2017年10月30日月曜日

私のキャリアを変えた製品のはなし

はじめに

会社に入ってから8年間、主にテスターの前でうんうんうなっている生活をしてました。そろそろいい加減に生活を変えたいと思い始めていた頃、縁があって結婚することになりました。そしてそれと同じ時期に、ある製品の開発に関わることになりました。

これから何度かに渡って、その思い出深い製品の開発について書こうと思います。筆者にとっては、その後のキャリアを大きく変えたと思える経験で、この製品がなければその後の会社生活も随分違ったものになっていただろうと思います。

1997年、とあるお客様の携帯電話向けのASICを開発するに当たって、若い実務担当者をただ見ていてくれれば良いので、取りまとめるように、という指示があって、製品開発チームに入りました。

製品仕様を見てびっくり。お客様の論理と8ビットマイコン、そして32ビットのDSP機能付きマイコンとその他マイコン周辺機能という盛りだくさんの構成でした。今でこそマルチコアの製品は珍しくありませんが、0.35ミクロン、今風の言い方だと350nmプロセスの世界でこういう盛りだくさんな構成の製品は他に見たことがありませんでした。

そして何よりも、これからどんどん市場が大きくなって行き、技術的にハイレベルとだろうと思っていた携帯電話向けの製品、そしてお客様が当時の日本のエレクトロニクスをリードしていた品川のお客様。

いくら見ていてくれれば良い、とは言っても、初めて経験する製品開発の取りまとめ業務ということもあって、不安と期待が入り交じる気持ちを抱いたものです。クリスタルキングの大都会のような心境ですね。古い話で申し訳ありません。

製品開発の経緯

当時の携帯電話は、日本独自のPDC(Personal Digital Cellular)という規格に基づいたものでした。PDCは世界的に見るといくつかある、第2世代移動通信システムの中の1つという位置づけです。

筆者が参画することになったのは、PDC電話機のベースバンド部と音声コーデックを1チップにしたシステムの開発で、元々前世代機では別チップになっていたシステムコントローラー/ベースバンド処理部と音声コーデック用DSP、そしてさらに、時計機能を司るリアルタイムクロックを1チップにしてしまう、というものでした。

前世代機では、音声コーデック用DSPには、この当時DSP業界でトップシェア製品だった他社製DSPが使われていたようですが、これをDSPソフトウエアのポーティングも含めて開発受注したものだったと記憶しています。

筆者はこのプロジェクトの中で、LSIの開発の実務担当者を束ねて監督することを指示されたのでした。

LSIのシステム構成


システム構成は概ね図のようになっていました。ただ、各ブロックの階層構造がどうなっていたのかは、今となっては不明です。

32bit CPU/DSPはベースバンド部のCPUのメモリー空間とは全く別の場所にあったのではないかと思います。

開発項目とお客様との役割分担


自社開発品であれば、何から何まで全て自社で開発、ということになりますが、この製品はASICとしての受注でしたので、当然ながら、製品開発はお客様との分担作業となります。この開発の開発項目と責任分担は以下のようなものでした。

製品全体の仕様策定 お客様

お客様の回路ブロック お客様
お客様の回路ブロック単体テストベクタ お客様
内蔵ROMのデータ お客様

8bit CPUコア開発  ベンダー側
 シミュレーションモデル
 単体テストベクタ
 ハードマクロレイアウト
 自動配置配線用レイアウト情報

32bit CPU/DSPコア開発 ベンダー側
 シミュレーションモデル
 単体テストベクタ
 ハードマクロレイアウト
 自動配置配線用レイアウト情報

RTCブロック開発 ベンダー側
 ネットリスト
 RTC単体テストベクタ

その他周辺機能ブロック開発 ベンダー側
 シミュレーションモデル(ハードマクロのみ)
 単体テストベクタ
 ハードマクロレイアウト(ハードマクロのみ)
 自動配置配線レイアウト情報(ハードマクロのみ)

最上位結線 ベンダー側
LSI全体結合テストのテストベクタ お客様

DFT回路挿入 ベンダー側
DFT用テストベクタ ベンダー側

ソフトウエア開発用CPU/DSPのEVAチップ ベンダー側

DSPソフトウエア ベンダー側


開発項目が非常に多いです。単なるマイコン搭載ASICの枠を完全に超えた製品でした。特に、この製品の開発では、32bit CPU/DSPコアに関して、ソフトウエア開発用のEVAチップを開発する必要がありました。

最近のSOC用CPUコアでは、ソフトウエア開発のためのデバッグ資源も含めてCPUコアとし、バウンダリスキャン用の端子をデバッグ資源にアクセスする為の端子として兼用する、という方式が主流ですが、当時は回路の集積度も高くなく、通常動作状態では使用しないデバッグ資源を製品に入れ込むことは、一般的には行われていませんでした。

そのような経緯から、DSPソフトウエア開発の為にEVAチップを開発することになったのです。

PDC方式とは?


このLSIが搭載された携帯電話は、当時日本の全ての携帯電話事業者が導入していたPDC方式の携帯電話でした。世界的には日本でしか使われていない方式であり、日本で誕生し、日本で進化し、他の種と交わることがほとんどなかったが故に日本の携帯電話をガラパゴス携帯電話と揶揄する人達もいました。

しかし、仮に日本の携帯電話方式が当時欧州で使われていたGSMだったとして、一般ユーザーが嬉しい世界になったかどうかはわかりません。携帯電話の端末メーカーは事業戦略が練りやすかったことだろうとは思いますけどね。

PDCの技術


PDCは、FDD-TDMA(Frequency Division Duplex、周波数分割通信ーTime Division Multiple Access、時分割多元接続)の通信方式の一つです。

ここで言う周波数分割通信は、上り回線と下り回線の通信を異なる周波数で行って全二重通信(送信・受信を同時に行うことを全二重通信と言います)を行うもので、時分割多元接続は、複数のユーザーが一つの周波数を時分割で使うものです。

PDCでは、時分割多元接続に関しては単位時間を3つのチャンネルに分割(3人のユーザーが使う)するフルレート、6つのチャンネルに分割(6人のユーザーが使う)ハーフレートと呼ばれる時分割のしかたが規格で定められていました。

また、デジタル携帯電話では、通信の量を抑えて回路の消費電力を抑え、多くのユーザーが回線を使えるようにするために、デジタル化した音声データを圧縮します。このデータ圧縮方式も規格で定められていて、上述のフルレート通信の場合はVSELP、ハーフレート通信の場合はPSI-CELPというデータ圧縮方式が使われていました。

このVSELP、PSI-CELPと呼ばれる音声圧縮伸張コーデックを、今回の製品に搭載する32bit CPU/DSPによる演算で実現するのです。

というわけで、今回はここまでにいたします。



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