SeoulTech UCS Lab SoC (System on Chip) 2013. 03. 19( 화 ) 컴퓨터공학과이재동 (jdlee731@seoultech.ac.kr)
목 차 1. 개요 2. SoC (System on Chip) 의개념 3. SoC 기술 4. 지적재산권 5. SoC 기술의발전전망 2
들어가며 디바이스 (device) 사전적의미 : 특정한목적을가진기계적, 전기적장치로컴퓨터내에있거나컴퓨터에부착된물리적장치의일부분을의미 디바이스구성하는기술요소 SoC 기술 : 수백마이크로와트 (μw) 의전력으로동작하여공간에존재하는 상품과사물, 그리고사람의존재와정보를인식하고전달 MEMS 기술 : 반도체칩의연산은물론감지, 구동, 통신등의다양한기능 을수행할수있어응용분야가다양 차세대전지 : 모바일기기의전원을공급하는기술 스마트 (Smart) 의의미 정보처리기인컴퓨터의지능을가리킴과동시에정보 / 통신처리시간의대폭적인단축 ( 민첩성 ) 을가리킴 기존의물체에컴퓨터가내장되거나투입방식으로융ㆍ복합되면서 스마트 라는용어를붙여제품명칭으로사용 3
들어가며 모바일기기발전방향 구분 ~ 2010 년 2012 ~ 2013 년 2015 년 무선망시스템 HSPA EV-DO WCDMA Rev.A WiBro Wave 1/2 IEEE 802.11 b/g/a HSPA+/LTE WiBro Ref 1.5 IEEE 802.11n LTE-Advanced WiBro-Advanced IEEE 802.11 ac/ad 무선통신서비스 3 세대 (300k~14Mbps) 3.9 세대 (30~100Mbps) 4 세대 (100M~1Gbps) 형태 피쳐폰 / 스마트폰 스마트북 /e-book/ 태블릿 PC Wearable phone 인체공학적용 모바일기기 처리능력디스플레이 Single-Core @600MHz~1GHz VGA/WVGA OLED/AMOLED Single-Core @1.2~1.6GHz 3D AMOLED MEMS display Transparent display Dual Core @1.2GHz Quad Core @600MHz~1GHz Holographic display Flexible LCD 인터페이스 정전식터치스크린멀티터치입력촉각인식 모션 / 제스쳐인식음성 / 이미지인식 후각인식재현 모바일 SW 실시간 OS 개별범용 OS Cross 플랫폼 Mobile SW 다중단말기협업지원 Mobile SW 4
1. 개요 다기종간의융합및복합화발생 단순서비스제공영역을넘어다기능화, 고품질화, 네트워크화및소형화등을복합적으로추구 서로다른서비스영역에존재하던것들간에융합및복합화진행 SoC (System on Chip) 기술발전 각종부품을하나의반도체칩에집적 반도체뿐만아니라개별부품을모두하나의칩으로만들기위한기술 휴대용정보단말이나민생기기용에적합한솔루션 ( 고성능, 저소비전력 ) 센서와 CMOS 가한웨이퍼상에서구현되어하나의칩으로양산할수있는 imems 기술의 UOC(Ubiquitous computing On Chip) 등장 5
2. SoC (System on Chip) 의개념 SoC (System on chip) 기술 칩자체가하나의시스템으로기능할수있도록정보통신기기의핵심기능을처리하는메모리, 디지털회로, 아날로그회로, CPU, 센서, 안테나, 수동소자등을하나의반도체칩에집적하는기술 예 ) 휴대폰통신기능칩 + 컴퓨터기능칩 = 각각의칩필요 SoC 하나로가능 6
2. SoC (System on Chip) 의개념 SoC (System on chip) 이용의대표적인예 ( 이동통신단말기 ) 기본적인음성통화기능이외에도데이터송수신, 멀티미디어데이터재생등이가능하고카메라모듈장착 저렴한가격과크기의축소, 전력절감 스마트폰, 태블릿 PC, 비디오게임콘솔, 홈서버등광범위하게사용 7
3. SoC (System on Chip) 기술 SoC (System on chip) 기술 (1/2) 마이크로프로세서와디지털신호처리장치, 메모리, 기준대역 (baseband) 칩, 임베디드소프트웨어등하나의시스템을집적해놓은집적회로 (IC) 반도체공정기술및집적도, 설계기술의발전 인쇄회로기판 (Printed Circuit Board; PCB) 전체를하나의칩으로통합 PCB 위에다수의칩을사용하여설계하는 SoB(System-on-Board) 시스템에서발전 8
3. SoC (System on Chip) 기술 SoC (System on chip) 기술 (2/2) SoC 의장점 : SoB 보다전력소모, 안정성, 설계비용측면에서유리 같은제조공정에다양한기술접목가능 SoB : PCB 위에다수의칩을사용하여설계 SoC : 칩 주변장치들을규격화하여하나의칩에구현 9
3. SoC (System on Chip) 기술 주문형반도체 (ASIC) 와 SoC 의개념비교 공통점 : 실리콘위에서집적회로 (IC) 를만드는것 차이점 주문형반도체 : 구현하고자하는대상이특정시스템의한블록 SoC : 시스템그자체를의미 [ 전체시스템구성순서 ] 제어부분작성 메모리작성 SW 를올림 10
3. SoC (System on Chip) 기술 구체적인차이점 (SoC 의경우 ) 구현하고자하는대상이시스템 주변장치도규격화하여하나의칩에구현 지적재산권사용 (or 설계재사용 ) 이중요한역할 시스템의복잡도를생산성이따라잡지못하면서지적새산권의개념도입 설계및검증방법론의변화 지적재산권을조합해서시스템을만들므로응용하는입장에서시스템을바라볼수있는능력과어떠한지적재산권을써서시스템을구현할것인가에대한시각을동시에갖춘설계자들의협력이필요 소프트웨어의존재유무 내부에운영체제가필요 11
4. 지적재산권 지적재산권 (Intellectual Property; IP) 의출현배경 SoC 은칩내부에프로세서가존재하므로, 처리해야할버스, 메모리, 레지스터, 주변회로, 해당되는시스템을구현하기위한기능블록을하나의칩에집적 칩의규모가커질수록칩의설계가어려워지고, 개발기간이많이소요 반도체칩시장에서조속한출시여부가기업의성패를좌우함 반도체칩의빠른설계의필요성이증가 기존에설계되고검증된기능블록을활용하여설계 설계시간단축 12
4. 지적재산권 지적재산권의정의 해당칩에적용될수있는설계블록을누군가미리오랜기간을투입하여개발해놓은것 지적재산권의구분 스타형 (star) 재사용이매우활발하여특정한기능에제한되지않음 거의모든 SoC 에채택가능한프로세서핵심부분, 디지털신호처리장치의핵심부분등의범용지적재산권 표준형 (standard) USB, IEEE1394 등의특정한인터페이스표준방식또는 MPEG 등과같이표준기능에맞추어개발된지적재산권 (IP) 셀형 (cell) 종래의 SoC 설계방식에서사용되던설계라이브러리또는메모리매크로등 13
5. SoC 기술의발전전망 하드웨어의구현방법 반도체의기능설계와합성, 제조등의과정을거쳐이것을인쇄회로기판에패키징하여시스템구성 SoC 제작과정 ( 컴파일과유사 ) 패턴검사 ( 또는타이밍검사 ) SoC 및보드제작과정 *RTL(Register-Transfer Level) : Hardware Description Languages (HDLs) 를이용 14
5. SoC 기술의발전전망 SoC 제작순서 *EDA(Electronic Design Automation) : 전자설계자동화도구 15
5. SoC 기술의발전전망 SoC 구현방법 메모리, 디지털및아날로그신호를제어, 가공, 처리하는프로세싱부분등을전부하나의칩으로넣는기술 시스템기술과반도체의설계, 제조기술들이융합된 IT 핵심기술 다양한기능을가진하나의칩 16
5. SoC 기술의발전전망 SoC 구현의어려움 실제게이트수가 1,000 만개를넘으면현재저항트랜지스터논리회로 (Resistor Transistor Logic Circuit; RTL) 수준에머물러있는전자설계자동화 (Electronic Design Automation; EDA) 툴이집적화를감당하기에는매우어려움 동적램 (DRAM) 이나정적램 (SRAM) 은내재된형태로 SoC 화가가능하나물량이많이확보된제품이나비디오게임과같이특수한응용분야가아니면, 경제성문제로극히제한된범위에서만 SoC 화되고있음 플래시메모리는제조공정이로직과달라서단일칩으로 SoC 화하는것보다별도의칩으로분리하는것이더바람직하며, 아날로그는단일칩으로소화하기에는디지털에비하여규모의효과가훨씬떨어지는단점 17
Q & A 18
Thank You! 19