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설계 기술
설계 기술
설계 기술
0.30
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1천만 게이트를 초과하는 SoC의 개발에
직면하여 해결하지 않으면 안되는 문제에는
발열 해소, 설계 수법 그리고 고속화가
초래하는 문제들이 있습니다. 이를 해결하기
위해서는 프로세스 개발, EDA, 설계기술 등
소프트웨어와 하드웨어에 걸친 전반적인 기술
개발이 필요합니다.
EDA(Electronic Design Automation)
프로세스의 미세화로 수천 게이트를 초과하는 대규모
있습니다.
설계 효율을 높이려면 EDA를 이용하거나 이미
개발되어 검증도 끝난 회로를 다시 이용하는 방법이
사용되고 있습니다. 그러나, 수천만 게이트를 넘는
SoC의 개발에서는 다음과 같은 고려가 필요합니다.
• 톱다운 설계수법(상향식 설계가 아닌 설계 컨셉부터)
• 하이 레벨 모델링 기술과 검증 능력
• SoC 칩 아키텍처
• IP 개발, 액세스, 집적화, 재이용
• 소프트웨어 및 하드웨어의 동시 협조 설계
• 이상의 것들을 지원하는 EDA
또, 사용자, 반도체 메이커, 시스템 벤더, EDA 벤더
[μm]
0.25
0.20
0.15
0.10
0.05
0.00
1997 1999 2001 2003 2006 2009 2012
[]
프로세스 디자인 룰과 집적밀도의 추이
SoC 개발의 흐름
(하드웨어 및 소프트웨어 협조설계, 검증환경)
프로세스 디자인 룰의 축소로 로직 LSI의 집적도는
ASIC (Tr)
100
팽대해졌으며, 그 최적의 분할을 지원하는 협조
설계환경 정비가 요구됩니다.
또한, 시스템 전체의 검증에서 발견된 규격의 착오나
80
60
40
20
0
[M Tr/cm 2 ]
SoC를 개발할 수 있게 되었습니다. 그러나 소비전력의
등이 서로 협력하여 설계할 수 있는 환경도 요구됩니다.
향상되었습니다. 하지만 집적할 수 있는 소자수는
설계미스의 수정도 수정 재설계를 어디까지 되돌릴지
증가, 설계의 난이도 상승(집적 가능한 소자 수와 설계
증가했어도 실제 LSI의 설계 레벨은 각종 EDA의
중대한 문제이며, 최악의 경우는 전체 시스템을
생산성과의 갭 확대), 고속화의 대응 등 개발 상의
문제가 있습니다.
개발로 설계가 개선되었음에도 불구하고 그 수준에
미치지 못하고 있는 것이 현황입니다.
재설계해야 하는 경우도 있습니다.
이러한 상황을 피하기 위하여 초고집적도 SoC의
LSI의 소비전력은 전원 전압의 제곱에 비례합니다.
소비전력 증가에 대응하려면 먼저 동작 전원전압을
낮추고, 새로운 프로세스의 미세화가 필요합니다.
그러기 위해서 프로세스 디자인 룰은 0.4, 0.25, 0.18,
그 차이를 메우기 위해서는 기존의 설계 자산,
즉 VSI(Virtual Socket Interface)가 표준화한
IP(Intellectual Property)를 제공하는 시스템을
이용해야 할 필요가 있습니다.
개발에는 하드웨어의 시험제작 전에 시스템 전체를
검증하는 하드웨어 및 소프트웨어 통합 검증 환경의
정비 등을 포함하는 새로운 개발환경이 요구됩니다.
0.13μm로 진행되며, 로직부의 동작 전원전압도 5V,
3.3V, 2.5V, 1.8V, 1.0V로 저전압 동작화가 진행되고
EDA
각 반도체 메이커도 자사의 IP 정비나 유통기구의
확립을 서두르고 있습니다.
있습니다. 예를 들면, 컴퓨터 로직부의 전원전압은
머지않아 1V 이하가 될 것으로 예상됩니다.
협조 설계 환경
또 마이크로프로세서가 임베디드 되는 대규모 SoC
또, 소비전력은 각 트랜지스터의 스위칭 시에만
설계에서는 지금까지 숙련된 엔지니어의 경험이나
소비하고, 비동작 시는 "0"(리크는 제외)이 됩니다.
육감에 의존해 왔던 하드웨어와 소프트웨어의
따라서, 소비전력을 낮추려면 회로 동작에 필요
분할이나 하드웨어의 시작품을 만들어서 검증하는 등의
없는 트랜지스터에는 스위칭 동작을 시키지 않도록
기존의 LSI 설계 수법으로는 대응하기 힘들어졌습니다.
각종 게이트 회로를 삽입하는 방법, 부하에 적합한
트랜지스터 사이즈(큰 트랜지스터는 전력 소비가
CPU의 고기능화나 미들웨어의 개발정비에
크다)를 선택하는 방법, 회로마다 동작 속도에 따라
따라 지금까지 하드웨어로 실행해 왔던 기능도
전원 전압을 공급하는 방법, 문턱치 전압을 동작에
소프트웨어로 대응할 수 있는 경우가 증가하고, 필요한
따라서 바꾸는 방법 등 여러 가지 방법이 고안되고
기능을 실현하는 하드웨어와 소프트웨어 조합수는
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