ユニットコストは、NREコストに対比されるものである。このコストは、Dell Latitude E5400 バッテリーチップサイズに依存する。台湾TSMC（Taiwan Semiconductor Manufacturing Company）社で新興アカウント担当のアカウントマネジャを務めるPaul Rousseau氏は、「顧客が使用するライブラリが明確であれば、チップサイズをかなり正確に見積もることができる」と述べる。この見積もり作業は、単にスタンダードセルの個数を数えることで行うわけではない。I/Oパッド、電源配線、電源配線におけるデカップリングコンデンサ、アナログ回路の能動部品といったもののすべてがチップサイズに大きな影響を及ぼDell Latitude E5500 バッテリーすからである。
また、ファウンドリや設計企業は、似たような特性を持つ過去の製品設計を基に見積もりを行う。この見積もり作業においては、豊富な経験が必須である。富士通のシニアアカウントマネジャであるJonathan Stanley氏は、「新しい技術は、顧客に提供する前に、まず社内で使用する。そのDell Latitude E4300 バッテリー ため、チップサイズの見積もりの際には、類似のブロックへの適用実績や社内評価ツールの利用経験がすでにある場合が多い」と述べる。チップサイズだけが、ユニットコストを決定する要因ではない。歩留りの影響、テストのコスト、パッケージングのコストも考慮しなければならない。これらのすべてが、ICをより高価なものにしてしまう可能性がある。
IPの問題は、Dell Latitude D520バッテリープロセス選択における2番目に重要な要因である。設計チームは、どのサードパーティ製IPが必要になるのか、そのIPはどのプロセスで利用できるのかということを調査しなければならない。中には、富士通のStanley氏のように、「IPに関する要件が定まれば、利用するプロセスは確定したも同然だ」とする人もいる。
Vishay Intertechnologyは2011年10月、車載機器向けの表面実装型積Dell Inspiron 6000バッテリー層セラミックチップコンデンサ「VJオートモーティブシリーズ」を発表した。車載部品の品質規格であるAEC-Q200に準拠しており、自動車のドアやウィンドウ、エアコンなどの制御や、エンジン制御装置、パワーステアリングといった用途に向ける。サンプル出荷、量産出荷とも既に開始している。

　 VJオートモーティブシDell Studio 1535 バッテリーリーズは、より高い曲げ圧力に耐えるように設計されたポリマー端子をオプションとして選択できるようになっている。高温環境下で用いられることが多い車載機器では、プリント基板が熱で膨張することにより表面実装したコンデンサに応力がかかってクラックが発生する可能性がある。ポリマー端子により、このリスクを軽減することが可能だという。コンデンサの誘電体の温度特性はC0G、X5R、X7R、X8RかDell Inspiron 1150バッテリーら選択可能である。
誘電体温度係数がC0Gの製品は、容量が1pF～22nFで、定格電圧が25VDC～3000VDC。動作温度範囲は－55～150℃。誘電体温度係数がX5R/X7R/X8Rの製品は、容量が120pF～1μFで、定格電圧は10VDC～1000VDC。動作温度範囲は－55～150℃である。1831年、英国の化学者/物理学者であったMichDell Inspiron 640m バッテリーael Faraday氏が現在のトランスを発明、彼はそれを誘導コイルと名づけた。それから180年近くたった今、残念ながら理工系の大学でも、SMPS（スイッチモード電源）を扱う上で実用的なレベルでは、磁気学に関する指導があまり行われていないという。問題の1つは、LENOVO IdeaPad S205バッテリー磁気学で扱われる一般的な理論式が正弦波を対象としたものであるのに対し、SMPSは方形波で動作する点にある。

　システム設計においては、電源のことが後回しになるケースがある。しかし、SMPSの中心にある磁性部品を適切に選択し、電源回路全体を適切に設計するのは非常に重要なことである。そこで本稿では、見落とされがちなこの分野の基本を再度確認しておきたい。Lenovo IdeaPad U350 バッテリー以下では、まず最低限、頭に入れておくべき基本的な事項について述べる。

磁気学について理解するための第一歩は、磁界と電流の関係を知ることである。導体に電流Iが流れると、磁界Bが生じ、その磁界が導体の周りに磁束線を生成するは単純な空芯コイルの例を示したものである。導体が複数回巻いてある（ターン）コイルに直流電流が流れると、それぞれのター T117Cンが磁界を生成する。すべての磁界が組み合わさった結果、コイル内には直線的な磁界が形成される。コイルの外では磁界は分散して弱まる。最大のエネルギーを蓄えることができるのはコイル内の磁界だが、外側でもかなりの量を蓄えることができる。

　鉄などの磁性材料で構AS07A75 成された物体をコイル内に配置すると、磁界はその物体に対して起電力（EMF：Electromotive Force）を発する。磁界の中に2つ目のコイルを配置し、時間とともに磁界が変化するように1つ目のコイルに交流電流を流すと、磁界は2つ目のコイルに電流を生じさせる。ロシアの科学者/物理学者であるHeinrich Lenz氏が1834年に発表したレンツの法則のとおり、発生する電流の向きは、それを発生させた物体の動きと常に逆方Acer Aspire One AO753 バッテリー向になる。

　磁界の性質は、強さや密度で表すことができる。磁界の強さHは、アンペア毎メートル（A/m）を単位とし、磁界が磁極に及ぼす力に相当する。磁束密度B は、磁界が変化するときに電界を発生する能力のことで、テスラ（T）を単acer aspire 8930 バッテリー位とする。磁束密度は時間も関連する概念である。AMI社のKlosterboer氏は、「実際にチップとして製造された実績がなければ、『実証済みのIP』とは呼べない。チップによる特性評価の実績がないIPを使用した場合、マスクの再設計の確率は50％にも上るだろう」と語る。
当然のことながら、これに対するIPベンダーの見解は異なる。米MIPS Techn AS10B5E ologies社のソリューションズアーキテクチャ担当バイスプレジデントを務めるGideon Intrater氏は、「各IPコアの特性は、プロセスノード、電圧、ライブラリの組み合わせによって異なることは事実だ」と述べる。しかし、プロセッサコアのような合成可能なデジタル機能のIPは、例えばポルトガルChipidea Microelectronica社が提供するようなアナログ回路のハードIPとは性質が異なる。このようなハードIPに対PA3591U-1BRSしては、多くの場合、実際にチップを作ってテストすることが求められる。これまでは、性能面でクリティカルな要求のある合成可能なIPに対しても、それと同様の状況があった。ライブラリ、制約条件、テスト回路の挿入、設計ルールが相互に与える影響は多種多様であるため、設計フローが非常PA3589U-1BRSに流動的なものになってしまっていたのだ。多くの設計チームは、CPUコアのようなものも含め、実際の環境において、実際のパラメータを用いて稼働させた実績が欲しいと考えていた。
磁性部品と、それを利用した機器で観測される特性のほとんどの関係は、アンペールの法則とファラデーの法則の2つで表すことができる。フランスの物理学者 /数学者、Andre-Marie Ampere氏が1826年に発表したアンペールの法則は、閉回路の周囲の磁界と、 UM09G31閉回路を流れる電流の関係を表すものである。前出のFaraday氏が 1834年に発表したファラデーの法則は、発生する起電力または閉回路における起電力が、回路を通る磁束の時間変化率に比例するというものである。磁気回路になぜコアが必要なのかという疑問に答えるには、透磁率という特性について考察する必要がある。透磁率Dell P649N バッテリーとは、物質の単位面積を通過することができる磁束量のことである。図1（b）のコイルは、電磁石と同じように利用することはできない。コアがないからである。しかし、コイルの中にコアとして鉄芯を入れると強力な電磁石となる。鉄の透磁率は真空の約1万倍で、コイルの中にかなり多くの磁束を収束することができるからだ。

　 透磁率は、電気の世界の導電率と同じようなものだと考えることがHSTNN-IB13 できる。表1は、磁気と電気の世界で使われる用語を対応付けて示したものである。導体が、電流という形でエネルギーを通す物体であるのと同様に、透磁率の高い磁性材料は、磁束という形でエネルギーを通す物体だと考えればよい。

　 磁気回路では、リークについて考慮することが重要である。上述したように、電気と磁気の世ThinkPad X301 バッテリー 界には、似たような概念が多く存在する。ただし、真空を基準にした場合、銅などの一般的な導体の導電率は約1020で、約104という磁性材料の透磁率よりもずっと高い。このため、低周波システムにおいて、リーク電流は無視することができてもリーク磁束を無視することはできない。なお、確かに透磁率は導電率に似ているが、多くの物質において線形的な特性ではない。しかし、Intrater氏によれば一部のIPベンダーはこの状況を打破しようとしているという。「プロセッサのマイクロアーAsus W3000 バッテリーキテクチャを、レジスタ転送のレベルで堅牢なものにしようとしている」と同氏は語る。Intrater氏の方法では、さまざまなプロセスやライブラリに対応して合成したものの中から、顧客が自分の要件を満たすものを検索することができるという。MIPS社は、例えば同社のプロセッサコア「4kファミリ」を65nm～250nmのプロセスで合成済みである。

　 Intrater氏によれば、「この方法にもまだ問題はある」という。「例えば、コアのセルはASUS UL20F バッテリメモリーのセルよりも高速になりつつある。当社が提供するような高度にパイプライン化された回路では、メモリーの速度を合成後のCPUコアの速度と同等にするために、微細プロセス向けにはSRAMセルを再設計しなければならない状況が発生している」（同氏）からだ。さらに、もう1つ将来的な課題になりそうFMVNBP137 なこととして、同氏は「最先端のプロセスでは、フリップフロップのセルがほかのセルと比較して遅くなりつつあるようだ」と付け加えた。本稿の冒頭で述べたとおり、今となっては、性能と消費電力をプロセスの決定要因として挙げることには、違和感を覚える人もいるだろう。これらはプロセスに依存する項目であることは確かだが、ますます設計への依存性の高い問題となりつつある。

　富士通でシニアエンジニアリングマネジャを務めるPaul Little氏は、「一から設計を行う場合、ICの性能は各ゲートの速度よりもアーキテクチャの構成に大きく依存する。既存のアーキテクチャを拡張して利用する場合には、各回路の速度を設計によって向上させFPCBP175なければならない可能性がある」と述べる。

　消費電力は、さらに複雑な問題である。90nmのプロセスノード以降、IC設計者はリーク電力について深く考慮しなければならなくなった。スイッチング電力よりも、リーク電力の問題のほうがはるかに大きくなったためである。さらに65nmのプロセスノードに進むと、電力の最適化を始める前HP Pavilion dv2100バッテリーに、チップの使われ方について理解しなければならなくなる。例えば、同じ携帯型機器でも、フル動作中以外は完全に停止するMP3プレーヤと、ほとんどの時間スタンバイモードになる携帯電話機とではまったく異なる性格を持つ。従って、それぞれの特徴に対応した形でICを設計しなければならない。

　最先端のプロセスを利用する場合、そのプロセスで実現可能な本質的なエネルギ効率よりも、設計手法のほうがICの消費電力に強く影響を及ぼす。富士通のStanley氏は、「ICの設計を行う際には、消費電力の要件がHP Pavilion dv2200バッテリー最初から定められているケースが多い。その場合、プロセスの特性調査から始め、消費電力と性能のトレードオフを考慮してライブラリのグリッド数（トランジスタのサイズ）を決定する。その上で、さらに積極的な電力管理手法を適用して最初の要件を満たすようにするというアプローチをとる」と述べる。

　 Samsung社のHunter氏は、「現在、消費電力は携帯機器だけでなく、HP Pavilion dv2300バッテリーすべての電子機器において大きな問題になっている。消費電力への要求を満たすためにより多くの解析が必要となり、その結果がプロセスやライブラリの選択に影響を及ぼす。例えば、一般的なプロセスを使用する予定であったが、正しい手法と適切なライブラリを利用すれば、より少ない消費電力で目標の性能を達成できHP Pavilion dv2400バッテリーることを知り、低消費電力バージョンのプロセスを使用することに変更する顧客もある」と述べる。

　例えば、機能ブロックごとに、ライブラリのグリッド数を変える必要があるかもしれない。また、電圧アイランドや適応型の電圧/周波数スケーリングを利用しなければならないケースもあるだろう。加えて、これらの手法を適用することが、利用可能なサードパーティ製IPブロックの種類HP Pavilion dv2500バッテリーにも影響を及ぼすこともある。さらには、わずかな電圧の変化により、設計あるいは検証が非常に困難になる恐れもある。電圧アイランドの管理も、合成ツールでは難易度が高すぎるかもしれない。このような検討を加えた結果、本質的にリーク電力が少ない古いプロセスを選択することになる場合もある。

　プロセスを選択する際にHP Pavilion dv2600バッテリー検討しなければならない個々の項目は、いずれもそれだけに注目すればよいのであれば、さほど複雑なものではない。しかし、最高の評価ツールと一切の主観を含まない最高の助言が得られたとしても、この複雑で、時に不連続で、多次元的な問題に対しては、局所的に最適化することでさえも容易ではない。この困難な課題を克服する上で、唯一、設計チームの味方となるのは、すべての設計パートナ企業HP Pavilion dv2700バッテリーが顧客である設計チームの成功を望んでいるという事実だけである。 ユニットコストに関して、考慮すべきもう1つの重要なポイントがある。それは、製品の寿命期間中に、チップコストを低減するために設計の簡略化（reduction）や完全な再設計を行う可能性についてである。TSMC社ビジネス開発担当バイスプレジデントのBrad Paulsen氏は、「後で、比較的簡便な方法によってチップを縮小することを前提としLenovo ThinkPad X201iバッテリーて設計を行う場合もある。数世代前のプロセスを選択し、後でより微細なプロセスノード向けに再設計するのではなく、簡略化によってチップサイズを小さくするというアプローチをとるケースも多い」と述べる。
DS2社がターゲットとするような民生市場向 Lenovo ThinkPad X201 バッテリーけ製品においては、ユニットコストがコストにおける唯一の検討項目である。だが、多くの設計チームにとっては、考慮すべきコスト要因はユニットコストだけではない。TSMC社のPaulsen氏は、「予定されている出荷数がそれほど多くない場合、NREコスト、IPのライセンス料/ロイヤルティのコスト、人件費、外部委託契約に関するコストなど、ほかにも検討すべき項目が多数存在する」と指摘する。従って、これらの項目におけるトレードオフについて考慮しなければならない。例えば、AMI社のKlosterboer氏は、「90nmプロセスであれば小さなチップサイズを実現できるかもしれないが、そのためにapple macbook pro 13 inch バッテリー必要となる開発ツールのコストが100万米ドルにも達してしまう可能性がある。350nmプロセスでチップサイズが大きくなってしまったとしても、ツールのコストが3万米ドルで収まれば、トータルでは有利なケースもあり得る」と述べる。
　これに加えて設計チームは、IPライセンスの問題や、重要なブロックの設計を他社に任せるのか自社で開発するのかといったことを決めなければならない。ここで、コストの問題に、能力とリスクの問題も加わってくる。Paulsen氏ASUS Eee PC 1101HAバッテリー は、「新興企業の中には、すべての設計を自社で行おうと考えるところがよくある。われわれは、彼らに対して、『なかなか自社だけでやりこなせるものではない』という意味の助言をすることが多い」と述べる。実際、能力以上の仕事を抱え込んでしまっている設計チームは少なくないようだ。より微細なプロセスを使用するほど、当然設計者にのしかかる負担は大きくなる（図2）。設計ステップは増加し、ツASUS Eee PC 1005バッテリー  6ールのライセンス量はより高くなり、社内における作業の繰り返しやチップの再設計の可能性は増大する。それらすべてが、コストの増加につながる可能性を秘めている。大企業でさえも、テープアウトの前に予算をオーバーしてしまい、その設計の破棄を余儀なくされる場合がある。そのため、設計企業もファウンドリも、設計マネジャにこの状況を理解してもらおうと努力している。こうした状況はあるが、TSMC社のPaulsen氏は、「設計チームに対しては、65nmプロセスを選択するよう強く勧めている。eSilicon社なVGP-BPS13ASどの設計企業にもこれを推奨しているし、またテープアウトまでの工程全体を通して当社が介入する」と述べる。同社のRousseau氏は、「それにより、設計マネジャがプロセス選択に対する考えを改めたケースが数多くあった」と付け加えた。

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