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 ② 다수 사용자(ASSP) : 시스템 용도에 따라 기능 설계 ③ 혹자는 메모리 대 비메모리(ASIC) han sang wook ASIC&FPGA Design Lab

2. 약어 ▶ ASIC : Application Specific Integrated Circuit ▶ 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 han sang wook ASIC&FPGA Design Lab

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 han sang wook ASIC&FPGA Design Lab

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 han sang wook ASIC&FPGA Design Lab

5.ASIC의 분류 Full-Custom 구 분 면적 PLD Gate Array Standard Cell Semi- 성능 NRE 비용 칩당제작비 개발기간 매우 큼 보통 작음 중고속 고속 고가 초고가 중 저 중장기 장기 저속 중속 없음 고 단기 중기 han sang wook ASIC&FPGA Design Lab

6.시스템 설계시 ASIC 선정 방법 구분 선 정 기 준 ▶시제품 개발, 소량 생산, 동작속도 및 소비전력 무관 PLD Gate Array Standard Cell Full-Custom ▶시제품 개발, 소량 생산, 동작속도 및 소비전력 무관 ▶규모가 비교적 작고, 개발 시간의 여유가 없을 경우 ▶소량 연속 사용,개발기간 및 Life-Cycle이 짧은 제품 ▶개발비 부담이 적고, 소비전력에 규제가 없는 경우 ▶ 5천개 이상 꾸준히 사용되고, 안정적인 시스템 ▶크기 및 전력 문제가 있고, 국제 경쟁력이 있는 제품 ▶Life-Cycle이 길고, 3년 이상 양산에 5만개 이상 ▶STD보다 더 싸게 다량 사용하는 제품 (TV, 전화기 등) ▶크기 및 전력 등 모든 문제가 해결이 필요한 제품 han sang wook ASIC&FPGA Design Lab

7.ASIC산업 육성의 필요성(1)  전자 제품의 경박 단소화 추세로 시스템이 One-Chip화 되고 있어 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 han sang wook ASIC&FPGA Design Lab

7.ASIC산업 육성의 필요성(2)  CDMA 단말기 예  팩스 모뎀 카드 예  MP3 Player 예  팩스 모뎀 카드 예  MP3 Player 예 han sang wook ASIC&FPGA Design Lab

8.ASIC 개발 단계 ESDA Level Design Logic Simulation & Synthesis System Spec Digital Algorithm Special Analog HDL Simulation S/W & H/W Model Synthesis & Simulation Vendor Library Layout & Post Simulation Analog Simulation FPGA Product PCB Design ASIC Product System Verification ESDA Level Design Logic Simulation & Synthesis Layout & Post Simulation Physical Implementation han sang wook ASIC&FPGA Design Lab

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 han sang wook ASIC&FPGA Design Lab

9.ASIC 구현 단계별 EDA툴(2)  게이트 수준 설계 및 검증 - 셀 라이브러리 및 공정 업체 선정 후 기술 매핑  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 han sang wook ASIC&FPGA Design Lab

10.ASIC 기술 발전  ‘90년대 중반까지 - logic 최적화 및 면적 최소화  ‘90년대 중반 이후 - 저전력 소비  ‘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 han sang wook ASIC&FPGA Design Lab

11. 국내 반도체 산업 현황  메모리 수출 강국 - 전체 생산량의 90% 이상 수출 (80% 메모리)  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) han sang wook ASIC&FPGA Design Lab

12. 국내 ASIC 기술 현황 구분 세계적 수준 비교 ▶ 기본 라이브러리 I/O : 좋음 설계 기술 설계 서비스 제작기술 ▶ 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 지원 : 해외 센터 이용, 약함 ▶ 시스템 지식 : 독창적인 기술 부족, 약함 ▶ 해외 시장 : 0.35 um 이하 ▶ 국내 시장 : 0.35 um 이상 han sang wook ASIC&FPGA Design Lab

13.ASIC 설계 지원 기관  ETRI ASIC 지원 센터(www.asic.net) - 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) han sang wook ASIC&FPGA Design Lab

14.Reference http://www.asic.net http://idec.kaist.ac.kr http://www.systemic.or.kr han sang wook ASIC&FPGA Design Lab