by
Mar 06. 2023
EP.12[반도체업계 취업하기#2]팹리스 리더의 역량
파운드리를 제대로 아는 자가 팹리스의 리더가 된다.
안녕하세요. 반도체 회로설계 엔지니어, 도체반쌤입니다. 오늘 제가 소개드릴 내용은 회로설계회사 PL(Project Leader)의 역량입니다. 오늘 소개드릴 내용은 전문 용어가 포함되어 있습니다. 반도체 회로설계 직무를 희망하시는 분들에게 도움이 될 수 있는 글을 써 보았습니다.
회로설계회사 즉, 팹리스의 프로젝트 리더가 되기 위한 첫 번째 필요조건은 파운드리를 제대로 아는 사람이 되는 것입니다. 저는 팹리스 고객들이 칩 설계를 잘할 수 있도록 기술지원하는 업무를 삼성전자 파운드리 사업부 전략마케팅팀에서 3년간 진행했는데요, 주로 팹리스 프로젝트 리더(PL)분들과 소통하였답니다. 그들의 공통점이 하나 있는데, 그것은 바로 그들이 파운드리를 제대로 아는 분들이었다는 점입니다.
팹리스(Fabless)는 반도체 칩을 설계하는 기업을 의미하며, 설계한 칩을 제조할 공장(팹;FAB)을 보유하고 있지 않아서 팹리스(FAB-less)라고 부릅니다. 파운드리(Foundry)는 반도체 칩을 설계하는 팹리스로부터 설계도면을 받아 생산할 수 있는 공정기술과 공장(팹;FAB)을 보유하고 있는 기업을 의미합니다.
주요 팹리스 업체와 파운드리 업체회로설계만 잘하면 팹리스 회사 리더 될 수 있는 것 아닌가요?
회로설계를 잘하는 엔지니어는 팹리스에서 프로젝트 리더가 될 확률이 높습니다. 하지만 팹리스 프로젝트 리더 가운데, 회로설계만 잘하는 사람은 없습니다. 팹리스 프로젝트 리더들은 파운드리에 대한 이해를 바탕으로 파운드리를 제대로 활용한답니다.
1. 팹리스는 파운드리가 제공하는 반도체 소자 모델링을 기반으로 회로 설계를 진행합니다. 따라서 팹리스 프로젝트 리더는 반도체 소자 모델링이 정확하게 되어있는지 확인하기 위해 실제 반도체 소자의 실리콘 특성 평가 결과를 요청하고 해당 자료를 분석할 능력이 있어야 합니다. 파운드리는 팹리스가 설계를 잘 진행할 수 있는 근거로써 해당 공정의 반도체 소자들을 어떻게 평가했는지 공유할 책임이 있습니다. 예를 들어, 실제 문턱전압이 0.6V인 NMOS소자가 있다고 가정해 봅시다. 그런데 파운드리 업체가 모델링을 잘못하여 NMOS소자의 문턱전압을 1.0V로 모델링해버렸습니다. 파운드리의 모델을 받은 팹리스의 회로설계 담당자는 NMOS의 문턱전압이 1.0V라는 모델링을 기반으로 설계를 진행하겠죠? 이 경우에, 향후 해당 파운드리에서 생산되는 칩은 오동작할 가능성이 매우 높습니다. NMOS의 실제 문턱전압은 0.6V이기 때문입니다. 물론 공정과 소자에 대해서 모두 알 수는 없습니다 하지만 팹리스의 프로젝트 리더라면 파운드리의 공정 담당자들과 소통을 거리낌 없이 할 수 있을 정도로 열린 마음과 적극적인 태도를 가지고 있어야 합니다. 팹리스 프로젝트 리더로서 가져야 할 최우선 역량은 파운드리 공정 및 소자에 대한 깊은 이해력이라는 점 잊지 마세요!
2. 팹리스의 프로젝트 리더라면 파운드리의 설계 인프라를 이용할 줄 알아야 합니다. 그 이유는 설계에 투입하는 시간을 줄이기 위해서랍니다. 팹리스 업체는 파운드리 업체에게는 고객이지만, 팹리스들에게도 그들의 칩을 사용할 엔드 커스터머(End Customer)가 있기 마련이죠. 엔드 커스터머에게 칩을 전달하는 일정을 지키는 것 또한 팹리스 업체 PL의 책임인데요, 파운드리의 설계 인프라를 적극 이용하는 것이 칩 제공 일정을 줄일 수 있는 완벽한 방법이 될 수 있습니다. 칩을 제공한다는 것은 회로만 뚝딱 설계하면 끝인 것이 아닙니다. 설계한 것을 파운드리에서 생산해야 하고, 생산한 칩을 패키징 해서 제품 신뢰성 평가까지 마무리한 뒤에서야 칩을 온전히 제공하는 입장이 될 수 있습니다. 수많은 팹리스 업체들 사이에서 경쟁력 있는 칩 설계 솔루션을 제공하기 위해서는 파운드리의 설계 인프라를 사전 분석할 수 있어야 하고 칩 설계 진행 시 이를 이용해서 설계 시간을 최소화해야 합니다. 팹리스가 이용할 수 있는 파운드리의 설계 인프라 가운데 가장 대표적인 예시(example)는 메모리 반도체입니다.
파운드리에서 메모리 반도체를 설계한다고요?
네 맞습니다. 파운드리 업체들은 팹리스가 자유롭게 활용할 수 있도록 각 공정 별 메모리 회로를 제공하고 있습니다. 여기서 말하는 메모리 반도체는 SK하이닉스 혹은 삼성전자 메모리 사업부의 DRAM 혹은 NAND Flash 메모리를 의미하지는 않습니다.
팹리스 업체들이 설계한 시스템 반도체가 동작할 때 순간순간 데이터를 저장해야 할 때가 있는데요, 이때마다 칩 밖으로 나가서 하드디스크 등 외장 메모리에 데이터를 저장하는 회로는 물리적으로 연결된 긴 전선 때문에 전력 소모가 크고 칩 동작 속도도 느릴 수밖에 없습니다. 메모리는 말 그대로 '저장' 목적의 회로입니다. 팹리스 업체들은 저장 목적의 회로를 설계할 시간이 없습니다. TV 디스플레이를 조절하는 회로가 되었건 핸드폰 손떨림 방지 회로가 되었건 그 기능을 구현하는 설계에 집중해야 합니다. 이것이 팹리스 업체들에게 있어 내장 메모리(embedded memory)가 반드시 필요한 이유입니다. 팹리스 업체 프로젝트 리더는 파운드리가 제공하는 메모리를 비롯한 다양한 회로를 이용할 수 있는 역량을 가지고 있어야 합니다. 참고로 세계 1위 파운드리 업체인 TSMC가 제공하는 embedded memory는 어떤 종류가 있는지 한 번 확인해 볼까요? 아래 그림에서 빨간색 표시된 것이 팹리스가 설계하는 시스템 반도체 회로들입니다. CPU(Central Processing Unit), GPU(Graphic Processing Unit), MCU(Micro Controller Unit) 등이 대표적인 시스템 반도체 회로들입니다. 한편, 회색 처리한 부분은 TSMC가 제공하는 IP(Intellectual Property)들입니다. 보시는 바와 같이 파운드리의 설계 인프라는 정말 다양합니다. TSMC가 제공하는 embedded memory에는 SRAM(Static Radom Access Memory)와 NVM(Non Volatile Memory;비휘발성 메모리)가 존재하네요! 자세한 정보는 TSMC 공식 홈페이지에 들어가 보셔서 한 번 확인해 보시면 좋겠습니다.(IP Alliance - Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited (tsmc.com))
TSMC Intellectual Property(IP) Solution 출처: TSMC 공식 홈페이지