東北大学、スパコン第1号導入50周年記念式典を開催 (1) スパコンを導入して50年

　

　東北大学サイバーサイエンスセンターは、11月14日、「SX-9導入披露&SENAC50周年記念式典」を、宮城県仙台市の同センターにおいて開催した。

　東北大学サイバーサイエンスセンター

　これは、同センターの初代センター長である大泉充郎氏が、NECと共同で、東北大学における最初の電子計算機であるパラメトロン計算機「SENAC-1」を完成させてから50周年を迎えたこと、さらに、今年4月に、最新鋭のベクトル型スーパーコンピュータ「SX-9」を世界に先駆け設置し、運用を開始したことを記念して開いたもの。

　SX-9導入披露&SENAC50周年記念式典の様子

　今年3月に東北大学が導入したSX-9は、HPC(高性能計算)分野でのベンチマークテストであるHPCチャレンジにおいて、評価28項目のなかで、シングル環境と多重負荷時のメモリ性能(STREAM)で8項目、プロセス間の転送性能(Bandwidth)で5項目、シングル環境および多重負荷時の行列積の演算性能(DGEMM)で2項目、FFTの演算性能の2項目、シングル環境と多重負荷時のメモリのランダムアクセスの性能(Rand om Access)で2項目の合計19項目で、世界最高速を達成したという。記念式典にあわせて、参加者を対象に、同スーパーコンピュータも特別に公開された。

　東北大学サイバーサイエンスセンターに導入された「SX-9」

　東北大学サイバーサイエンスセンター・小林広明センター長

　午後1時から開かれた記念式典では、冒頭、東北大学サイバーサイエンスセンターの小林広明センター長が式辞を述べ、「SENAC-1は、NECがNEAC-1102として出荷した第1号のコンピュータであり、NECのコンピュータ開発の原点とも位置づけられるもの。諸外国に後れをとっていた我が国のコンピュータの設計、開発を、東北大学とNECとの共同作業によって取り戻した。また、これを通じて、数多くの研究者、技術者を育成し、学界、産業界に多大な貢献をもたらした」としたほか、「東北大学サイバーサイエンスセンターは、全国共同利用施設として、研究室レベルをはるかに超える、最高、最新鋭の計算機システムを設置してきた。また、研究者たちにとって、使い勝手がいいシステムの構築、ほかでは実行できない大規模、長時間ジョブ実行環境の整備、専門的立場からの利用者プログラムの高速化支援などの努力も行ってきた。今後も先端情報基盤の提供という役割を担い、我が国の計算機科学、計算科学の発展に貢献したい」と語った。

　東北大学総長の井上明久氏

　また、東北大学総長の井上明久氏は、「当学がいち早くスーパーコンピュータの開発、導入に関わったことは、電子計算機産業の育成に多大なる貢献をしたと自負している。また、スパコンを活用したコンピュータシミュレーションが可能となったことで、理論と実験に加え、現代科学計算の手法を用いることができ、技術の発展に寄与することができた。全国共同利用施設としては、全国で2番目だが、広域利用、タイムシェアリングという観点では、先導的役割を果たしてきたといえよう。多くの成果を送り出す基盤となっている。SX-9は、科学技術の高度化に取り組む学術研究者のさらなる計算要求に答えるべく導入した。科学技術の飛躍的発展、国際競争力の発展にも寄与することを期待している」と挨拶した。

IDT、DisplayPort1.1a準拠のスタンドアロンレシーバを製品化

　

　半導体ベンダの米Integrated Device Technology(IDT)は、LCD-TV、プロジェクタ、PCモニタなどに向けたスタンドアロンレシーバ「VPP1101」を発表した。同製品は、DisplayPort1.1a規格に完全準拠しており、カスタマは外部ディスプレイポートを通じて、自社のデバイスをあらゆるタイプやサイズのモニタと接続することが可能となる。

　VP1101のパッケージ外観

　DisplayPortは、デジタル化されたディスプレイのために設けられた映像出力インタフェース規格で、ディスプレイ関連の標準化を手がけるVESA(Video Electronics Standards Association)によってDVIの後継を目指して策定された。

　VP1101は、同社のスペクトラム拡散クロッキング技術を用いることで、あらゆるモニタやディスプレイデバイスインタフェースにおいて、EMIを減少させることが可能だ。

　なお、同製品は128ピンのLQFPならびに132ピンのデュアルローQFNパッケージで提供される。単価は1万個単位で6ドルとなっている。

STMicro、車載アプリケーション用3軸MEMS加速度センサを製品化

　

　伊仏合弁の半導体ベンダであるSTMicroelectronicsは、車載アプリケーション用3軸MEMS加速度センサ「AIS326DQ」を製品化したことを発表した。すでにサンプル出荷が開始されており、量産開始は2008年第4四半期が予定されている。単価は10万個購入時で約3.75ドルが予定されている。

　AIS326DQの搭載イメージ

　同製品は、AEC(Automotive Electronics Council)が定義した規格「AEC-Q100」の認定を受けたMEMSセンサで、車載アプリケーションとして、傾斜検知の警報システム、ナビゲーション、シート制御、アンテナポジショニングなど、主にセーフティアプリケーション以外の要求をサポートする。

　加速度検出範囲は±2Gもしくは±6Gのいずれかをユーザー側で選択可能だ。1.8Vまで対応したI/O電源、マイクロコントローラとの直接接続をサポートするSPI/I2Cシリアルデジタル出力、内蔵ローパス/ハイパスフィルタなどの機能を搭載している。

　また、分解能12ビットのA/Dコンバータを内蔵しており、最小0.1度の傾きを検出することが可能だ。感度とゼロレベルは出荷時に較正済みのため、出力レベルに関してバラつきが少ない状況での使用が可能となっている。さらに、自己診断機能が搭載されており、いつでもデバイスが正しく動作していることを検証することが可能となっている。

一歩進んだ電子工作をやってみよう (5) 部品の配置と入稿前の事前確認をしよう

　いよいよ部品の配置を開始

　長く続いてきた設計の作業もついに佳境まできた。今回は配置した部品の配線を行っていこう。前回説明しきれなかったが、部品は2.54mmピッチのグリッドに合わせて配置することを強くお勧めする。CADLUS Xでいうと「G設定」の1番のボタンを押してから配置、移動すればよいだろう。

　G設定のボタン

　ICなどはピンが2.54mmピッチになっているので特に問題はないのだが、そうなっていない部品も当然ながら存在する。その場合はそれっぽい位置に配置しておけばいいだろう。部品の原点をグリッドに合わせておけばそれでよいと思う。

　部品の原点をグリッドに合わせておく

　各部品をつなぐ白い線のことをラッツネストと呼び、部品の接続関係を表している。このラッツネストを上書きするように配線していけばいいわけだ。

　ここからはスクリーンショットを見ながら解説していくことにしよう。

　白い線がラッツネスト

電源ラインを配線

　まずは電源ラインから配線していく。電源ラインは太い方がいいので、ここでは1.4mmのラインを選択した。緑色は部品面(表面)の配線を表している。はんだ面(裏面)は赤だ。

　電源ラインに1.4mmのラインを選択

　続けて信号線を配線していく。こちらは0.8mmのラインを選択した。配線はなるべく最短距離で、一筆書きで行うようにしよう。無駄な迂回や枝分かれは信号に悪影響があるので極力避けるべきだ。今回のような低速の回路なら特に影響はないかもしれないが、高速な信号を取り扱う回路だと配線の仕方で回路の動作が変わってきてしまうこともある。

　続いて信号線を配線

　上の図はGNDラインを除いて配線が終わった様子。配線はとりあえずこれで完了ということで、次はGNDベタといわれる広い面積の銅箔の配線を行う。本当はもっと回路を吟味してからベタ配線に進んだ方がいい(あとで後悔することになった)。

　GNDベタを全面に貼ったところ

　とりあえずGNDベタを全面に貼ってみた。もちろんこのままではショートしてしまうため、ピンの部分はベタを貼らないようにしなければならない。

　ピン部分をくり抜いてショートを防いだ

　いろいろな部分を表示しているとわかりにくいので、はんだ面パターンのみの表示にしてみた。ピンの部分を丸くくり抜いてショートしないようにした。ICのピンやはんだ面配線などは領域指定でくり抜くのでまだそのままにしてある。ちなみに、白い線は前述のラッツネストだ。

　こちらは配線やピンが密集している部分をくり抜いた様子。

　各部品のGNDピンをGNDベタと接続

　各部品のGNDピンをGNDベタと接続した。穴の中に十字に入っている配線がそれだ。ベタを穴と直接接続してしまうと銅箔に熱が逃げてしまってはんだ付けが難しくなるので、ベタと穴との接続面積を減らして熱を逃げにくくするのだ。これをサーマルランドという。

　固定するためのねじ穴を空けておく

　固定できるよう穴を開けておくといいという話を聞いたのでねじ穴を空けてみた。スタックコード131、3.51mm径のランドだ。

　部品番号などのシルクを入力

シルクを入れてみる

　シルクを入れてみた。基板を見ると部品番号などが書かれた白い印刷があるが、あれがシルクだ。

　シルクとして各種ロゴも入れてみる

　と、ここまでできたパターンを基板設計製造会社を経営する知人に見てもらったところ、一瞬で「ここ(ボリュームから出る配線)を部品面に持ってきた方がいいね」とアドバイスを受けてしまった。

　確かに少し配線を考慮することにより、はんだ面の配線を部品面に持ってくることができる。配線を部品面に持ってくると、はんだ面の配線が分断しているGNDベタをつなぐことができるので、電気的にも有利になる。

　また、シルクとしてマイコミジャーナル、P板.com、CADLUS Xのロゴを入れた。ロゴを入れるためというわけではないがステレオミニジャックとねじ穴の位置も変更してある。

　なお、マイコミジャーナルのロゴのシルクの作成には、CADLAS Xのメーカーであるニソールにご協力をいただいた。CADLUS Xには画像ファイルなどからシルクを作成する機能はないのでご注意いただきたい。

　ロゴのシルクデータは用意してもらったが、漢字仮名交じり文字列のシルクは自分で作成することが可能だ。「ファイル」-「漢字部品の登録」でシルクを部品として登録することができる。通常のシルク入力では英数しか入力できないので注意したい。

　部品面とはんだ面の配線をまるごと入れ替えることになってしまった

　さらに「配線ははんだ面にあったほうが動作確認とかいろいろと楽だよね」と言われてしまい、確かにその通りだと思って部品面とはんだ面の配線をまるごと入れ替えることに。

　パターンの層間移動に相当苦労したが、2段階に分けて行えばいいようだ。まずGNDベタは普通に「移動」ダイアログを開いて「層間移動ON」にチェックし、「80:部品面パターン」から「81:半田面パターン」へ移動するようにすればいい。

　しかし(なぜか)これでは配線は移動されてくれないので、次に「結線入力」ボタン(画面右側の上の方にある、配線する時に使ったボタンだ)を選ぶ。するとメニューバーに「結線」というメニューが出てくるのでその中から「結線編集」-「層移動/コピー/解除」を選ぶと層移動ダイアログが開くので移動元と移動先を選んで移動する配線(今回は領域選択で全体を指定した)を選択して実行すればよいだろう。

　部品面→はんだ面の移動ができたらはんだ面にもともとあった配線も忘れずに部品面に持って行っておく。それでできたのが上記の図面だ。

　今回は配線の量が少なかったので力業でなんとかしたが、本来なら設計前にきちんとした方針を立てておくべきだろう。

　またはんだ面にもGNDベタを追加し、部品面のGNDベタとつなぐ小径の穴(ビアと呼ぶ)を追加している。

パターン設計の後は

　ついにパターン設計は完了ということで、次はDRC(デザインルールチェック)だ。これは今まで行った配線が設定したルールに合っているかどうかチェックしてくれる機能だ。

　「基板補助機能」の「バッチDRC処理」でDRCを行うことができる。エラー層として120,121層を指定して実行しよう。

　「バッチDRC処理」によりDRCを行う

　エラーがなければ次に進めるわけだが、エラーがある場合はその部分を修正しないといけない。

　次は逆ネット抽出処理を行う。「逆ネット抽出処理」を実行して「異ネット比較リスト」のタブを選択して「異ネットはありません。」と表示されればOKだ。

　”異ネットはありません。”と表示されたところ

P板.comへデータを送る

　データの確認ができたらついにP板.comへデータを送ることになる。通常のCADソフトの場合はガーバーデータを作成することになるが、CADLAS Xなら圧縮した基板データを送るだけでいい。「ファイル」-「基板の圧縮・保存」で.COMPファイルを作成することができる。

　ただ、前述のDRCでエラーが出なくてもここでエラーが出ることがあるので、それには注意しよう。筆者は両面のGNDベタをつなぐビアの径を小さくしていたのでエラーが出た。0.6mm以上にしないといけないということだ。

　できた.COMPファイルをアップロードすれば完了なのだが、そのためにはP板.comのサイトで見積もりを取る必要がある。

　P板.comのサイトでログインし、「まずはお見積もりから」のリンクを選択する。するとサービス選択のページが開くので、「ガーバー製造」を選択する。

　見積もりからのリンクを辿るって行ける画面

　あとは条件を入力していく。今回は両面で79x28mmなのでその値を入れ、枚数は20枚とした。

　各種条件を入力していく

　すると各種見積もりが表示されるので納期と価格をチェックし、自分の希望に合ったものを選択しよう。

　納期により値段が変わってくる

　見積もりを確認して保存したら、次は注文だ。

　見積もり依頼画面(左)と見積もり保存画面(右)

　注文条件を確認して、ページの一番下でファイルをアップロードしよう。アップロードしたら「インターネットで注文する」を選択する。選択すると最終的な注文確認画面が出るので、それでよければ「注文する」を選択すればよい。

　インターネットからの注文画面(これで「インターネットで注文する」を押せば、注文が完了する)

　これで基板のデータがP板.comに送付されるはずだ。また、何かデータに問題があればP板.comから連絡がある。

　最終回となる次回はついに手元に基板が届く(はずな)ので実際に部品を実装して動作確認をしてみたいと思う。

インフロー

　インフローはプリント基板ネット通販「P板.com(ピーバンドットコム)」を運営しており、プリント基板設計、製造、実装、メタルマスク販売をサイト上で完結するサービスとして提供し、試作から量産に関わる、リジット基板からフレキシブル基板までニーズに対応できる幅広いサービスを提供しています。同サイトは、国内約6,000社との取引実績、約1万4,000名のユーザー登録を持ちます。また、電気・電子エンジニア向けSNS「@ele(アットマークエレ)」を運営しています。回路図データベース構築を目的とした、電気・電子エンジニア向けのSNSで、会員数約1,600名となっています。

IDT、PCI Express タイミングソリューションの新シリーズを発表

　

　Integrated Device Technology(IDT)は11月11日、PCI Express(PCIe)タイミングソリューションの新シリーズとして、「ファンアウト・バッファ」「ゼロディレイ・バッファ」「クロック」「ジッタ・アテネータ」を発表した。これらの製品は、すべてPCIe規格1.0(Gen1)および2.0(Gen2.0)、もしくはその両方に準拠している。すでに一部のカスタマ向けにサンプル出荷を開始しており、価格は1万個単位で1.25ドルからとなっている。

　ファンアウト・バッファは、メインシステムクロックを分配するためにメインクロック信号をバッファリングし、複数のクロック出力を行うことが可能。すべてのバッファは、差動ホストクロック信号レベル(HCSL)出力を行える。4出力から21出力までの製品がラインナップされている。

　ゼロディレイ・バッファは、入力クロック信号から複数のロードを駆動するために複数出力に再生成するPLLを内蔵。ここで生じる遅延は、調整できるため、ロードに対してクロック信号のタイミングを制御でき、入力クロックと同期したクロックを生成することが可能だ。最大で12出力の製品が用意されている。

　クロックは、FPGAや組み込みマイクロプロセッサに統合されたPCIeポートの「ハートビート」、あるいはリファレンスクロックを提供する。14.318MHzあるいは25MHzの水晶発振子を用いた発振器を内蔵しているほか、シングルエンドのレファレンス・クロック入力を受け、これをPCIeの差動出力に変換することができる。さらに、スペクトラム拡散機能により、クロックシンセサイザの基本的な機能に、EMIを減少する周波数変調機能を加えている。

　ジッタ・アテネータは2あるいは6出力を備えており、PLLを内蔵し、PCIeクロックを再構築することで、内在的な(inherent)ジッタやノイズを減少することが可能。同製品のPLLループ帯域幅は500KHzから1MHzで設定でき、ジッタを減らしながら拡散スペクトラム変調を通すことができる。