구글, 반도체 칩 설계 ‘PDK’ 오픈 소스화

구글이 반도체 칩 설계에 필요한 ‘공정설계 도구(PDK, Process Design Kit)’ 오픈 소스화 프로젝트를 시작했다.

CPU 등 반도체 제품을 제조하는 업체는 자체 생산 라인을 보유하고 있는 경우도 있지만, AMD처럼 대만 반도체 파운드리(위탁생산) 기업 TSMC 등 EMS(electronics manufacturing service)에 생산을 위탁하는 경우도 있다. 대부분 반도체 칩 제조를 EMS에 위탁할 때는 설계 소프트웨어 구입비용 등을 부담해야 한다. 

반도체를 설계하는 업체는 반도체 제조 의뢰처인 파운드리에서 PDK 개발 키트를 구입해야 한다. 예를 들어 TSMC는 자동차 IC를 위한 7nm 공정에 최적화한 PDK를 제공하고 있다. 

출처: Google

반도체 영역에서 오픈 소스 프로젝트는 ‘리스크 파이브(RISC-V)’가 유명하다. 하지만, 오픈 소스 PDK는 이번이 처음이다. 또한 반도체 파운드리가 제공하는 PDK는 비용이 높다. 

참고로 리스크 파이브(RISC-V)는 2010년부터 미국 UC 버클리대학에서 개발 중인 새로운 컴퓨터 CPU 구조다. 즉 실제 산업계에서 상용화할 것을 목표로 현재 스마트폰이나 임베디드 장치 CPU로 널리 쓰이는 ARM과 직접 경쟁해 고성능 무료 자유 CPU 구조를 개발해 대체할 수 있다. 또한 파생된 설계를 공개할 의무도 없고 이를 상용으로 쓰거나 팔 수도 있다. 말하자면 버클리대학에서 개발한 유닉스 계열 컴퓨터 운영체제인 BSD 유닉스(Berkely Software Distribution Unix)의 BSD 라이선스 CPU 하드웨어 판이다.

그러한 소프트웨어를 오픈 소스로 무료화하는 프로젝트를 구글이 반도체 파운드리 ‘스카이워터(SkyWater)’와 협력해 세계 최초로 오픈 소스 PDK를 깃허브(GitHub)에 최근 공개했다. 

이 PDK를 이용하면 130nm 프로세스(SKY130)를 스카이워터 파운드리로 칩을 생산할 수 있다. 기존 130nm 공정은 10년 이상 됐지만 PDK 비용이 최소 2천 달러(한화 약 240만원)다. 현재 공개한 스카이워터 SKY130 용 PDK는 알파 버전으로 앞으로 기능이 추가될 예정이다. 

또한 구글은 개방형 반도체 플랫폼 이팹리스(efabless)에도 출자하고 있다. 이팹리스는 반도체 IP 칩단계 성능검증에서 웨이퍼 한 장에 여러 반도체 시제품을 제작하는 MPW(Multi Project Wafer) 기술을 이용한 칩 제조 서비스를 무료로 제공할 예정이다. 이 프로젝트는 2020년 11월 40개 프로젝트에 대해 서비스를 제공할 계획이다.

반도체 오픈 소스화를 추진하는 FOSSi(The Free and Open Source Silicon Foundation)재단 필립 와그너 이사는 “PDK 오픈 소스화는 우리 재단이 수년에 걸쳐 추진해 왔던 커다란 과제를 단숨에 해결할 수 있는 꿈같은 프로젝트다”라고 말했다.

김한비 기자 itnews@