[열린마당]FPGA와 스트럭처드 ASIC

　10년 전에 반도체 산업은 대변혁을 겪었다. 공정기술의 미세화가 빠르게 진전되고 이런 새로운 기술의 복잡성으로 인해 개발비용과 제조원가가 급격히 상승함에 따라 성장곡선을 유지하기 위해서는 새로운 비즈니스 모델이 필요했다.

　이때 대만에 기반을 두고 TSMC가 설립돼 순수 파운드리 비즈니스 모델을 제시했으며, 이로써 각 반도체 회사는 막대한 공정개발과 제조비용 부담을 피해서 제품을 설계하고 시장에 출시할 수 있게 됐다. 팹리스 반도체 비즈니스 모델은 산업을 성장시키는 기반이 됐으며, 1990년대에는 전체 반도체 시장이 경이적으로 성장해 2200억달러에 이르게 됐다.

　현재 반도체 산업은 매우 역동적인 최종 소비자 시장의 영향으로 또 다른 근본적인 변화에 직면하고 있다. 과거에는 대기업과 군사용 수요가 반도체 구매의 대부분을 차지했지만 현재는 전 세계 반도체의 절반 이상을 일반 소비자가 구매하고 있다.

　신제품이 출하되는 시간이 기하급수적으로 단축되고, 가격 하락속도는 더욱 빨라졌으며 제품 수명 자체도 짧아졌다. 또 변화하는 소비자 요구에 부응하기 위해 끝없는 맞춤화·개별화가 필요하게 됐다. 겉으로는 대규모 시장처럼 보이는 시장마저도 실제로는 지역적 요구조건·특징·기능에 따라 규모가 작은 여러 시장으로 나뉜다.

　오늘날 90나노 칩 하나의 연구개발(R&D) 비용은 2000만달러를 상회하는 것으로 알려져 있다. 단일 제품으로 이 정도의 R&D 예산을 정당화할 수 있는 규모를 가진 시장은 거의 존재하지 않으며 각각의 칩 디자인에 대한 투자대비 수익을 실현하기가 더욱 어려워지고 있다. 일부 업체는 디자인 기능을 해외로 옮김으로써 이러한 문제를 해결하려고 노력하지만 이것은 문제의 일부만 해결할 뿐이다.

　이 문제의 해답을 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)와 스트럭처드 ASIC에서 찾을 수 있다. 이 방법은 독점적인 IP에 기반한 맞춤형 칩을 개발하기 위한 초기 설계 플랫폼으로 매우 저렴한 개발 툴, 무료거나 저렴한 IP 사용료 그리고 최대의 디자인 유연성을 제공하는 고밀도 FPGA를 이용한다. 일단 디자인이 완성되면, 이것은 핀-투-핀 호환이 되고, 저가형·저전력 스트럭처드 ASIC으로 완벽하게 전환돼 테스트 마케팅을 위해 일정량을 생산하거나 대량 생산할 수도 있다.

　FPGA를 호환되는 스트럭처드 ASIC으로 전환하면, 일반적인 ASIC 설계보다 70∼90%에 이르는 비용 절감 이점을 누릴 수 있으며, 보통 몇 개월이 걸리는 개발기간도 몇 주로 단축된다. 또 FPGA에서 스트럭처드 ASIC으로 또는 그 반대로 변경할 수 있는 유연성으로 인해 시장에서 제품을 판매하면서 동시에 고객이나 시장 요구에 따라 기능을 자유롭게 추가, 변경하는 것이 가능하다.

　FPGA를 이용해 스트럭처드 ASIC을 개발하는 방법은 실질적으로 파운드리를 보유하는 것과 같은 것으로, 업체는 단순히 자신만의 IP를 개발하거나 스트럭처드 ASIC에 포트시켜 자신들의 독자적인 제품으로 판매한다. 스트럭처드 ASIC의 이점을 이용해 더욱 신속하게 제품을 시장에 출시하고, 고객 요구에 따른 변경이나 경쟁사 움직임에 더 빨리, 최소한의 비용으로 대처할 수 있는 능력을 갖출 수 있다. 또한 과거에는 어마어마한 비용 때문에 엄두를 내지 못하고 그보다 뒤처진 기술을 이용하게 만들었던 최첨단 공정기술(현재의 90㎚)도 이용할 수 있게 된다. 신생 업체도 ASIC 개발에 따르는 높은 비용을 피할 수 있으므로 자신들의 제품·아이디어·혁신을 시장에 더욱 신속하게 소개할 수 있다.

　반도체 산업은 바야흐로 다음 단계로 전환되려 하고 있다. 반도체 산업의 미래는 얼마나 많은 IP와 시스템 아이디어를 좀더 신속하고 효율적인 비용으로 시장에 제공할 수 있는가에 달려 있다. 기술과 비즈니스 모델 두 분야 모두에서 반도체 산업의 혁신이 매우 급격한 속도로 일어나고 있는 현재, FPGA와 스트럭처드 ASIC은 이러한 변혁에 대처하고 혁신을 선도하는 가장 효과적인 대안이다.

◆임영도 알테라코리아 사장 ylim@altera.com