中企 '시스템반도체 칩 시장 진입장벽' 해소되나
中企 '시스템반도체 칩 시장 진입장벽' 해소되나
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‘클릭’ 한 번으로 설계 가능한 기술 개발…“중소기업 개발 부담 없애”
전자통신연구원, “반도체 칩 설계 ‘RISC-V’플랫폼 기술, 오픈소스로 공개”
(사진=한국전자통신연구원)
(사진=한국전자통신연구원)

[중소기업투데이 조민혁 기자]세계 반도체 시장에서 시스템 반도체(비메모리 반도체)는 ‘반도체 패권’을 좌우할 만한 중요한 요소로 인식되고 있다. 완제품 시장에선 대만의 TSMC가 주도하며 삼성전자가 그 뒤를 따르는 모양새이지만, 실상은 핵심 부품인 칩의 경우 수많은 중소기업들이 생산에 참여하고 있다. 최근엔 국내 기술진이 최근 ‘클릭’ 한 번으로 시스템반도체를 쉽고 빠르게 개발할 수 있는 설계기술을 개발해 화제가 된 바 있다.

특히 반도체 칩은 중소기업들에게도 가장 중요한 시장이다. 그러나 프로세서 개발 노하우가 충분하지 않은 중소 팹리스 업체나 스타트업 등의 경우, 오픈소스 검증, 설계 플랫폼 구축, 오랜 개발기간 등 높은 진입장벽으로 여전히 칩 개발에 어려움을 겪고 있다. 그런 가운데 한국전자통신연구원이 자체 R&D 노력에 의해 자동으로 RISC-V 반도체 칩을 설계해주는 플랫폼을 개발했다. 이는 이 분야 중소기업들이 애로를 덜어줄 것이란 기대를 낳고 있다.

전자통신연구원이 소개하는 개발 과정은 그 자체가 여느 중소기업들이 엄두를 내기 힘든 이론적 분석과 기술, 테스트에 기반하고 있다. 덕분에 “이 기술을 차용할 경우 목표 성능에 적합한 IP를 선택한 후, 설계 버튼을 누르는 것만으로 손쉽게 반도체 설계를 할 수 있다”는게 연구진의 설명이다. 특히 본 플랫폼에는 IoT/웨어러블 분야에 특화된 초저(低)전력 기술이 적용되어 있는 것으로 알려졌다. 이 기술이 실용화될 경우 국내의 중소 팹리스 업체들이 최소한의 비용으로 신속하게 반도체를 설계할 수 있게 된다.

전자통신연구원은 우선 리스크파이브(RISC-V) 기반의 반도체 칩을 쉽고 빠르게 설계할 수 있는 플랫폼인 리스크파이브 익스프레스(RISC-V eXpress, RVX)를 먼저 개발했다. 이는 반도체 칩에서 두뇌 역할을 하는, 즉 CPU의 문제를 해결하기 위한 것이다. 현재 국내의 IoT/웨어러블 반도체 칩의 약 90%는 ARM사의 CPU를 사용하고 있다.

그러나 “ARM사의 CPU를 사용하는 경우 설계 수정이 거의 불가능하고 로열티 부담이 있어 RISC-V 기반 칩이 CPU 제조·설계업체들의 주목을 받고 있다”는게 연구진의 판단이다. RISC-V의 경우 시스템반도체 설계에 필수적인 CPU 구조와 설계 자산(IP) 등이 오픈소스로 공개되어있다. 또한 사용자가 라이선스 비용 없이 자유롭게 구조 변경 및 설계가 가능해 자체적으로 반도체 칩을 개발, 판매할 수 있다. 자금력과 기술력이 부족한 중소기업으로선 매우 유용한 방식인 셈이다.

“이는 또 온도역전현상을 이용해 전력 소모를 약 35%까지 절감할 수 있다.”는 설명이다. 연구진에 따르면 RVX 플랫폼을 통해 개발된 칩은 0.7V 전압으로 동작하는 IoT 어플리케이션을 0.48V 전압만으로 구동할 수 있어 세계 최고 수준의 초저전력 성능을 입증했다. 또한 이 플랫폼에는 초저전력 기술 외에도 다양한 IP와 네트워크 기술, 사용자 인터페이스 등을 모두 통합해 사용자의 목적에 맞는 시스템반도체를 자동 설계 가능토록 했다

전자통신연구원 지능형반도체연구본부는 “RISC-V 기반 시스템반도체 개발의 ‘진입 장벽’을 낮춤으로써 국내 RISC-V 기술 확산과 바람직한 칩 생태계를 구축하기 위해 RISC-V eXpress를 개발했다.”고 취지를 분명히 했다. 중소기업이나 스타트업에 해당 기술과 관련 오픈소스를 공개할 것이란 뜻이다. 이 밖에도 이를 대학 교육에 활용함으로써 미래 반도체 인력을 양성할 계획이다. 이미 중앙대와 경희대 학부 과정의 학생 200여 명을 대상으로 반도체 설계 교육에 RVX를 적용하여, 반도체를 직접 설계해보도록 한 것으로 전해졌다.

이들 학생들은 “제22회 대한민국 반도체 설계대전”에서 각종 상을 받음으로써 다시금 RVX 플랫폼을 활용해 쉽고 빠르게 반도체를 설계할 수 있음을 입증하기도 했다. 연구진은 “앞으로 장비 국산화를 위한 반도체 설계기술 고도화 및 인체통신·인공지능 가속기 등을 결합해 지능형 엣지 반도체 생태계를 강화하기 위한 후속 연구를 진행할 방침”이라고 밝혔다.


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