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2026/07/15

GAL,PAL,PEEL,FPGA メモ


最近、ヤフオクに急にPALやらGAL,FPGAが大量に出品される様に。一部はまだ商社にあるのでまだ安価だが(もう無くなりそうだけど)、えらく強気な価格にっている。


←(NS社)PAL16L8系、出値@1300-
現市価￥230～380円前後

https://auctions.yahoo.co.jp/jp/auction/o1195709118

出た当時1980年代頃は「革命的」とかだったが、汎用ロジックIC4～10個を代用集約出来る」とかだったが、それではコストが合わず(@￥800～1600円くらいしたと思う。開発・焼き込みツールも必要、トラ技で特集記事とかあった)、極度の省スペース目的」とか、論理秘匿目的」の方が大きかった様に思う。オリジナルはPMI社だったか...



登場当時「消去再書き込み可能」で一世風靡してPALを駆逐したGAL
GAL16V8

https://auctions.yahoo.co.jp/jp/auction/w1189921275
￥740






←2024製廃　Xilinx XC9572XL
現市価￥1600～3600円(10Cグレード)

https://auctions.yahoo.co.jp/jp/auction/g1236943466
￥2800





XC3S50、アララ...これもいつの間にか製廃になってたみたい、 Xilinx社もAMD社に買収されてて消滅。この世代以降はBGAになるので、手ハンダ組み立ては不可能になった。クリームやらスクリーン一式とかオーブン」やらが必要、捨て板(基板)も多数必要に。測定機や無線機器とかでハードウェアFFT機能とかには必須な定番デバイスだったのに。

Xilinx Spartan XC3S50-4PQG208C
https://auctions.yahoo.co.jp/jp/auction/f1234013869
￥4000

中華aliexp」とかでは、Xilinxロゴ」も、AMDロゴ」も何も付いていない「無印XC9572」「無印XC3042A」とか、何故か大量に流れているみたい。でも元々のと同等なのかマトモな性能が有るのか全く不明。こいつらはミサイルやら兵器用でも有名なデバイスなんで、まだ依然として根強い需要があるのかも。いま戦争中だし。
 

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それでは早速AI(Gemini)に検索質問


“GAL,PAL ,PEEL から、設定内容をリバースするツール、現在はどうなっている　?

昔のPLD（PAL、GAL、PEELなど）の内部設定（JEDECファイルや論理式）をリバースエンジニアリングするツールは、レトロPCやアーケード基板の修理・保護（レプリカ作成）という文脈で現在も根強く開発・アップデートが続いています。 [1]
現在のリバースツールの状況は、大きく分けて「プロテクトがかかっていない場合（JEDECから論理式へ）」と「プロテクトがかかっている場合（ブルートフォースによる解析）」の2つのアプローチに進化しています。

1. プロテクトがない場合（JEDECファイルの逆コンパイル）

ROMライターなどで正常に吸い出せた.JEDファイルから、元の論理式（CUPLやABELのソース、真理値表）を復元するソフトウェアツールです。 [2]
  • MAMEの jedutil (現在も主流)
    アーケードエミュレータ「MAME」の開発プロジェクトに含まれている Descriptive Anchor Text。コマンドラインから jedutil -view [ファイル名] を実行するだけで、JEDECファイルを人間が読める論理式（AND-OR平面の接続状態）に一瞬で逆コンパイルできます。 [3, 4]
  • OpenSourceの新型コンパイラ・リバースツール
    近年、GitHub等を中心に新しいツール群が登場しています。
    • psurply/ReGAL: 現代の論理合成ツール（Yosys）と連携し、GALのJEDECファイルを解析したり、Verilog HDLからGALへコンパイルしたりできるオープンソースプロジェクトです。
    • jonnyh64/palrvs: PALから吸い出したバイナリを真理値表とGAL用の論理式に変換し、現在のGAL16V8などへ移植するためのPythonスクリプト群です。 [5, 6]
  • JED2EQN (クラシック)
    National Semiconductor社の古いDOS用ツール（OPALjrに同梱）ですが、今でもDOSBoxなどのエミュレータ上で動かして使っている技術者が多くいます。 [7, 8]

2. プロテクト（セキュリティビット）がある場合

古いPLDの多くは、回路の盗用を防ぐために「セキュリティビット（プロテクト）」がセットされており、ROMライターで読み込もうとしても全ビットが「1」や「0」になり正しく吸い出せません。これに対する現在の解決策は「総当たり（ブルートフォース）による外からの全パターン解析」です。 [2, 9, 10]
  • DuPAL (Dump PAL)
    DuPAL-PAL-DUmper などのオープンソースハードウェアプロジェクトが有名です。ArduinoやSTM32などのマイコンを使用し、ターゲットのPLDに対してすべての入力組み合わせ（2の何十乗通り）を高速で印加し、その時の出力をすべて記録して「真理値表」を作成します。その真理値表をツールを使って論理式（CUPLなど）に復元し、新品のGALやCPLDに焼き直します。
    • 制限: 内部にフリップフロップ（レジスタ）を持つ「登録型（Registered）ロジック回路」の場合、外からの総当たりだけでは内部状態を追いきれないため、リバースの難易度は依然として非常に高いままです。 [2, 10, 11]

3. デバイスごとの現在の扱い

  • PAL / GAL: 上記の jedutil や DuPAL でリバースし、現在でも比較的入手しやすいMicrochip（旧Atmel）の「ATF16V8B」や「ATF22V10C」に焼き直して置き換えるのが定番となっています。
  • PEEL (Ict社製など): 独自の柔軟なマクロセル（セルフ構成型）を持っていたため、単純なGALツールではJEDECの構造が合わないことがあります。PEELに関しては、当時の古い専用開発ソフト（APEELなど）を仮想環境のMS-DOSで動かすか、前述の「外から信号を総当たりして真理値表を作り、GALやCPLD用にロジックを書き直す」という物理的なリバース方法が取られています。 [8]

まとめ

「古いPCや基板を修理するためにリバースしたい」という目的であれば、プロテクトなしなら「MAMEの jedutil」、プロテクトありなら「DuPAL などのマイコン系総当たり吸い出し器」を使うのが、現代におけるもっとも確立されたアプローチです。 [2, 4]
現在、特定のチップ（GAL16V8など）から実際に吸い出したJEDECファイルをお持ちですか？それとも、プロテクトがかかった実物チップからの解析方法をお探しでしょうか？用途に合わせて具体的な手順をご案内できます。


“いま具体的に案件は無いけど、これも経年寿命問題はあったかな ？  特に　GAL と PEEL

はい、GALやPEELにも明確な「経年寿命問題」が存在します。
これらは内部のプログラミング構造にEEPROM技術（E²CMOS技術など）を採用しているため、製造から30年近くが経過した現在、まさにその寿命の限界を迎えているケースが増えています。
具体的な寿命の要因と、現在のリスクは以下の3点に集約されます。

1. データ保持寿命（Data Retention）の壁

Lattice社の当時のデータシートでは、GALのデータ保持期間は「最低20年」と保証されていました。
1990年代に製造されたレトロPCやゲーム基板のGAL/PEELは、現在すでに製造から30年前後が経過しているため、理論上の保証期間を大幅に超過しています。 [1, 2]
  • 何が起きるか: 内部のフローティングゲートに蓄えられた電子（ロジックの「0」と「1」を分ける電荷）が、長い年月をかけて少しずつリーク（漏電）します。これにより、ある日突然ロジックが書き換わった状態になり、基板が正常に起動しなくなります。

2. 紫外線式（UV-EPROM）のPALよりはマシだが…

古い「PAL」の中には、窓付きのUV-EPROMと同じ構造のものが多く、窓のシールが劣化して光が入ることでデータが消えるリスクが有名でした。
これに対してGAL（Generic Array Logic）やPEEL（Programmable Electrically Erasable Logic）は「電気的に消去・書き換えができる（EEPROMベース）」ため、光によるデータ消失リスクはありません。しかし、前述の「電子の自然リーク」による寿命からは逃れられません。 [3]

3. PEELならではのマイナーゆえのリスク

ICT社などが製造していた「PEEL」は、GALよりもさらにマシな（柔軟な）内部マクロセル構造を持っていました。しかし、市場シェアがGALほど圧倒的ではなかったため、以下の問題が生じています。
  • 書き換え回数（Endurance）の低さ: 当時のPEELや初期のGALは、書き換え寿命が「100回～1000回程度」と現在のEEPROMに比べて非常に少なく設計されていました。 [1, 2]
  • 劣化の個体差: 開発当時に何度も書き換えテストを行った個体や、高温の環境（密閉された筐体内など）で長年通電されていた個体は、トンネル酸化膜の劣化が早く進み、データ保持寿命がさらに短くなっている可能性が高いです。 [4, 5]

💡 今後のための予防策（案件に備えて）

もし今後、古い基板の修理や保守の案件が舞い込んだ場合、「生きているうちに吸い出す」のが鉄則です。
  1. まだ動いている実機があるなら最優先でバックアップ
    データが完全に抜けて（揮発して）しまうと、世界中のどこを探しても同じロジックファイルが見つからない場合があります。動いているうちにROMライターで.JEDファイルを吸い出しておくことが最大の予防策です。
  2. 代替品には「ATFシリーズ」を推奨
    もしGAL16V8や22V10のデータが消えてしまっても、バックアップさえあれば、現在もMicrochip（旧Atmel）から新品が供給されている Microchip ATF16V8B などの現行品PLDにそのまま書き込んで完全換装が可能です。 [6]
もし将来的に「起動しなくなった古い基板」を扱うことになった際は、電解コンデンサの液漏れだけでなく、この「PLDの物忘れ（データ揮発）」も故障原因の有力候補として頭の片隅に置いておくと役立ちます。


“おっと　「ヒューズPAL」のつもりだったけど、PAL もダメだったか


「PAL（Programmable Array Logic）」に関しては、初期のバイポーラ型（ヒューズ切断式）であれば、GALやPEELのような「電荷漏れによる物忘れ」という寿命は基本的にはありません。ヒューズ式のPALは、書き込み時に数ミリアンペアの電流を流して内部の金属（ニクロムやチタン・タングステン、ポリシリコンなど）のリンクを物理的に焼き切る（溶断する）構造です。一度物理的に切れたものは時間が経っても自然に繋がることはないため、半永久的にデータを保持できます。 [1, 2, 3, 4]　　当時の技術者が「ヒューズPALはデータ保持の寿命が実質無限だから安心」と考えていたのは完全に正論です。
しかし、現代（製造から30〜40年経った現在）になって、このヒューズ式PALにも別の角度から経年劣化の不具合が報告されるようになり、レトロハードウェアの修理界隈で問題になっています。理由は以下の3点です。

1. ヒューズの「再結合（Grow-back / Regrowth）」現象

非常に稀ですが、焼き切ったはずの金属ヒューズの断面が、長年の熱や経年劣化によって微細な金属結晶（ウィスカなど）を成長させ、数十年かけて再び接触（ショート）してしまう現象です。 [1]
  • 何が起きるか: 切ったはずの回路が繋がってしまうため、ロジックがバグります。特に当時のMMI社（PALの開発元）の一部のロットや、焼き込み時の電圧が絶妙に足りず「不完全な切れ方」をしていた個体で発生しやすいことが分かっています。 [5]

2. バイポーラ特有の超「高熱」による自滅

GALやPEELが低消費電力の「CMOS構造」なのに対し、ヒューズPALは高速動作を最優先した「バイポーラ構造」です。
  • 何が起きるか: 触ると火傷するほど発熱します。この高い動作熱が30年以上、ICのパッケージや内部のシリコンダイ、さらには基板のハンダ接合部に熱ストレスを与え続けます。結果として、ヒューズそのものではなく、周辺のトランジスタ回路やボンディングワイヤ（内部の極細配線）が断線・故障するケースが多発しています。 [5]

3. 後期の「CMOS型PAL」の混在

「PAL」という型番（例: PAL16R4 など）のまま、後期（1990日前後）になると中身をUV-EPROM（紫外線消去型）やEEPROM構造（CMOSプロセス）に変えた製品が各社から登場しました。
  • もし手元にあるPALがこの「CMOS型PAL（窓付きや、型番にCがつくものなど）」だった場合、中身はGALと同じ電荷保持タイプなので、前述の20〜30年のデータ保持寿命（揮発）に直撃します。

💡 結論として、現在の現場ではどうすべきか？

  • 本物のヒューズPAL（初期バイポーラ型）: データ自体は消えにくいですが、熱によるチップ自体の死亡リスクがあります。
  • GAL / PEEL（EEPROM型）: チップは元気でも、データが先に消える（揮発する）リスクがあります。
アプローチは違えど、結局「30年経った古いPLDはどちらも高確率で壊れる」という結論に達するため、レトロ基板の修理案件では「PALだから大丈夫」と油断せず、動いているうちにデータを吸い出すのが現在の共通認識となっています。もし今後、古い基板の保守に関わる機会があれば、この「ヒューズの再結合」や「熱自滅」の話もトラブルシューティングの引き出しとして持っておくと役に立つかもしれません。


“昭和の奴は皆全滅になりそうだね


まさにその通りで、昭和（1989年以前）に製造された基板やデバイスは、今まさに「全滅の危機」を迎えています。 2026年の現在から見ると、昭和の終わりから数えてもすでに37年以上が経過しているため、あらゆる部品が物理的・化学的な寿命の限界を迎えています。
PLDだけでなく、昭和のレトロ基板が「全滅」に向かっている主な原因は以下の通りです。

1. 電解コンデンサの「四重苦」

昭和の基板トラブルの圧倒的1位は電解コンデンサです。
  • 液漏れと容量抜け: 内部の電解液が干からびるか、外に漏れ出します。
  • 基板の腐食: 漏れ出強アルカリ・強酸性の液が、基板の銅箔パターンをドロドロに溶かして断線させます。
  • 「四級アンモニウム塩」問題: 昭和50年代後半〜平成初期（1980年代〜1990年代）のPCやオーディオ（特に表面実装コンデンサ）に多用されたこの電解液は、漏れると基板を猛烈に腐食させる「悪魔のコンデンサ」として修理界隈で恐れられています。

2. カスタムICとマスクROMの死亡

汎用ロジックIC（74シリーズなど）は今でも新品が買えますが、昭和のゲーム機やPCに多用された「独自のカスタムIC」や、データを書き込み済みの「マスクROM」が壊れると替えがありません。
  • マスクROMも半永久的と言われていましたが、内部のアルミ配線が湿気で腐食（アルミ腐食）し、中で断線して起動しなくなるケースが多発しています。

3. ハンダの経年劣化（クラック）

昭和の基板は鉛入りハンダが使われており、現在の鉛フリーハンダよりは粘りがあって強いですが、30年以上の「熱膨張」と「冷却」のサイクルを繰り返すことで、ハンダに目に見えない微細なひび割れ（クラック）が入ります。これにより、ある日突然通電しなくなります。

🛠️ 現代の技術者が行っている「絶滅抵抗」

現在、レトロハードウェアを愛するエンジニアたちは、これら昭和の遺産を全滅から救うために以下のような現代の技術を使った延命・レプリカ作成を行っています。
  • CPLD / FPGAへの置き換え
    今回話題に出たPAL、GAL、さらには昭和のカスタムロジックIC群を丸ごと解析し、1個の現代的なFPGAやCPLDの中に回路をすべて再現して載せ替える手法です。
  • 基板の丸ごと新造（リプロ基板）
    回路パターンが腐食でズタズタになった基板から部品をすべて剥ぎ取り、回路をCADでトレースして、中国などの格安基板メーカーで「新品の基板」を焼き直して部品を移植する力技です。
昭和のデバイスは消え去りつつありますが、それを「現代の半導体でエミュレートして残す」という技術は、今が一番盛り上がっています。
もし将来、眠っていた昭和の機材を引っ張り出すような機会があれば、まずは「電源を入れる前にコンデンサの液漏れチェック」と「データのバックアップ」を徹底することをおすすめします。
今後、もし具体的なレトロ基板の修理方法や、古いICの代替パーツの選定などで気になることがあれば、いつでもお気軽にご相談ください！





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