임베디드 FPGA(eFPGA) 기술, ASIC·SoC 설계 혁신

임베디드 FPGA(eFPGA) 기술은 기성 FPGA 칩처럼 작동하는 높은 적응성의 솔루션으로, ASIC과 SoC 내에서 로직 재구성 기능을 제공합니다.

메인스트림 양산 진입

임베디드 FPGA는 메인스트림 양산 단계에 진입했으며, 무선 인프라, 인공지능, 스마트 스토리지, 비용 민감한 마이크로컨트롤러까지 그 영역을 확장하고 있습니다. CPU나 DSP와 같은 SoC 서브시스템으로서 1,000에서 500,000 LUT(룩업 테이블)까지 다양한 규모로 하드웨어 로직을 동적으로 재구성합니다.

Flex Logix의 eFPGA IP

이 새로운 프로그래머블 기술에 대한 깊은 통찰을 위해 EDN은 Flex Logix Technologies의 IP 영업, 마케팅 및 솔루션 아키텍처 부사장 Andy Jaros와 인터뷰했습니다. 2014년 설립된 Flex Logix는 엔지니어링 부담 없이 고밀도 FPGA 패브릭으로 로직 재구성성을 단순화한다고 주장합니다.

Jaros는 Arm, ARC, Motorola, Synopsys를 거친 풍부한 업계 경험을 보유하고 있습니다.

역사: 점진적 진화

ASIC에 LUT를 임베딩하는 아이디어는 1990년대부터 존재했으나, 견고한 툴링 부족으로 실용적 채택이 지연되었습니다. 기존 FPGA는 실리콘 면적의 약 80%를 소비하는 메쉬 상호 연결에 의존합니다. Flex Logix 공동 설립자 Cheng Wang은 이러한 비효율을 해결하기 위해 계층적 상호 연결을 개발해 면적을 절반으로 줄여 상당한 비용과 풋프린트 절감을 달성했습니다. 회사 측에 따르면 이 상호 연결은 메쉬 설계의 일반적인 70% 대비 90% 활용률을 달성합니다.

현재: 강력한 시장 채택

Flex Logix의 eFPGA IP는 놀랍도록 범용적이며 다양한 애플리케이션 크기를 지원합니다. 독립형 FPGA처럼 작동하므로 개발자는 단 며칠 만에 어떤 규모의 어레이도 프로비저닝할 수 있습니다.

Jaros는 ASIC 기업들의 관심이 증가하고 있다고 언급합니다. "FPGA 기능을 ASIC에 직접 통합하면 성능 향상, 전력 절감, 전체 시스템 비용 절감이 가능합니다." 이를 통해 설계 팀은 고가의 개별 FPGA를 대체하거나 용도에 따라 완전히 제거할 수 있습니다.

기존에 개별 FPGA에 의존하던 시스템 통합업체들도 ASIC 벤더와 협력해 eFPGA IP를 탐색 중입니다. 이 접근법은 스택의 하위 계층에 머무르면서 기능 롤아웃을 가속화합니다. "자동차 OEM과 티어 1 공급업체에서 RTL 구성 가능성을 10년 전보다 훨씬 더 가치 있게 평가합니다."라고 Jaros는 관찰합니다.

신경망 가속기를 내장한 하이엔드 MCU(일반적으로 16,000-20,000 LUT 필요)도 eFPGA 솔루션으로 전환하고 있습니다. 혼합 신호 설계자는 이제 전체 MCU와 소프트웨어 생태계의 오버헤드 없이 구성 가능한 스테이트 머신을 부착할 수 있습니다.

미래: 개별 FPGA와 상호 보완

eFPGA가 개별 FPGA 시장을 잠식할 것이라는 오해가 있습니다. 실제로는 Intel과 Xilinx가 데이터센터 애플리케이션을 위한 대용량, 기능 풍부한 FPGA에 집중하며 CPU 서브시스템 등 하이엔드 기능을 번들로 제공합니다. "eFPGA는 그들의 핵심 비즈니스를 위협하지 않습니다. 그들은 이를 보완적으로 보며, 우리는 기존 FPGA 벤더들과 충돌이 없음을 확인했습니다."라고 Jaros는 말합니다.

공급망 통제는 또 다른 동력입니다. 독자적 MCU나 ASIC을 가진 제조사는 전체 칩을 재설계하지 않고도 보안 알고리즘이나 맞춤 코드를 교체하기 위해 eFPGA 로직을 임베딩할 수 있습니다.

여러 IP 제공업체가 eFPGA 솔루션을 제공하며, 공정 노드가 180nm에서 3nm로 축소됨에 따라 설계자들은 약간의 면적 증가를 감수하고 더 큰 구성 가능성을 얻으려 합니다. "향후 5-10년 내 테이프아웃되는 칩의 90%가 어떤 형태로든 eFPGA 콘텐츠를 포함할 것으로 예상합니다."라고 Jaros는 결론지었습니다.

> 이 기사는 자매 사이트 EDN에 처음 게재되었습니다.

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