OpenMPWの設計環境構築メモ / Akio Kitagawa

WSLの環境作成

WSLのインストール
ここでは、Windows 11 + WSL (Windows Subsystem for Linux) を使用しています。Linuxは、Ubuntu 22.04.2 LTSです。まず、WSLのインストールメモを参考に、Ubuntuと基本環境をインストールしてください。Python3, pip, venv, click は必須です。Windows側には、何もインストールしませんので、Linux機を持っている人は、そちらを使ったほうが早いでしょう。しかし、WSLは簡単に初期化や再インストールができるので、開発環境構築のように、試行錯誤が必要な場合には、やり直しができてとても便利です。
Gitのインストール
Gitは、ファイルのバージョン管理を自動化するツールですが、詳しくはネット上の解説を見てください。Ubuntuに標準でインストールされますが、バージョンが古い場合はアップデートしてください。
1. Linuxを起動
  ターミナル(Power Shell)を起動してubuntuと入力すると、Linuxのターミナルが起動する。
2. Linuxのターミナルで下記のコマンドを実行
```
git --version  // バージョンの確認
sudo add-apt-repository ppa:git-core/ppa
sudo apt update
sudo apt install git
```
3. LinuxのターミナルでGitの初期設定を実施
```
git config --global user.name <ユーザ名>
git config --global user.email <メールアドレス>
git config --list  // 設定内容の確認
```

GitHubのアカウント作成

GitHubのアカウント作成
GitHubは、ネット上で共同開発を行うためのプラットフォームですが、詳しくはネット上の解説を見てください。アカウントを持っていない場合は、GitHubのサイトで無料プランのアカウントを作成してください。
Open MPWでは、GitHubにチップ開発用のプロジェクト（リモートリポジトリ）を作成し、Gitにより自分のコンピュータにクローン（ローカルリポジトリ）を作成して使用します。リポジトリというのは、開発対象のデータと変更履歴を保管したものです。実際の操作は、OpenLaneデザインフローのページで紹介します。

IICツールセットのインストール

IICツールセットのインストール
ここでは、フルカスタム設計環境として、Jophannes Kepler University Linz が公開している、Institute for Integrated Circuits (IIC)ツールセットを利用します。
1. インストーラの取得
```
cd ~
git clone https://github.com/iic-jku/iic-osic.git  // クローンの作成
cd iic-osic
```
2. iic-osic-setup.shをテキストエディタで下記のように修正して保存
```
export NGSPICE_VERSION=36　→ export NGSPICE_VERSION=40
export OPEN_PDK_ARGS="--with-sky130-variants=A" → export OPEN_PDK_ARGS="--with-sky130-variants=all"
```
3. ツールセットのインストール
```
./iic-osic-setup.sh
```
  下記のようなメッセージが表示されれば成功。
```
>>>> All done. Please test the OpenLane install by running
>>>> make test
```
4. インストールされるデータ
  - OpenLane/ （デジタル設計ツール）
  - iic-osic/ （ツールセットのインストーラ。更新にも使用する）
  - pdk/ （PDK、CADツールが使用するデータやライブラリ）
  - src/ （各種ツールのソースファイル）
CADツールの確認とアップデート
1. Xschem（回路図エディタ）アップデート
```
sudo apt install xschem
xschem -v
```
2. Ngspice（回路シミュレータ）
```
sudo apt install ngspice
ngspice -v
```
3. Gaw（波形ビュワー）
  ダウンロードページで、gaw3-yyyymmdd.tar.gzをダウンロードし、下記の手順でインストール。インストールが済んだ.gzファイルと解凍したディレクトリは削除しよてい。
```
tar zxvf gaw3-yyyymmdd.tar.gz
cd gaw3-yyyymmdd
./configure
make
sudo make install
```
  [参考] Windowsから、WSL上にファイルをコピーする場合は、エクスプローラのフォルダーツリー（左欄）で、Linux - Ubuntu を選び、ライブラリ欄（右欄）で、/home/<ユーザ名>/にコピー。
4. Klayout（レイアウトエディタ）
  上記ホームページで、上部メニューからGet KLayout - Ubuntu 22 を選択。Ubuntu 22を開いて、Version 0.27.13とCurrent Versionの.debファイルをダウンロード。インストールが済んだ.debファイルは削除してよい。
```
cd
sudo apt install libqt5opengl5
sudo dpkg --install klayout_0.27.13-1_amd64.deb　// Ver.0.27のインストール
sudo dpkg --install klayout_0.28.10-1_amd64.deb　// Ver.0.28のインストール
```
5. Netgen (ネットリスト比較ツール)
```
sudo apt install netgen
```

環境変数の設定

環境変数の追加

~/.bashrc をテキストエディタで開いて設定を追加。以下の設定は、Skywater 130nm A のPDKを使用する場合。

#
# Environment Variables for IIC Tools
#
export PDK_ROOT=/home/ユーザ名/pdk        // ユーザ名のところは自分のユーザ名で
export PDK=sky130A
export STD_CELL_LIBRARY=sky130_fd_sc_hd
#
# Environment Variables for OpenLane
#
export OPENLANE_ROOT=$(pwd)/dependencies/openlane_src
# If you have not adopted IIC-OSIC.
# export PDK_ROOT=$(pwd)/dependencies/pdks
export PATH=$PATH:~/.local/bin

OpenLaneの動作確認

ハードウエア記述言語から製造可能なレイアウトデータを自動生成する設計フローが OpenLane です。OpenLaneは、多数のオープンソースCADソフトウエアにより構成されていますが、コマンド1つで実行できます。これまでに作成した開発環境で、OpenLaneが動作することを確認しておきましょう。

WSL（Ubuntuのターミナル）を再起動
サンプルHDL(Hardware Description Language)記述の内容を確認
```
less ~/OpenLane/designs/spm/src/spm.v
qキーで終了
```

サンプルHDLのコンパイル

cd ~/OpenLane
make test　（Basic test passed と表示されたら成功）

生成されたレイアウトデータの確認
```
klayout ~/OpenLane/designs/spm/runs/openlane_test/results/final/gds/spm.gds
```
まだ、Klayout（レイアウトエディタ）の設定をしていないため、右側のLayers欄がレイヤー番号表示になっています（通常はレイヤー名）。