왜 한국은 대만에 추월 당할까? (29)
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조회 24회 작성일 24-09-27 12:42
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왜 한국은 대만에 추월 당할까? (29)
- MPC가 대안이 될 수 있다.
MPC 정의
MPC는 Multi Project Chip의 약자로서 일반적인 SoC가 한 개의 칩에 한 개 회사의 프로젝트가 집적되는데 반해 MPC는 여러 개의 대학교, 학교별 랩, 회사나 기관의 프로젝트를 AXI 혹은 AMBA BUS에 병렬로 배치하는 구조를 이야기함.
MPC 구조로 설계할 경우 장점
최근 SoC 개발은 칩의 대형화로 시스템 반도체 설계의 95%를 외부에서 조달하고 있다. 90나노 이전에는 집 설계 비용의 80%가 Mask 비용이었는데 최근의 AI 반도체 설계는 Mask 비중은 마이너로 20%며 나머지가 IP, SW, 미세공정용 레이아웃 백엔드 비용이 80%가 되었다.
- 집 설계 공통부분 1 (CPU와 인터페이스)
CPU Core, BUS, DDR, PCIe, USB 같은 인터페이스 및 L1, L2, L3 Cache를 공유할 수 있다. 또한 SoC 설계 시 필연적으로 해결해야 하는 OS 포팅과 인터페이스 블록의 디바이스 드라이버를 공통 플랫폼으로 개발할 수 있기 때문에 시스템 구현에 소요되는 노력을 절감할 수 있다.
- 집 설계 공통부분 2 (레이아웃과 백엔드)
14나노 이하 미세공정으로 가면서 배선 방법 즉 디지털회로 및 IP를 물리적, 타이밍 정보를 일치시키는 시간적 배치에 관한 레이아웃 비용이 인력 부족으로 인건비가 올라가면서 기하급수적으로 증가하게 되었다. 역설적으로 설계 및 검증하고자 하는 알고리듬과 디지털회로의 배치는 상당 부분 자동화가 가능해서 본 알고리듬 검증 시 소요되는 노력의 비중은 설계 포함 5%도 안된다.
- 집 설계 공통부분 3 (마스크)
미세공정으로 설계할 경우 집 설계 면적은 제곱에 반비례해서 감소한다. 즉 28나노에서 10,000x10,000um만큼의 면적을 사용했다면 7나노에서는 2,500x2,500um만 사용해도 된다.
가로세로 1/4씩 감소함으로 전체적으로 1/16의 면적이 된다. 역설적으로 만일 가로세로 같은 사이즈의 프로젝트를 10,000x10,000의 면적에 집적 시킨다면 16개의 프로젝트가 공통 구조로 사용할 수 있다.
- Mask 비용 vs IP 비용 등 비교
이런 비용을 이전의 SoC 개발과 같이 똑같은 MPW 방식으로 개발 시 디지털회로와 SW 구조의 테스트 알고리듬 구현에 소요되는 노력과 비용은 5%이고 나머지 75%의 노력과 개발을 IP 계약, 레이아웃, 백엔드에 사용해야 한다. 나머지 20%는 공정에 소요되는 마스크 비용이다.
- 아날로그 MPC 방안
MPC 구현은 RF analog Power 등의 구조에도 적용할 수 있다. SoC 구조를 일반적으로 사용해서 각각에 모듈에 적용 가능하다. 각각의 회사별 레이아웃 도면은 최종 합성 단계에서 일치 시키는 노력을 하면 된다.
- 파운드리 협조의 한계
최근 s 전자 등은 MPW 활성화를 위해서 마스크 비용을 출현하겠다고 한다. 문제는 Mask 비용보다 4배나 큰 IP 비용과 백엔드 등에 필요한 비용이다. MPC는 이런 공통부분의 노력을 플랫폼화해서 구축하고 예를 들어 나머지 16개 기관이 공통으로 한 개의 이 칩에 한 번에 개발을 한다면 손쉽게 대학교 랩 수준에서도 수준 높은 미세공정과 IP를 사용할 수 있다.
- MPC 서브 모듈 구현 예
MPC의 공통 플랫폼이 구현된다면 단위 프로젝트는 어떤 것이 될 수 있을까? 예를 들어 학부와 대학원에서 개선된 SSD(Solid State Device) 구조나 AI NPU 구조, 보안 코덱, ECC(Error Correction Code), 동영상 압축 모듈, ISP 등을 제안하고 테스트할 수도 있는 것이다.
- MPC 사용 리소스 집중 방안
기존의 방식으로는 알고리듬 검증보다 95%의 노력이 나머지 공통 회로 개발에 소요됨으로써 미세공정으로 구현이 불가능했다. 본 MPC 개발 방법은 이런 95%의 노력을 공통 플랫폼으로 만들어 분산된 노력을 없애고 공통부분의 구현을 AXI 혹은 AMBA BUS와 연결함으로써 연구실 혹은 랩은 본연의 알고리듬 구현과 연구만 열심히 하면 된다.
- MPC 문제점 보안과 라이선싱
단점으로 지적되는 모듈별 보안 문제는 칩 내부에 모듈별로 동작을 허용하거나 비허용하는 라이선스 컨트롤 센터를 만들고 각각의 설계회사가 만든 모듈의 동작을 허용하는 비대칭 공개키 및 개인키를 사용해서 컨트롤하면 된다.
사랑과생각
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