인문학적 반도체_3. 반도체 설계(1)

3장. 반도체는 어떻게 만들어지나?

3. 반도체 설계

반도체를 설계하는데는 돈이 많이 듭니다. 

제 경험상 설계 인력 인건비 포함하여  미세공정인 몇십nm급  AP 반도체 하나 만드는데 수백억원을 훌쩍 넘어갔습니다.

반도체를 생산하는 공장인 FAB을 짓는데는 이보다 몇백배 많은 어마어마한 돈이 조단위로 투자됩니다.

그래서 혹자는 반도체사업을 '외발자전거 타기'에 비유합니다.

몇십,몇백조원의 미세공정 투자의 페달을 계속 밟지 않으면 외발자전거는 중심을 잃고 바로 쓰러지고 맙니다.

그래서 요새는 반도체 설계만 하고 나머지 제조는 외주를 주는 Fabless회사들이 많습니다.

Fabless회사들은 상대적으로 적은 비용으로 우수한 인력과 경험을 바탕으로 반도체 사업을 영위할 수 있습니다.

반도체는 미세공정으로 갈수록 돈이 많이 듭니다. 

아날로그 보다는 디지털 반도체가, 14nm공정보다 7nm공정으로 반도체를 만들때 돈이 많이 듭니다.

그런데 양산할때는 당연히 미세공정으로 갈수록 이득입니다.

예를들어 14nm공정에서는 Wafer당 50개의 제품을 생산했다면 7nm공정에서는 80개를 생산할 수 있기 때문입니다. 게다가 미세공정으로 갈수록 전력소모는 줄고 성능은 향상되는 이점이 있습니다.

[ 반도체 미세화에 따른 TR 비교_출처: LG Display ]

[ Fabless회사의 SoC개발 Process ]

위 순서도는 SoC를 설계하여 제품을 만드는 단계를 좀더 구체적으로 나타낸 그림입니다. 

개략적으로 살펴보면 

1. 반도체 칩을 기획하고 

2. 칩을 설계하여 

3. 시제품을 제작하고 

4. 이런 저런 검증을 하여 

5. 기획한대로 제대로 만들었다면 반도체를 양산하여

6. 고객에게 판매되는 순서 

입니다. 

위 순서도 아래쪽은 각 단계별로 나와야 할 기술문서 산출물을 표시한 것으로 회사마다 작성하는 문서의 종류나 문서의 명칭은 상이합니다. 당연히 작성하는 시기도 회사마다 제각각입니다.

기획단계를 예로 든다면 주로 칩을 어떤 사양으로,어떤 일정으로 개발할지등을 기술한 '개발계획서'와 세부 개발사양을 기술한 'Datasheet' 또는 'SPEC' 이라 불리는 문서를 작성합니다.

 SoC반도체를 설계하는 방법은 아날로그 설계나 메모리 설계와는 다소 차이가 있습니다.  

당 교육에서는 일반적으로 가장 많이 사용하는 SoC를 기준으로 설명하겠습니다.

[ 반도체 설계 과정 ]