반도체분야에서 임베디드 기술은 곧 시스템온칩(SoC : System on Chip) 기술을 의미한다. 이는 최근 관심을 모으고 있는 인터넷 어플라이언스 등과 같은 휴대형 임베디드 기기가 크기를 최대한 줄여야 하므로 하나의 칩에 CPU·메모리·DSP·트랜지스터·로직IC·파워디바이스 등을 집적시킨 시스템온칩이 필수적이기 때문이다.
휴대형 임베디드 기기들은 시스템온칩을 이용해 작은 크기에도 불구하고 데이터는 물론 오디오·비디오 등의 각종 멀티미디어 서비스를 제공할 수 있게 되는 것이다.
업계 전문가들은 시스템온칩 시장이 조만간 황금알을 낳는 거위가 될 것으로 전망하고 있다.
세계적인 반도체 시장조사기관인 데이터퀘스트는 전세계 SoC 시장규모가 조만간 한해 200억달러를 넘어설 것으로 보고 있다.
또 미국의 시장조사기관인 카너스인스탯도 시스템온칩 시장이 지난해 3억4500만개를 기록, 전년 1억6000만개보다 116% 증가했으며 앞으로도 연평균 31%의 성장을 지속, 오는 2004년까지 13억개 규모로 늘어날 것으로 전망하고 있다.
이에 따라 인텔·IBM·텍사스인스트루먼츠·LSI로직·NEC·히타치·삼성전자·현대전자 등 국내외 유수의 반도체업체들은 시스템온칩 개발경쟁에 적극 나서고 있다.
「The System on a Chip Company」를 자사 등록상표로 도입할 정도로 시스템온칩에 대한 의지를 보이고 있는 LSI로직의 경우 각종 반도체 기능을 하나의 칩으로 구현하는 새로운 형태의 ASIC을 선보일 계획이다.
IBM은 올해초 하나의 반도체 칩에 논리회로와 메모리를 함께 구현하는 SoC 신기술을 개발, 이를 채택한 ASIC 설계에 들어갔다. IBM은 자사 SoC가 10배 가량의 성능향상과 각종 애플리케이션의 통합을 가능케 한다고 주장한다.
내쇼널세미컨덕터는 x86코어, C50 호환 DSP 코어, ARM7 마이크로프로세서 코어 등 핵심 디지털 코어를 구비하고 자체 아날로그 기술을 적용한 시스템온칩을 개발중이다. 이 회사는 PC에 적용되던 10여종의 반도체를 하나의 CPU에 통합한 PC온칩과 통신단말기 및 이더넷스위치용 시스템온칩도 선보일 예정이다.
텍사스인스트루먼츠는 자체 개발한 디지털 가전용 차세대 SoC인 「어드밴스트 멀티미디어 디스플레이 프로세서(AMDP)」를 양산하기 위해 일본 미호공장에 내년까지 500억엔을 투자해 양산라인을 구축키로 했다.
이밖에 ARM은 최근 마이크로컨트롤러와 DSP 기능을 갖춘 마이크로프로세서 코어를 선보였으며 ST마이크로일렉트로닉스도 스케일러블 32비트 아키텍처를 기본으로 DSP와 마이크로컨트롤러 기능을 모두 지원하는 프로세서를 내놓았으며 일본 NEC는 가정용 디지털 녹화재생장치 등 디지털 가전분야의 SoC사업을 강화하고 있다.
특히 MEMS(Micro-Electronic Mechanical System)는 센서, 구동기(actuator), 전자 등 3차원의 서로 다른 디바이스가 하나의 반도체에 임베디드(embedded)된 다기능 시스템을 말한다.
MEMS는 전통적인 반도체 특성과 달리 매우 유연하고 탄력적인 구조를 갖기 때문에 향후 고온의 기계적 반도체 제품 등에서 유용성을 인정받는 차세대 기술이다.
현재는 ST나 모토로라 등에서 MEMS를 이용한 초기 단계 제품을 내놓고 있다. ST가 올해 발표한 MEMS 제품은 하드디스크드라이브(HDD)용 가속기(accelerometer)와 광통신용 버블스위치다.
ST는 2개의 반도체공장에 MEMS 제품라인을 보유하고 있으며 6인치 웨이퍼로 생산중이다.
ST는 향후 MEMS의 적용범위를 고주파(RF), 바이오(bio) 등으로 넓혀간다는 계획이다. MEMS 역시 전자·기계는 물론 광통신과 마그네틱 분야까지 융합되는 SoC기술의 결과다.
국내 업체들의 경우 삼성전자는 최근 DSP와 CPU를 하나의 칩으로 만들어 초저전력으로도 작동이 가능한 캄(Calm)리스크칩을 개발, 이 칩을 기반으로 각종 애플리케이션을 개발해 고객이 원하는 시스템온칩을 제공할 수 있게 됐다.
국내 40여개 중소 반도체설계업체들의 모임인 ASIC설계회사협회는 지난해 SoC형 반도체 개발과 설계인력 양성에 나서면서 초미세 반도체 회로공정을 적용한 각종 SoC형 ASIC 개발 등을 추진하고 있다.
시스템온칩과 함께 공정기술의 비약적인 발전도 예상된다. 현재는 0.25미크론에서 0.18미크론 공정이 주류를 이루고 있지만 앞으로는 0.13미크론, 더 나아가 0.1미크론 공정이 일반화될 전망이다.
실제 삼성전자는 현재 조성중인 반도체 제11공장에 0.13미크론 공정을 도입키로 했으며 제12공장에는 0.1미크론 공정을 적용키로 한 것으로 알려졌다. 인텔은 올해 대부분의 공장에서 공정기술을 0.18미크론으로 전환했으며 신규 설립 예정인 애리조나 공장에 0.1미크론 기술을 적용한다는 계획이다.
<김인구기자 clark＠etnews.co.kr>