코어·시스템 검증 ‘문제없다’…“강화된 생태계, RISC-V 코어 활용도 늘 것”

최태우 / 기사승인 : 2019-07-10 11:16:05
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시스템반도체 경쟁력 확보, RISC-V에 주목하라 ②…가상 검증 툴 체인 확대
RISC-V 재단에 참여하고 있는 웨스턴디지털이 공개한 엔터프라이즈용 스토리지 컨트롤러 코어IP [source=Western Digital]

[IT비즈뉴스 최태우 기자] 정보통신기술(ICT)의 비약적인 발전과 차세대 네트워크 인프라가 구축되면서 사물 간 연결성이 급가속될 것으로 예상되는 현재, 미래 산업계를 견인하는 핵심 요소기술로 비메모리반도체(시스템반도체)가 주목받고 있다.


메모리반도체와 달리 각각의 애플리케이션에서 두뇌(코어)역할을 담당하는 마이크로프로세서/마이크로컨트롤러(MCU/MPU) 모두 CPU 코어를 기반으로 구동된다. 다양한 기능을 하나의 칩으로 탑재하는 시스템온칩(SoC)의 경우에도 CPU 코어가 사용된다.


일반 소비자가 지금도 손에 들고 사용하는 스마트폰은 물론, 산업자동화, 스마트빌딩, 지능형관제시스템과 스마트시티, 자율주행자동차 등 다양한 산업·서비스를 구현하기 위한 반도체 탑재가 크게 늘 것으로 전망되고 있다.


다만, 반도체 미세공정기술의 개발과 궤를 같이 해왔던 범용반도체와 달리 수백수천개의 각각 다른 애플리케이션 단에 최적화된, 특수 기능에 특화된 커스터마이징 칩 시장이 확대될 것으로 예상된다.


임베디드시스템 시장에서도 변화가 감지되고 있다. 그간 저전력 대비 높은 퍼포먼스로 IoT 시장의 성장과 궤를 같이해왔던 ARM이 범용으로 설계한 코어텍스(Cortex) 설계자산(IP)과 함께 오픈소스로 누구나 활용할 수 있고 명령어집합체(Instruction Set Architecture, ISA)의 구조도를 열어 필요한 코어만 맞춤형으로 설계 가능한 리스크-V(RISC-V)가 주목받으면서 이러한 분위기를 견인하고 있는 모양새다.


IT비즈뉴스(ITBizNews)는 반도체 설계 부문에서 누구나 활용할 수 있도록 리스크(RISC) 개방형 명령어집합을 오픈소스로 배포하고 있는 리스크-V(RISC-V) 파운데이션에 대한 전세계적 관심이 높아진 현재, 두 번째로 이를 활용한 시스템 검증 단과 향후 전망에 대해 알아본다.


◆상용IP와 달리 자체 검증에 나서야 하는 과제
범정부·기업 차원에서 ‘국내 시스템반도체 경쟁력 확보’를 목표로 내걸었다. 국내 메모리반도체기술 경쟁력은 세계 1위를 차지하고 있으나 4차 산업혁명을 견인하는 핵심 요소기술인 시스템반도체기술력은 하위권에 포진돼 있다.


사실 시스템반도체의 기술개발에는 대규모의 인력, 비용, 시간이 투자돼야 한다. 기능에 특화된(혹은 범용성을 갖춘) 반도체 설계기술 확보에는 대규모 연구 인력이 투입된다. 또 이를 검증하는 단계, 테스팅 단계, 프로토타입 제작과 이를 파운드리에 얹혀 양산에 들어가기까지에는 보통 수년의 시간이 소요된다.


RISC-V가 주목받는 이유는 칩의 두뇌에 해당되는 코어IP를 오픈소스로 누구나 쉽게 활용할 수 있다는 점이다. 기술 개발에 나서는 기업의 입장에서 CPU 코어IP만 비용효율적으로 쉽게 확보해도 디자인, 설계하고자 하는 애플리케이션에 특화된 블록만 개발하면서 비용과 시간을 대폭 줄일 수 있기 때문이다.


RISC-V 재단이 설립 4년 차인 올해를 기준으로 현재 CPU 코어는 물론 특수 애플리케이션 영역에 특화된 다양한 코어IP가 오픈소스로 공개돼 있다.


공개된 코어를 활용해서 시스템 개발에 나서는 개발자의 입장에서는 ‘설계도의 정확도와 오류를 검증하는 것’도 주요 과제다.


ARM과 같은 상용IP를 공급하는 기업의 경우 ISA를 뜯어볼 수 없으나 문제가 발생되면 IP 제공사와 협업을 진행하면서 문제를 해결할 수 있지만, 오픈소스 코어를 채택한 개발자의 입장에서는 설계 검증·시뮬레이션을 자체적으로 해결해야만 한다.


7월10일 기준으로 RISC-V 재단 홈페이지에 등록된 RISC-V 코어 시뮬레이터 (이미지를 클릭하면 크게 볼 수 있습니다.)

◆검증 툴 체인 강화되면서 개발자 지원, “국내 디자인하우스 블록 강해질 것”
현재 RISC-V 재단에는 100여개의 기업들이 참여하고 있다. 실리콘(Chip)기업은 물론 글로벌 서비스프로바이더, 엔터프라이즈 기업 대다수가 참여하고 있다.


가상환경에서 시스템 설계검증 툴을 공급하고 있는 임페라스(Imperas)도 재단의 멤버로 참여하면서 RISC-V 코어를 지원하는 가상 시뮬레이터(Open Virtual Platform Simulator, OVP Sim)를 무료로 배포하고 있다. 국내에서는 쿤텍이 OVP Sim을 활용한 시스템 검증을 지원하고 있다.


방혁준 쿤텍 대표는 9일 기자와 만난 자리에서 “설계와 검증은 같은 톤으로 동시에 진행돼야 하지만, 오픈된 코어를 사용한 애플리케이션이 많아지는 만큼 이에 대한 시스템 검증에서의 어려움도 존재하고 있다”고 말했다.


설계기술이 복잡·다변화되면서 그만큼 검증도 복잡해졌고, 코드사이즈를 줄이면서 성능 개선을 꾀하며 오류도 줄여야 하는 과제도 급격히 늘어나면서 개발자 입장에서는 큰 부담이라는 설명이다.


방 대표는 “임페라스가 오픈소스로 공개한 OVP Sim의 경우, RISC-V용 소스코드를 같이 공개하면서 동일한 시뮬레이션 환경을 구축할 수 있는 점이 가장 큰 장점”이라고 설명했다.


설계에 적용된 동일한 환경을 가상환경에서 구축하고 이를 실시간으로 검증할 수 있다는 설명이다. 이는 오픈소스 코어를 사용하면서도 상용IP 기업들이 제공하는 비슷한 수준의 검증 작업을 진행할 수 있다는 의미다.


신뢰성 부문에서도 고도화되고 있다고도 덧붙였다. 검증 툴에서 가장 중요한 요소가 툴의 신뢰도인데, 프로세스 모델을 전문가 집단에서 개발-검증-배포하는 체인을 구축하면서 비교적 빠른 업데이트도 가능하다는 설명이다.


RISC 아키텍처를 활용한 ARM, 밉스(MIPS)와 오픈소스 코어인 RISC-V를 활용한 이종 코어 프로세스 검증도 지원하면서 병렬컴퓨팅 설계 검증에도 활용할 수 있는 것도 특징으로 꼽힌다.


재단에 참여하는 기업들이 늘면서 개발자 에코시스템도 확대되고 있는 점도 개발자들에게는 긍정적인 요소로 작용하고 있다. 오픈 코어-검증-개발도구를 잇는 생태계의 체인도 강해지면서 다양한 레퍼런스 디자인도 발표되고 있다.


방 대표는 “RISC-V 재단 생태계가 성장하고 있는 것도 호재로 본다. 스마트폰은 물론 산업용 임베디드시스템, 자율주행차 등 이종 산업군에 적용할 수 있는 다양한 레퍼런스 모델이 공개되고 있으며 최초 설계한 IP·시스템을 검증하는 툴 체인도 강력해지면서 RISC-V의 가능성을 높게 보고 있다”고 말했다.


이어 “범정부 차원에서 추진하고 있는 시스템반도체 경쟁력 강화에도 기여할 것으로 개인적으로는 본다. 검증 툴이 고도화되면 팹리스-파운드리를 잇는 디자인하우스기업들도 늘어날 것으로 보는데, 이는 시스템반도체 생태계 체인을 강력하게 이어갈 수 있는 원동력이 될 것으로 기대한다”고 말했다.


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