Transcript ASIC (application specific integrated circuit)

ASIC
(Application Specific Integrated Circuit)
컴퓨터 공학전공
한상욱
1.ASIC(주문형반도체)이란?
▶ 협의의 ASIC
① 단일 사용자의 특정 용도
② 사용자 요구 규격에 따라 기능 설계
▶ 광의의 ASIC
① 협의의 ASIC 포함
② 다수 사용자(ASSP)
: 시스템 용도에 따라 기능 설계
③ 혹자는 메모리 대 비메모리(ASIC)
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2. 약어
▶ ADA : ASIC Design company Association
▶ ASIC : Application Specific Integrated Circuit
▶ ASSP : Application Specific Standard Product
▶ ATPG : Automatic Test Pattern Generation
▶ ESDA : Electronic System Design Automation
▶ FPGA : Field Programmable Gate Array
▶ IP : Intellectual Property
▶ MP3 : MPEG I Layer 3
▶ MSM : Mobile Station Modem
▶ NRE : Non-Recurring Engineering
▶ PLD : Programmable Logic Device
▶ PCB : Printed Circuit Board
▶ SOC : System-On-a-Chip
▶ (V)HDL : (Very high speed IC) Hardware Description Language
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3.ASIC의 장점
▶ 제품의 경박단소화 (고집적화, 소형 경량화, 성능 향상)
▶ 저전력화, 시스템 기술보호
▶ 부품 수급난 해소, 경쟁력 강화
▶ 설계시간 단축 : HDL 및 FPGA를 이용한 시스템 설계
▶ 원가절감 : 비용, SOC, 생산성 향상
▶ 신뢰성 향상 : 부품의 최적화, 공정의 단순화, 자동화
▶ 기능의 복합화에 대처
▶고성능에 작고, 가볍게 제품을 만드는 유일한 방안
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4.ASIC의 단점
▷ 초기개발 비용 비쌈(NRE 비용)
▷ 설계 실패 부담감 과중
(비용, Time-To-Market 지연 등)
▷ 목표 변경에 따른 수정 어렵고, 수량이
적을 시 가격 고가
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5.ASIC의 분류
구 분
PLD
Gate
Array
면적 성능
NRE 비용 칩당제작비
개발기간
매우
큼
저속
없음
초고가
단기
큼
중속
보통
고
중기
SemiCustom
Standard
Cell
Full-Custom
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보통 중고속
작음
고속
고가
중
중장기
초고가
저
장기
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6.시스템 설계시 ASIC 선정 방법
구분
선 정 기 준
▶시제품 개발, 소량 생산, 동작속도 및 소비전력 무관
PLD
▶규모가 비교적 작고, 개발 시간의 여유가 없을 경우
▶소량 연속 사용,개발기간 및 Life-Cycle이 짧은 제품
Gate Array
▶개발비 부담이 적고, 소비전력에 규제가 없는 경우
▶ 5천개 이상 꾸준히 사용되고, 안정적인 시스템
Standard Cell ▶크기 및 전력 문제가 있고, 국제 경쟁력이 있는 제품
▶Life-Cycle이 길고, 3년 이상 양산에 5만개 이상
Full-Custom
▶STD보다 더 싸게 다량 사용하는 제품 (TV, 전화기 등)
▶크기 및 전력 등 모든 문제가 해결이 필요한 제품
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7.ASIC산업 육성의 필요성(1)
 전자 제품의 경박 단소화 추세로 시스템이 One-Chip화 되고 있어
ASIC은 제품의 기초 산업이고, 국내외적으로 급성장하고 있음
 ASIC 산업은 메모리와 같은 대량 생산 방식이 아닌 다품종
소량 생산 방식으로 창의적인 벤처 및 중소기업 육성
 ASIC 산업의 시장은 선진국이 석권하고 있고, 우리나라는 메모
리와 같은 성과를 거두지 못 하고 있음
 범 부처적 ASIC 지원 사업에 힘입어, 설계 업체의 증가, 설계인력
양성
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7.ASIC산업 육성의 필요성(2)
 CDMA 단말기 예
 팩스 모뎀 카드 예
 MP3 Player 예
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8.ASIC 개발 단계
System Spec
ESDA
Level Design
Digital
Algorithm
Logic Simulation
& Synthesis
Layout &
Post Simulation
Physical
Implementation
FPGA
Product
Analog
Algorithm
Special
Algorithm
HDL
Simulation
S/W & H/W
Model
Synthesis &
Simulation
Vendor
Library
Layout & Post
Simulation
Analog
Simulation
ASIC
Product
PCB
Design
System
Verification
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9.ASIC 구현 단계별 EDA툴(1)
 ESDA Level Design
- 기능과 성능 및 입출력 신호 정의
- SPW, COSSAP 등
 기능 수준 설계 및 검증
- 내부 기능 블록 구현
- (V)HDL Coding & Simulator, Schematic
Entry & Simulator
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9.ASIC 구현 단계별 EDA툴(2)
 게이트 수준 설계 및 검증
- 셀 라이브러리 및 공정 업체 선정 후 기술
매핑
- (V)HDL Synthesizer & Timing Analyzer,
ATPG, Fault Simulator 등
 Layout & Post Simulation
- 마스크 제작 데이터 생성
- Place & Router, Min/Max Simulator,
Analog Simulator 등
 Physical Implementation & Test
- ASIC/System Emulator
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10.ASIC 기술 발전
 ‘90년대 중반까지
- logic 최적화 및 면적 최소화
 ‘90년대 중반 이후
- 저전력 소비
- 초고속 성능 향상 (200MHz 이상)
- Noise 문제 해결
- 수백만 게이트 및 I/O 핀 100개 이상
- SOC(고집적도와 빠른 설계 사이클 실현)
- 회로선 폭의 미세화 (0.18um 이하)
- 테스트를 고려한 설계 기술
- Analog/Digital 혼성 설계 기술
- 다양하고 특별한 응용 분야
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11. 국내 반도체 산업 현황
 메모리 수출 강국
- 전체 생산량의 90% 이상 수출 (80% 메모리)
- 전체 수요의 70% 정도 수입 (비메모리)
 비메모리 산업
- 기술 모방의 한계로 거의 수입 의존
- 고부가 가치 창출의 원천인 ASIC 산업 육성
 문제점
- 메모리 가격 폭락 ===> 전체 산업의 영향
- 선진국 수준으로 향상 (메모리 : 비메모리 ==> 40:60 정도)
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12. 국내 ASIC 기술 현황
구분
설계 기술
세계적 수준 비교
▶
▶
▶
▶
기본 라이브러리 I/O : 좋음
디지털 혹은 아날로그 코어 : 약함
CPU/DSP 등 프로세서 : 매우 약함
메모리 관련 기술 좋으나 시스템 소프트웨어는 약함
▶ 설계방법론 : 상용 툴 및 자체 개발 툴 사용, 평균
설계 서비스
▶ 설계 서비스 지원 : 해외 센터 이용, 약함
▶ 시스템 지식 : 독창적인 기술 부족, 약함
제작기술
▶ 해외 시장 : 0.35 um 이하
▶ 국내 시장 : 0.35 um 이상
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13.ASIC 설계 지원 기관
 ETRI ASIC 지원 센터(www.asic.net)
- ASIC 설계 툴 및 시험 계측 장비 지원
- ASIC 설계 교육 및 창업 보육 지원, ASIC 공동 개발 사업
 KETI 시스템IC연구센터(www.keti.re.kr)
- 중소기업 ASIC 개발 및 ASIC 전문 인력 양성
- 설계 환경 개방 및 ASSP 개발
 반도체설계교육센터(IDEC)
- 반도체 분야 교육(공개강좌, 세미나, 교재발간 등)
- MPW 칩 제작 사업(삼성전자, 현대전자, 아남반도체)
 학교(서울대 반도체공동연구소, 연세대 ASIC연구소, 등)
 기타(대기업 ASIC사업부, 중소기업)
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14.Reference
 http://www.asic.net
 http://idec.kaist.ac.kr
 http://www.systemic.or.kr
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