Synopsys（シノプシス）

2025年10月30日

Synopsys（シノプシス）

英語表記: Synopsys

概要

Synopsys（シノプシス）は、半導体設計プロセスにおいて不可欠なソフトウェアを提供する、世界トップクラスのEDA（Electronic Design Automation：電子設計自動化）ベンダーです。現代の集積回路（IC）やシステム・オン・チップ（SoC）は非常に複雑であり、数億から数十億のトランジスタで構成されていますが、これらの複雑なチップを設計、検証、製造準備するために必要な高度なツール群を一手に提供しています。

この企業は、半導体技術（プロセスルール, FPGA, ASIC）という広大な分野において、設計の自動化を担うEDA ツールと自動化のカテゴリのまさに中核を成すEDA ベンダーであり、最先端のプロセスルール（例えば5nmや3nm）でチップを実現するためには、シノプシスのような企業のツールが欠かせない存在となっています。

詳細解説

シノプシスが提供するEDAツール群は、半導体の設計ライフサイクル全体を網羅しており、特にASIC（特定用途向け集積回路）や複雑なSoCの開発において、その自動化能力は極めて重要です。なぜなら、手作業では物理的に不可能なレベルで、性能（Performance）、消費電力（Power）、面積（Area）の最適化（PPA最適化）を可能にするからです。

1. 設計フローにおける役割

シノプシスのツールは、設計者が記述した高水準のハードウェア記述言語（HDL、VHDLやVerilogなど）を、実際に半導体ウェハ上に形成できる物理的なレイアウトへと変換する一連のプロセスを担います。

A. 論理合成（Logic Synthesis）
設計の初期段階で、HDLで記述された回路の機能定義を、実際のゲートレベル（AND、OR、NOTなどの基本論理回路）のネットリストに変換する作業を行います。シノプシスの「Design Compiler」などのツールは、この変換を、目標とする速度や面積の制約を満たすように最適化しながら自動で行います。この工程は、設計意図を物理的な形に落とし込むための「翻訳者」のような役割を果たしており、非常に重要なステップです。

B. 検証（Verification）
設計が完了した後、それが意図通りに機能するか、またプロセスルール上の制約（タイミング、消費電力、ノイズなど）を破っていないかを徹底的にチェックします。シノプシスはシミュレーション環境やフォーマル検証ツールを提供し、物理的な試作を行う前に、ソフトウェア上で何百万ものテストを実行し、バグを洗い出します。最先端のチップでは、一度マスク（製造用原版）を作成するのに数億円以上かかるため、この検証作業の精度が、開発コストと納期に直結するのです。この工程は、チップの品質保証において最も時間とリソースを要する部分であり、EDAベンダーの技術力が試される領域だと言えます。

C. 物理設計（Physical Design）とサインオフ
検証を終えたネットリストは、実際にウェハ上に配置・配線されます。この物理設計フェーズでは、トランジスタや配線をチップの面積内に効率よく配置し、信号遅延やクロストークを防ぎながら、目標とする動作周波数（タイミング）を達成する必要があります。シノプシスのツールは、この複雑な配置配線（Place & Route）を自動化し、最終的に製造可能であることを保証する「サインオフ」作業（タイミング解析、電源解析など）までを行います。特に微細なプロセスルール（プロセスルール）においては、配線一本一本が性能に影響するため、高精度な自動化機能が不可欠です。

2. IPコアとプラットフォーム提供

シノプシスは単なる設計ツールを提供するだけでなく、設計者がすぐに組み込めるよう、検証済みの機能ブロックである「IPコア（Intellectual Property Cores）」も提供しています。例えば、USBコントローラ、DDRメモリインターフェース、特定のCPUコアなどです。これにより、設計者はゼロからすべての回路を設計する必要がなくなり、開発期間を大幅に短縮できます。これは、EDA ツールと自動化というカテゴリにおいて、設計効率を極限まで高めるための重要なサービスの一つです。

具体例・活用シーン

シノプシスのようなEDAベンダーの存在は、現代のデジタル社会を支える基盤技術そのものです。

1. スマートフォンSoCの設計

私たちが日常的に使用するスマートフォンに搭載されている高性能なSoC（System-on-Chip、例えばApple AシリーズやQualcomm Snapdragonなど）は、数千人年の工数がかかると言われています。これらのチップは、最先端のプロセスルール（5nmや3nm）で製造され、非常に複雑なCPU、GPU、AIエンジン、通信モデムなどが統合されています。これらのチップ設計者は、必ずシノプシスの提供する論理合成ツール、シミュレーションツール、物理設計ツールを使って、設計から製造データ作成までを行っています。

2. アナロジー：デジタルな都市計画システム

半導体チップの設計を、巨大な未来都市の建設に例えてみましょう。

この未来都市（チップ）は、道路（配線）、電力供給網（電源ライン）、そして無数のビルや施設（トランジスタや論理ゲート）で構成されており、非常に高速で効率的に機能しなければなりません。

設計者（建築家）は、都市の機能（CPUやGPUとして動くこと）を大まかに定義します（HDL記述）。
シノプシス（デジタル都市計画システム）は、この大まかな設計書を受け取ります。
- まず、システムは「論理合成」を行い、建築家の意図を数百万の小さなビルや交差点（論理ゲート）の配置計画に変換します。
- 次に、システムは「配置配線」の工程で、すべての道路と電力線を、交通渋滞（信号遅延）や電力不足（電圧降下）が発生しないように、完璧な精度で敷設します。
- 最後に、「検証」フェーズで、都市が完成する前に、地震や停電、交通量の急増など、あらゆる非常事態をシミュレーションし、計画の欠陥を徹底的に見つけ出します。

もしシノプシスのような高度な自動化システムがなければ、設計者は数十億の部品を一つ一つ手作業で配置しなければならず、都市計画が完成する前に何十年もかかってしまうでしょう。シノプシスは、この不可能を可能にする「デジタルな建築技術」を提供しているのです。

資格試験向けチェックポイント

IT資格試験、特にIT Passport、基本情報技術者試験、応用情報技術者試験において、シノプシスそのものの名称が問われることは稀ですが、彼らが提供する技術の概念は半導体技術（プロセスルール, FPGA, ASIC）の文脈で頻出します。

| 項目 | 試験での問われ方と対策 |
| :— | :— |
| EDA（電子設計自動化） | EDAの定義（IC/LSIの設計・検証を自動化するツール）は基本情報技術者試験で頻出です。シノプシスは、そのEDA市場における主要ベンダーであると認識しておきましょう。 |
| ASICとFPGA | ASIC（特定用途向け）の設計においてEDAが不可欠であること、またFPGA（書き換え可能）の設計にも専用のツールが使われるという知識は、応用情報技術者試験で重要です。シノプシスは特にASIC/SoCの最先端プロセスルールに対応しています。 |
| 論理合成（Logic Synthesis） | HDL（ハードウェア記述言語）からゲートレベルのネットリストを生成する過程として、応用情報技術者試験で問われることがあります。これはEDAツールの最も重要な機能の一つです。 |
| IPコア（Intellectual Property Cores） | 設計期間短縮のために、検証済みの機能ブロック（CPU、インターフェースなど）を再利用する概念として、応用情報技術者試験で問われます。シノプシスはIPコアの主要サプライヤーでもあります。 |
| PPA最適化 | Performance（性能）、Power（電力）、Area（面積）の頭文字であり、半導体設計におけるトレードオフと最適化の目標です。EDAツールは、このPPAをプロセスルールに基づいて自動的に最適化する役割を担います。 |

学習のヒント: シノプシスは「EDAベンダー」の代表例として、Cadence（ケイデンス）などと並べて記憶しておくと、半導体設計フローに関する問題が出た際に、文脈を理解しやすくなります。彼らのツールが、いかに最先端のプロセスルールの実現に貢献しているかを理解することが重要です。