プログラマブル・ロジック・デバイス技術

(1)

プログラマブル・ロジック・デバイス技術に関する特許出願技術動向調査

14 4 26

第１章 PLD/FPGA技術の発展

PLD Programmable Logic Device ASIC

1970^{年代}

1^{）バイポーラ} ROM(^ヒューズROM)プロセスを利用したプログラマブル _AND-ORアレイ

PLD PROM AND-OR

1970

Signetics( Philips) MMI( Lattice) PLD MMI

PAL^TM (Programmable Array Logic) PAL^TM OR

PROM( ROM)

/

1980^年代前半

1）CMOS、書き換え可能 ROM の採用と FPGAアーキテクチャの登場

1980 / CMOS EPROM/EEPROM

PLD DRAM IC

PLD

Lattice (1983 ) GAL^TM(Generic Array Logic) Altera (1983 ) EPLD(Erasable PLD) PEEL^TM EPL PALCE^TM

GAL^TM

GAL^TM PAL^TM OR

CMOS EEPROM (E2CMOS )

PAL^TM OR

GAL^TM

GAL^TM AND-OR PLD

LSI GAL^TM PLD

AND-OR

PLD FPGA CPLD

FPGA AND-OR

FPGA PLD AND-OR

PLD PLD

FPGA(Field Programmable Gate Array)

(2)

FPGA Xilinx (1984 ) Zilog Ross H.

Freeman Bernard V. Vonderschmitt Freenman 4

1 LUT(Look Up Table) FF(Flip-Flop)

CMOS SRAM FPGA

Xilinx William S. Carter

Freeman Carter PLD

2001 12

Freeman 552 ( ) Carter 290

PLD/FPGA PLD/FPGA

200 9 4 Xilinx 4 Altera

1 Actel Altera Xilinx

Xilinx FPGA( LCA^TM) CMOS SRAM

/

MIT(Massachusetts Institute of Technology) Xilinx FPGA Concurrent Logic( Atmel)

FPGA Edinburgh University 1985 FPGA

1989 Algotronix ( Xilinx )

FPGA Atmel AT6000 Xilinx

XC6200 FPGA

1980^年代後半

1）アンチヒューズ FPGAと、CPLD アーキテクチャの登場

1980 /

FPGA FPGA Actel (1985 )

QuickLogic (1988 Peer Research) Crosspoint (1991 )

FPGA PLD

AND-OR PLD

Altera AMD Lattice PLD

PLD CPLD(Complex PLD)

CPLD FPGA

/ EPROM/EEPROM

1990 FPGA PLD 1990

SRAM FPGA

PLD

(3)

2）大手メーカと日本メーカの動向

Lattice Altera Xilinx 80 PLD

Xilinx Lattice Altera

CMOS

Actel TI

1990 FPGA

GateField

PLD UMC TSMC CMOS

DRAM PLD

TI National Semiconductor

AND-OR PLD CMOS

EPROM/EEPROM PLD

PLD PLD

AMD 1987 MMI CPLD

CPU 1996

PLD Vantis 1999 Lattice

1990^{年代∼}

1） PLD/FPGAの大規模化の進展

FPGA 1990

1990 FPGA

1990 AT&T (PLD Lattice ) Motorola (

) Vantis ( Lattice ) SRAM FPGA NTT

SRAM FPGA Xilinx (Freeman Carter )

Altera 1993

SRAM PLD (FLEX^TM )

Xilinx (2001 )

1990 FPGA

/

GateField ( Actel ) FPGA BiCMOS ECL

DynaChip FPGA

1990 FPGA CPLD

FPGA PLD FPGA

IC FPGA

( )

1990 PLD/FPGA

(4)

MPU DSP PLD/FPGA

ASIC LSI

IP 1 ASIC ASIC

1-1

(5)

Freeman Carter

1-1

1-2 Freeman

US RE34363 Xilinx Inc. Ross H.Freeman FPGA

US4870302 492

103 16

2006 9 26

US4870302 17

No.1 3

1 2 1 3 2

3

No.48 1

No.57

(6)

1-3 Carter

US 4642487 Xilinx Inc. Willian S. Carter

2718006 8-204543 2873997 8-107347

3002425 9-261040 3083813 11-317659

61-198919 6-283996

9-261039 EP 177261 B

CA 1248597 DE 3580642 315

3 1

2004 9 26 1984.9.26 20

No.1 CLE Configurable Logic Elements CLE 1

1

CLEs

1 CLEs 1 2

CLE CLE

1-2 Freeman

(7)

1-3 Carter

(8)

第２章 _PLD/FPGA技術の市場展望 PLD/FPGA

LSI

LSI PLD/FPGA

PLD/FPGA

1）次世代（3G 以降）携帯電話 2^{）携帯情報端末（}PDA^） 3）デジタル・テレビ

4）デジタル・セット・トップ・ボックス 5^）DVD^{ビデオ・レコーダ}

2-1 2-5

1）携帯電話

2003 3G

FPGA

2-1

2）携帯情報端末（PDA）

PDA 2002 2006 20 2006

(9)

4,230

2-2 PDA

3^{）デジタル・テレビ}

RISC DSP FPGA

2-3

4）デジタル・セット・トップ・ボックス RISC DSP FPGA

(10)

2-4

5^）DVD^{ビデオ・レコーダ} RISC DSP FPGA

2-5 DVD

CPU DSP LSI

PLD/FPGA PLD/FPGA 5 2006 60

ASIC 1/3

2-1 2-5

2-6 PLD/FPGA

(11)

2-6 PLD/FPGA

(12)

第３章 _PLD/FPGA技術俯瞰第 ₁節注目特許・重要特許の分布

4,132 ⁽¹⁾ 2,000 ⁽²⁾ ⁽¹⁾

3-1 3

18

(3) PLD/FPGA

3-2

PLD/FPGA

3-1 1991 2000

3-2

重要要素技術全体：2, 621件

アプリケーション技術 293件

デバイス技術 1, 933件

プロセス技術 169件

システム設計技術 226件

1

3-3 3-4

(13)

PLD/FPGA

3-3 3-4

3-5 Xilinx Altera 2

3-5 20

( 1) PLD/FPGA 4132

PLD/FPGA Derwent World Patent Index( WPI )

(14)

( EP) 1991

2000 ( (2001 12 11 ) WPI )

3-1 3,429 WPI

3-1 PLD/FPGA

3,429 WPI 4,132 PLD/FPGA

4,132 1,007 2,303

822

2 2,000

PLD/FPGA PLD

(2001

12 11 ) 5 834

1066

1900 1990

/ 100 2000

3 HP

Programmable Logic Device:PLD

(15)

第２節プロセス技術 3-6

A1. A2. / A3. A4.

A5. / 5 3-6

3-6

A.24 A.25

PLD

(16)

第３節デバイス技術 3-7

B1.PLA/ B2. PLD B3. LSI B4.

B5.I/O B6. B7. B8. /

B9. 9 3-7

3-7

(17)

PLD/FPGA

PLD/FPGA PLD

I/O

B31.PLD on ASIC(Programmable ASIC) B33.CPU on PLD(System on Programmable

Chip) B36. LSI ASIC PLD/FPGA

CPU DSP

B19. B44.

B72. / B83. / B91.

第４節システム設計技術 3-8

C1. C2. / C3.

C4. C5. / C6.

C7. / C8. C91. 9

3-8

EDA CAD

EDA CAD PLD/FPGA

ASIC

PLD (PLD )

PLD

(18)

C11.

第５節アプリケーション技術 3-9

D1. D2. D3. D4. D5.

5 3-9

3-9

PLD/FPGA

D41. D42.

PLD/FPGA

PLD

(19)

第６節代表的特許事例 PLD/FPGA

(Prior Art)

( )

1991 2000 PLD/FPGA 8

(3-2 ) 1990 PLD/FPGA 200

6 (3-3 ) Freeman

Carter 1-2 1-3

3-2 1991 2000

246 US 5260611 Altera

241 US RE34363 Xilinx Freeman (US 4870302 )

223 US 5260610 Altera 164 US 5121006 Altera 149 US 5258668 Altera 142 US 5350954 Altera

130 US 5166556 Myson/Knights

123 US 5122685 QuickLogic FPGA

2001 12 11

2000

3-3 1990

311 US 4870302 Xilinx Freeman (FPGA )

290 US 4642487 Xilinx Carter ( )

276 US 4758745 Actel FPGA

258 US 4706216 Xilinx _FPGA

237 US 4617479¹ Altera EPROM PLD

220 US 4609986¹ Altera EPROM PLD

2001 12 11

1 2 2000

(20)

第４章今後の日本が目指すべき研究開発、技術開発の方向性

＜_PLD/FPGA市場の現状＞

PLD/FPGA Xilinx Altera

PLD/FPGA

Xilinx

Freeman Carter 90 PLD/FPGA

PLD/FPGA

＜本報告書の基本方針４原則＞

PLD/FPGA

WIN-LOSE WIN-WIN

＜日本の半導体メーカへの提言＞

PLD/FPGA

DRAM

PLD/FPGA LSI

FeRAM

PLD/FPGA PLD/FPGA CPU PLD/FPGA

LSI

PLD/FPGA LSI

PLD/FPGA

(21)

PLD/FPGA LSI

PLD/FPGA

PLD/FPGA PLD/FPGA

PLD/FPGA

WIN-WIN PLD/FPGA

LSI

＜日本の電子機器メーカへの提言＞

PLD/FPGA PLD/FPGA

PLD/FPGA WIN-WIN

PLD/FPGA

(22)

PLD/FPGA

PLD/FPGA PLD/FPGA

PLD/FPGA

＜大学・ベンチャ企業等を含めた研究機関への提言＞ PLD/FPGA

ASSP/ASIC

Adaptive Silicon IC

Chameleon Systems COGNIGINE Morphics

LSI Triscend

PLD/FPGA

＜国家の果たすべき役割＞

（１）_PLD/FPGA _PLD/FPGA

DRAM

(23)

PLD/FPGA

（２）_PLD/FPGA _IP _PLD/FPGA

IP

IP IP

IP

（３）_PLD/FPGA

PLD/FPGA

100-8915 3-4-3

TEL 03-3581-1101 2155 FAX 03-3580-5741

E-mail PA0930@jpo.go.jp

プログラマブル・ロジック・デバイス技術

プログラマブル・ロジック・デバイス技術に関 する特許出願技術動向調査

重 要要 素 技 術全 体 ：2, 621件

プログラマブル・ロジック・デバイス技術に関する特許出願技術動向調査

重要要素技術全体：2, 621件