1970年7月に入ると、ホフが開発していた論理シミュレータが完成した。論理シミュレータを使って4004CPUの論理検証を開始した。困ったことに、論理シミュレータの使い方の打ち合わせ中に、その日の昼休みに担当技術者がレイオフされてしまい、戸惑ってしまった。米国の雇用の厳しさを肌で感じた瞬間であった。

 論理シミュレーションでも、回路シミュレーションと同じく、低速のテレタイプ社製ターミナルを介して外部の計算センターを使った。そのため、論理シミュレーション前に、論理のモデルと検証用テストベクタを念入りに調べた。論理設計者がテストベクタを作成すると、自分が構築した論理を調べるテストベクタの作成に偏重しがちとなる。テストホールがなく効率良いテストベクタの作成が成功への鍵となる。

 しかし、テストベクタ作成のために、論理設計とは異なった検証アプローチを考え出すことは容易なことではない。さらに、コンピュータを使った論理シミュレーションには大きな金が必要だった。毎週、ホフからコンピュータ費用の報告があり、5,000ドルに達したところで論理シミュレーションを中止した。バグが1つ見つかった。

 日本側でも、私が作成した論理図に基づいてTTLを使ってブレッドボードを作成し論理の検証を行った。幸いにも、異なる方法で異なるテストプログラムを使って同じ間違いが1つだけ見つかった。最終的に、4004CPUの論理ミスはただ1カ所だった。

 4004シリーズの中でCPU以外のLSIの開発は非常に速い速度で進められた。4001ROMと4002RAMと4003SRの論理、回路、レイアウト設計は予定通りに4カ月で終了した。9月に入ると待ちに待った4004CPUのレイアウト設計が始まった。4004CPUのレイアウトの設計を見ていると、各機能モジュールの位置も大きさも配線も、私の描いた図面通りに出来上がりつつあった。回路設計とレイアウト設計に使える配置配線を考慮に入れた論理図を描いた効果が非常に大きかった。気持ちが非常に良くなり、たいへん興奮し感激した。

 4004CPUのレイアウト設計が進行するのに従い、私も4004CPUのレイアウトのチェックに参加した。レイアウトのチェックを開始してみると、技術的なものであれ何であれ、人間にはそれぞれ強みと弱みがあり、人間は必ず同じ間違いを繰り返していることがわかった。レイアウト設計者のウイークポイントを把握できれば、問題が生じる少し手前で設計者の考え方を聞いて、失敗する前に軌道修正が可能となり、チェックを含めた設計期間の遅れを防ぐことができる。

 この当時はレイアウトの設計だけでなくチェックも人間がやっていた。レイアウトのチェックに2種類あった。コネクティビティのチェックとデザインルールのチェックである。コネクティビティのチェックでは、回路図とレイアウト図を使い、トランジスタのサイズと配線とメタル層の太さなどのチェックを行う。デザインルールのチェックでは、白い紙に10センチ四方の穴を開け、その中のレイアウトが半導体プロセスの設計ルール通りに設計されているかどうかをチェックする。そのセクションが終われば次のセクションへと進み、間違いがなくなるまで繰り返す。

 これは非常に過酷なルールであり作業であった。いかに短期間にレイアウトのチェックを終わらせるかも開発技術者の腕前の1つであった。当時は、レイアウトのチェック専門の技術者がおり、レイアウト設計者より高い収入を得ていた。しかし、レイアウト設計をやらせてみると思ったほどには上手ではなかった。

図1●再現した4004-CPUの主演算回路部のレイアウト
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