に開示される第９の態様は、取得した前記属性情報と、前記付加情報との何れかを内容毎に選択する選択部、を更に備え、前記生成部１４が、選択した各情報に基づいて、前記レイアウト情報を生成する、第１の態様に記載の教育支援システム。

本実施形態に開示される第１０の態様は、生成した前記レイアウト情報に基づいた拡張現実を出力する出力部、を更に備える第１の態様に記載の教育支援システム。

１ 教育支援システム
９ ネットワーク
１０ コンピュータ
１１ 作画用紙情報取得部
１２ 作画部
１３ 記載部
１４ 生成部
２０ 型紙
２１ 開口部
２２ 回路図
３０ 作画用紙
３１ 作画領域
３２ 情報記載領域
３３ 形状情報
４０ 作画用紙
４１ 作画領域
４２ 作画用アイコン
４３ 次アイコン
５０ 作画用紙
５１ 作画領域
５２ 入力具
５３ 弾丸
５４ 着弾点
６０ 動作モデル

Claims (12)

1. 半導体集積回路の設計及び教育を支援する教育支援システムであって、
   半導体を構成する複数の階層毎に対応付けられた複数の作画用紙の其々に、前記半導体の各階層の形状に関する形状情報を作画する作画部と、
   前記複数の作画用紙の其々に、前記半導体の各階層の属性に関する属性情報を記載する記載部と、
   前記作画用紙毎に、前記形状情報及び前記属性情報を取得する作画用紙情報取得部と、
   取得した前記形状情報及び前記属性情報に基づいて、前記半導体集積回路のレイアウト情報を生成する生成部と、
   を備える教育支援システム。
2. 前記属性情報は、前記半導体の階層の特定、層の厚み、上下の層との包含関係、及び、層を構成する材料に関する情報の少なくとも一つである請求項１に記載の教育支援システム。
3. 前記記載部は、前記属性情報を、文字、記号、図形、及び、色の少なくとも一つを用いて記載する請求項１に記載の教育支援システム。
4. 前記作画用紙は、透明又は半透明なシートである請求項１に記載の教育支援システム。
5. 前記作画用紙は、電子データである請求項１に記載の教育支援システム。
6. 前記作画部は、フォトマスクを模した型紙を用いて、前記形状情報を作画する請求項１に記載の教育支援システム。
7. 生成した前記レイアウト情報に基づいて、半導体設計検証又は動作シミュレーションを行う検証部、を更に備える請求項１に記載の教育支援システム。
8. 前記半導体の各階層の属性に関する付加情報を取得する付加情報取得部、
   を更に備え、
   前記生成部は、取得した前記付加情報を加味して、前記レイアウト情報を生成する、
   請求項１に記載の教育支援システム。
9. 取得した前記属性情報と、前記付加情報との何れかを内容毎に選択する選択部、
   を更に備え、
   前記生成部は、選択した各情報に基づいて、前記レイアウト情報を生成する、
   請求項８に記載の教育支援システム。
10. 生成した前記レイアウト情報に基づいた拡張現実を出力する出力部、
    を更に備える請求項１に記載の教育支援システム。
11. 半導体集積回路の設計及び教育を支援するコンピュータが実行する教育支援方法であって、
    半導体を構成する複数の階層毎に対応付けられた複数の作画用紙の其々に、前記半導体の各階層の形状に関する形状情報を作画するステップと、
    前記複数の作画用紙の其々に、前記半導体の各階層の属性に関する属性情報を記載するステップと、
    前記作画用紙毎に、前記形状情報及び前記属性情報を取得するステップと、
    取得した前記形状情報及び前記属性情報に基づいて、前記半導体集積回路のレイアウト情報を生成するステップと、
    を備える教育支援方法。
12. 半導体集積回路の設計及び教育を支援するコンピュータに、
    半導体を構成する複数の階層毎に対応付けられた複数の作画用紙の其々に、前記半導体の各階層の形状に関する形状情報を作画するステップ、
    前記複数の作画用紙の其々に、前記半導体の各階層の属性に関する属性情報を記載するステップ、
    前記作画用紙毎に、前記形状情報及び前記属性情報を取得するステップ、
    取得した前記形状情報及び前記属性情報に基づいて、前記半導体集積回路のレイアウト情報を生成するステップ、
    を実行させるためのコンピュータ読み取り可能なプログラム。