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오픈소스 칩 설계 아키텍처, ‘리스크-V(RISC-V)를 주목하라!’상용 설계자산(IP)과 달리 비용효율적이며 유연한 디자인 설계 가능 이점

- 오픈 생태계로 확장 가능성 높아 전세계적으로 주목

[IT비즈뉴스 최태우 기자] CPU 코어 개발을 위한 오픈 아키텍처인 리스크파이브(RISC-V)에 대한 관심이 뜨겁다. 코어 설계자산(IP) 비즈니스 기업인 ARM의 상용 IP를 활용하지 않고도 오픈소스를 통해 개발자가 원하는 임베디드 시스템 디자인에 최적화된 CPU 코어를 무료로 설계할 수 있어 주목받고 있다.

반도체미세공정기술이 한계에 달한 현재 기술이 제공하는 가치보다 서비스·애플리케이션에 최적화된 코어 기반 설계가 주목받고 있으며, 상용 IP와 달리 개발자가 원하는 디자인을 빠르고 비용효율적으로 선택할 수 있어 관련 생태계 또한 크게 확장될 것으로 기대된다.

RISC는 x86 아키텍처(CISC)와 달리 축소명령어집합컴퓨터(RISC) 기반의 최적화된 CPU 아키텍처로 소규모 서버나 임베디드 시스템에 탑재되는 코어 개발에 활용할 수 있다. RISC-V는 무료 개방형명령어집합(Instruction Set Architecture, ISA)으로 비용 없이 누구나 활용할 수 있도록 설계도(소스)를 공개하고 있다.

2010년 미국 UC버클리대학에서 최초 개발이 시작됐으며 2015년 RISC-V 파운데이션이 공식 오픈하면서 전력대비 효율성이 높은 코어 개발이 가능해 ARM을 대체할 유력한 아키텍처로 주목받고 있다. ‘V’는 UC버클리에서 개발한 5세대 메이저 버전이란 뜻이다. 

NXP반도체, 래티스세미컨덕터, 퀄컴, 마이크론, 웨스턴디지털, 램버스와 같은 반도체 기업은 물론 구글, IBM, 화웨이, 삼성전자 등 약 100여개 기업이 멤버로 참여하면서 생태계도 확장된 상태다. 

◆누구나 쉽게 개발…오픈 플랫폼 지향하는 RISC-V 생태계 주목
무엇보다 CPU 코어를 설계할 때 무료로 활용할 수 있으며 개발자가 원하는 설계 방향대로 성능에 맞게 기능을 구현할 수 있는 점이 RISC-V가 주목받는 이유다.

다양한 운영체제(OS), 개발환경(IDE)도 지원하면서 진입 장벽도 낮다. 세거(Segger)의 임베디드스투디오, 라우터바흐(Lauterbach)의 트레이스32와 같은 임베디드 시스템 설계에 범용으로 활용되는 통합개발환경을 지원한다. IAR시스템즈(IAR Systems)도 RISC-V용 임베디드워크벤치(Embedded Workbench)를 내달 출시할 예정이다.

아마존웹서비스(AWS)도 지난 2월 프리RTOS(FreeRTOS) 커널에서의 RISC-V 아키텍처로 개발된 마이크로컨트롤러(MCU)를 공식 지원한다고 발표한 바 있다.

매년 12월 미국 캘리포니아에서 열리는 ‘리스크-파이브(RISC-V) 서밋’ 현장에서는 참여 기업들이 생태계를 지원하는 다양한 소스도 공개되면서 활용 가능한 라이브러리도 크게 늘어난 상태다.

지난해 서밋에서 웨스턴디지털은 사이클 하나로 다수의 명령어를 동시 처리하는 투웨이 슈퍼스칼라(Superscalar) 구조의 RISC-V SweRV 코어를 오픈소스로 공개했다. 웨스턴디지털은 현재 SweRV 코어를 자사 플래시메모리·SSD 컨트롤러 설계에 사용하고 있다. 

마이크로칩과 사이파이브가 공동 개발한 시스템온칩(SoC) FPGA 아키텍처인 폴라파이어(PolarFire) 블록다이어그램

마이크로칩도 사이파이브(SiFive)와 공동 개발한 시스템온칩(SoC) FPGA 아키텍처인 폴라파이어(PolarFire) SoC를 무료로 공개했다. 캐시와 스크래치패드, 다이렉트메모리로 구성 가능한 2MB L2 메모리 서브시스템이 특징으로 실시간 네트워크 기반 임베디드 애플리케이션 설계가 가능해 주목받았다.

RISC-V를 활용한 코어 IP 라이선싱 비즈니스 기업도 활발하게 활동 중이다. 2015년 파운데이션 설립과 동시에 RISC-V ISA를 개발한 UC버클리대학 교수·박사 출신 연구진 3인이 공동으로 창업한 사이파이브(SiFive)가 대표적인 예다. 공동창업자인 이윤섭 박사가 현재 최고기술책임자(CTO)를 맡고 있다. 

맞춤형 SoC 컨피규레이션 툴을 활용한 코어 설계를 지원하는 점이 특징으로, 산업용 임베디드 시스템에 적합한 32비트/64비트 E코어/S코어, 고성능 애플리케이션에 최적화된 64비트 U코어 IP로 레퍼런스 디자인도 다수 확보한 상태다. 

지난해 SK텔레콤, 삼성벤처투자 등으로부터 5060만달러 규모의 투자유치에 성공한 바 있으며, 같은 해 한국에도 지사를 오픈했다.

◆코어 IP 비즈니스가 주력인 ARM, “나 떨고있니?”
BSD(Berkeley Software Distribution) 라이선스 내에서 공개된 소스를 변형해 사용할 수도 있다. ARM의 코어텍스(Cortex)를 비롯한 상용 IP의 경우 설계를 변경할 때에는 허가가 필요하며 비용도 발생된다.

각국 정부에서도 RISC-V 사용을 장려하고 있는 점도 생태계 확장에서 청신호로 받아들이는 분위기다. 인도는 RISC-V ISA 사용을 주도적으로 추진하고 있으며 중국 상해시는 지방정부 차원에서 RISC-V를 활용한 코어를 개발하는 스타트업을 적극 지원하고 있다.

이러한 분위기는 관련 시장에서 IP 비즈니스를 하고 있는 ARM 입장에서는 불편할 수밖에 없다. 지난해 6월에는 RISC-V와 ARM 코어 디자인을 비교한, 일명 안티사이트(riscv-basics)도 오픈하면서 RISC-V 이슈에 대한 견제에 나서기도 했다.(해당 사이트는 현재 폐쇄된 상태다.)

중국에서 RISC-V 아키텍처를 도입한 기업·스타트업이 크게 늘면서 관련 매출도 하락했다. EE타임즈는 지난 2월13일 소프트뱅크의 재무보고서를 인용, ARM은 지난해 12월31일까지 9개월 간 라이선스 매출이 전년동기비 27.7% 감소했다고 보도한 바 있다. 특히 상반기 중국에서의 신규 라이선스 계약 체결이 지연된 것을 이유로 분석했다.

◆범용 반도체 아닌 특화 반도체 이슈가 생태계 견인할 듯
일단 관련 업계에서는 오픈소스 생태계를 통해 하드웨어(반도체) 시장이 활성화될 것으로 반기는 분위기다. 

기업이 소프트웨어를 사용하면서 봉착하는 일종의 락인(lock-in)에서 벗어날 수 있으며, 특히 다양성이 중시되는 미래형 IoT 애플리케이션 설계에 적합한, 설계자가 원하는 기능만 구현 가능한 코어를 부담 없이 설계할 수 있는 길이 열릴 것이라는 기대감이다.

조명현 사이파이브코리아 대표는 “무어의법칙이 통용되지 않는 현재, 범용 칩(ASSP)이 아닌 개발자가 구현하고자 하는 애플리케이션에 최적화된 커스터마이징 칩의 수요가 크게 증가할 것”이라며 “반도체미세공정기술이 한계점에 달하면서 기술이 제공하는 가치보다 서비스·애플리케이션이 제공하는 가치에 포커스가 맞춰질 것”이라고 말했다.

RSIC-V 생태계 확장에 대한 기대감도 크다. 엔터프라이즈 소프트웨어(SW) 시장에서 마이크로소프트(MS), 오라클, SAP와 같은 상용 서비스 기업과 오픈소스 기업 간 경쟁으로 시장이 활성화된 점을 예로 들 수 있다. 

지난해 마이크로소프트(MS)가 최대 소스코드 집합체인 깃허브(GitHub)를, IBM이 오픈소스 기업의 맏형 격인 레드햇(Red Hat)을 인수한 점은 시사하는 바가 크다. 

그간 엔터프라이즈 소프트웨어(SW) 시장에서 상용 소프트웨어-오픈소스 소프트웨어 간 경쟁으로 시장이 크게 활성화된 점, 또 상용 서비스 기업이 오픈소스 플랫폼·기업을 인수하면서 개발자는 개발자대로, 기업은 기업대로 경쟁력을 확보한 사례를 비춰보면 그간 소수의 리딩 기업의 주도로 발전해 왔던 반도체시장도 활성화될 것이라는 기대감도 나온다.

조명현 대표는 “가령 업계에서 주목하고 있는 인공지능(AI) 칩을 개발한다면, 특정 블록을 특화시키는 것이 중요한 데 상용 IP의 경우 변경이 어렵고 또 비용도 발생된다”며 “산업계에서 또 특정 서비스 부문에서 발생하는 니즈를 수용하는 비용-최적화된 애플리케이션 니즈가 커지는 만큼, 오픈소스 기반 생태계는 확장될 수밖에 없을 것”이라고 덧붙였다.

최태우 기자  taewoo@itbiznews.com

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