시스템반도체 칩 자동설계기술 국산화..전력소모 35% 절감

- ETRI, RISC-V플랫폼, 세계최고 초저전력 프로세서 원천기술 확보

ETRI 연구진이 RVX 플랫폼을 활용해 개발한 초저전력 RISC-V 반도체의 성능을 측정하고 있다.[ETRI 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 국내 연구진이 국내 반도체 팹리스 업체들이 시스템반도체를 쉽고 빠르게 개발할 수 있는 설계기술을 개발했다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 리스크파이브(RISC-V) 기반 반도체 칩을 쉽고 빠르게 설계할 수 있는 플랫폼, 리스크파이브 익스프레스를 개발했다고 13일 밝혔다.

스마트폰, IoT/웨어러블 기기 등 최첨단 기술이 집약된 다양한 분야에서 반도체가 매우 폭넓게 활용되고 있다. 반도체 칩에서 두뇌 역할을 하는 것이 프로세서, 즉 CPU다.

현재 IoT/웨어러블 반도체 칩의 약 90%는 ARM사의 CPU를 사용하고 있다. ARM사의 CPU를 사용하는 경우 설계 수정이 거의 불가능하고 로열티 부담이 있어 RISC-V 기반 칩이 CPU 제조·설계업체들의 주목을 받고 있다.

RISC-V는 시스템반도체 설계에 필수적인 CPU 구조와 설계 자산(IP) 등이 오픈소스로 공개되어있다. 사용자가 라이선스 비용 없이 자유롭게 구조 변경 및 설계가 가능해 자체적으로 반도체 칩을 개발, 판매할 수 있다.

하지만 프로세서 개발 노하우가 충분하지 않은 중소 팹리스 업체나 스타트업 등의 경우, 오픈소스 검증, 설계 플랫폼 구축, 긴 개발기간 등 높은 진입장벽으로 여전히 칩 개발에 어려움을 겪고 있다.

ETRI는 자동으로 RISC-V 반도체 칩을 설계해주는 플랫폼을 개발했다. 목표 성능에 적합한 IP를 선택한 후, 설계 버튼을 누르는 것만으로 손쉽게 반도체 설계를 할 수 있다.

특히 이 플랫폼에는 IoT/웨어러블 분야에 특화된 초저전력 기술이 적용돼 있어 활용성이 높다. 온도역전현상을 이용해 전력 소모를 약 35%까지 절감할 수 있다.

실제 RVX 플랫폼을 통해 개발된 칩은 0.7V 전압으로 동작하는 IoT 어플리케이션을 0.48V 전압만으로 구동할 수 있어 세계 최고 수준의 초저전력 성능을 입증했다.

연구진은 초저전력 기술 외에도 다양한 IP와 네트워크 기술, 사용자 인터페이스 등을 모두 통합해 사용자의 목적에 맞는 시스템반도체를 자동 설계 가능토록 했다.

이밖에도 ETRI는 본 플랫폼을 대학 교육에 활용함으로써 미래 반도체 인력 양성에도 기여하고 있다. 중앙대와 경희대 학부 과정에 200여명의 학생을 대상으로 반도체 설계 교육에 RVX를 적용, 반도체를 직접 설계해보는 기회를 제공했다.

RVX 플랫폼을 통해 개발한 초저전력 RISC-V 반도체 칩.[ETRI 제공]

교육을 이수한 학부생들은 ‘제22회 대한민국 반도체 설계대전’에서 장관상 수상 및 국제 논문 발표 등으로 RVX 플랫폼을 활용해 쉽고 빠르게 반도체를 설계할 수 있음을 입증했다.

향후 연구진은 장비 국산화를 위한 반도체 설계기술 고도화 및 인체통신·인공지능 가속기 등을 결합해 지능형 엣지 반도체 생태계를 강화하기 위한 후속 연구를 진행할 방침이다.

이재진 ETRI 지능형반도체연구본부 박사는 “RISC-V 기반 시스템반도체 개발의 진입장벽을 낮춤으로써 국내 RISC-V 기술 확산 및 생태계 구축에 기여하기 위한 해답으로 이 시스템을 개발했다”고 말했다.

nbgkoo@heraldcorp.com