130nm ASIC(Application Specific IC) 마스크 세트 비용이 60만 달러 이상으로 폭등하자 이에 대한 대체제로서 FPGA (Field Programmable Gate Array)가 인기를 얻고 있다. 하지만 몇 개월 전 새로운 ASIC이 시장에 선보이면서 이러한 구도에 변화가 감지되고 있다: ASIC 로직의 성능을 요구하는 IC 설계자들에게 보다 우수한 대체 기술을 제공할 뿐만 아니라 동시에 FPGA의 TTM(Time To Market)과 유연성을 지니고 있는 구조화 ASIC이 바로 그것이다.

FPGA와 구조화 ASIC은 두 가지의 서로 다른 방향에서 고객의 특별한 요구를 충족하기 위해 ‘맞춤화할 수 있는 표준 로직 마스크/디바이스’라는 목표로 접근하고 있다. FPGA의 기본 개념은 소프트웨어 툴을 활용해서 사용자가 다양한 애플리케이션에 맞춰 프로그래밍할 수 있는 하나의 회로를 만들 수 있도록 한다는 것이다. 따라서 단지 하나의 마스크 세트면 충분하다.

구조화 ASIC 역시 동일한 하드웨어 방향에서 고객 특유의 요구를 충족할 수 있도록 맞춤화 가능한 표준화된 회로라는 동일한 목표로 접근하고 있다. 메모리, DSP 같은 기능 셀, 사전 검사된 표준 로직 셀, 그리고 기타 IP의 표준 코어는 동일한 웨이퍼의 최초 몇 개 레이어에 구성되어 저장된다. 그리고 나서 고객 특유의 로직이 해당 웨이퍼의 상단 1~3 금속 레이어에 구성된다.

FPGA 대비 장점

대만 파라데이 테크놀로지(Faraday Technology)는 구조화 ASIC 마스크 서비스의 생산 및 마케팅 분야 선발 업체 중 하나다. 파라데이는 '플렉시블 ASIC'으로 불리는 0.35~0.13 미크론 수준의 ASIC을 공급하기 위한 제조 파트너로 UMC를 활용하고 있다. 플렉시블 ASIC 코어는 2,000~5백만 ASIC 게이트로 이루어져 있으며, 어레이는 0.18 미크론 레벨에서 250MHz 운영 주파수를 지원할 수 있다. UMC의 0.13미크론 고속 프로세스를 이용할 경우, 운영 주파수를 500MHz로 증폭시키거나, 0.13미크론 저유출 프로세스에서 250MHz로 떨어뜨릴 수 있다. 코어는 기존의 ASIC 설계 플로우를 이용하기 때문에 별도의 CAD 툴이 필요치 않다. 파라데이 플렉시블 ASIC 프로그램의 왕 쉰 시(Wang Hsin-shih) 프로젝트 책임자는 "일반적으로 고객들은 상단 2~3 금속 레이어를 위한 신형 마스크만을 사용하면 된다."고 말했다.

구조화 ASIC은 FPGA와 비교할 때 몇 가지 장점을 제공한다. 왕 책임자는 "FPGA와 비교할 때 구조화 ASIC의 최대 장점은 성능과 속도"라며, "FPGA는 잠재적으로 모든 기능을 실행할 수 있도록 설계되기 때문에 일반적으로 FPGA는 10배의 면적을 갖고서 ASIC 속도의 10분의 1의 성능을 실행한다."고 설명했다.

구조화 ASIC의 또 다른 장점은 코어 레이어가 사전 검증된 회로이기 때문에 구조화 ASIC이 기존 ASIC에 필적하는 속도에서 운영된다는 점이다. 뿐만 아니라 구조화 ASIC은 세트 위치에서 사전 검증된 회로이기 때문에 설계자가 코어 디바이스 상단에 활용할 수 있는 독특한 로직 IP를 보다 빠른 시간에 설계해 낼 수 있다.

왕 책임자는 "제조비용 역시 빼놓을 수 없는 장점"이라며, "고객 당 플렉시블 ASIC 칩 원가는 FPGA 칩의 불과 몇 분의 1 수준이다."라고 강조했다. 이유는 여러 가지이다. 하나는 FPGA와 ASIC 칩의 크기가 다르기 때문이고 다른 하나는 비슷한 성능을 유지하려면 FPGA 칩은 구조화 ASIC보다 작은 회로선폭을 사용해 주어야 한다는 것이다.

왕 책임자는 "FPGA의 큰 크기와 느린 속도는 FPGA의 중대한 결점"이라며, "이러한 장애를 극복하는 가장 손쉬운 방법은 미세 공정의 단위를 축소시키는 것이다. 하지만 이 방식은 많은 비용을 요구한다. 90nm 마스크 비용은 약 1백20만 달러에 달한다."라고 말했다. 이에 반해 대부분의 구조화 ASIC 마스크 세트는 표준 코어이기 때문에 다른 몇몇 IC 설계자들 간에 비용을 분산시킬 수 있다는 장점이 있다.

두 기술 모두 성장 여지는 많아

제조 단계에서 구조화 ASIC과 FPGA 간의 차이는 없다. 심지어 마스크도 같다. 차이점은 고객들이 이를 사용하는 방식이다. ASIC은 즉시 플러그 인이 가능하지만 FPGA는 사용 전에 프로그래밍이 필수다. FPGA는 다른 애플리케이션에 적합하도록 프로그래밍하는 경우에 보다 유연하지만 ASIC의 경우에는 설계 목적에 맞게 사용해야 한다.

하지만 모든 일에는 장단점이 있듯이 FPGA는 여전히 구조화 ASIC에 비교 많은 장점을 갖고 있다. 우선 FPGA 마스크 세트는 생산에 약 6개월이 소요되지만 구조화 ASIC의 경우에는 약 10개월이 걸린다. 또한 IC에서 수정사항이 발생할 경우, FPGA를 활용하면 구조화 ASIC에서처럼 마스크 비용이 추가로 발생하지 않는다는 것이다.

구조화 ASIC은 6개월 전만 해도 불운한 IC 설계/생산 모델로 보여졌던 상황에 새로운 활력을 불어넣고 있다. IC의 초기 마스크 세트의 높은 원가와 각각의 수정에 필요한 추가적인 마스크 세트 비용은 인텔 같은 대규모 업체를 제외한 모든 업체들에게 과도한 것이었다. 반면 FPGA는 이러한 업체들 사이에서 아직 생명을 유지해오고 있다. FPGA는 세계 각국에 존재하는 다양한 휴대폰 표준들을 수용할 수 있을 만큼 거의 즉시적으로 프로그래밍 가능하기 때문에 휴대폰 업계에서 폭 넓게 사용되고 있다.

데이빗 발드윈(David Baldwin)

웹사이트:

• Faraday Technology http://www.faraday.com.tw/
• UMC http://www.umc.com/

<!-- source url=http://www.neakorea.co.kr/article_view.asp?seno=1793 -->
<!-- Article in English=http://neasia.nikkeibp.com/nea/200309/cmpo_263825.html -->