반도체 설계에 대해 알아보자
게시글 주소: https://orbi.kr/00071666863
서강대 전자공학과에는 회로설계 (반도체 설계) 심화과정이 있는데,
반도체 설계 Flow가 어떻게 되는지 설명하고자 하는데 관심 있는 분들은 읽어보세요.
아래는 반도체 설계 과정은 어떻게 진행되고 어떤 능력이 필요한지, 어떤 과목과 연결되는지 설명드릴게요
예상 독자 : 서강대 전자공학과에 관심 있는 분으로서 서강대 전자공학과에서 배우는게 어떻게 실제 field에서 연결되는지 설명하는데 원래 내용은 좀 어려운데, 이중에서 약 10%이상만 이해해도 장래에 학업을 수행하고 현업에서 반도체 설계 전문가로 일하시는데 지장이 없을 거예요.
1. 반도체 설계는Spec을 결정하는 것부터 시작해요
즉, 반도체 성능 측면에서 경쟁력 있는 스펙을 만들기 위해
무슨 기술을 사용해서 어떻게 출시할 것인가를 결정하는 단계로서
칩에 들어갈 CPU (중앙처리장치), GPU(그래픽 처리장치)의 환경설정부터 ISP (이미지 신호처리), MFC (유량 제어기), NPU (신경망처리장치) 등을 얼마만큼의 기능으로 만들어낼 것인가를 결정하는 것을 의미합니다.
이 단계는 당연히 매우 불확실성이 크기 때문에 상당한 수준의 예측이 요구됩니다.
2. 스펙이 결정되면 본격적으로 Algorithm을 설계해요
디스플레이에 표시되는 정보를 더 화사하게 만들어주기 위해 어떤 알고리즘을 선택하느냐, 더 나은 연결성을 위해 어떤 알고리즘을 통해 무선 연결성을 더 좋게 할 것이냐, 어떻게 하면 카메라로 들어온 사진을 더 깔끔하게 보이게 하느냐. 이런 것들이 Algorithm 설계 단계에서 결정됩니다.
전자공학에서는 이미지, 오디오 등을 “신호” 라고 부르는데, 이러한 신호는 0과 1로 표현한 다음 이 신호들이 왜 좋은지, 어떻게 하면 좋게 할 수 있는지를 배웁니다.
신호를 어떤 방법으로 얼마만큼 처리하느냐, 그리고 이렇게 처리하면 어디가 좋아지고 어디가 나빠지느냐 등을 알게되는 과정이죠.
서강대 전자공학과에서 관련된 과목은 아래와 같아요.
신호 및 시스템, 통신공학개론, 자동제어개론, 랜덤프로세스, 디지털신호처리개론(DSP), 디지털통신개론, 디지털영상처리개론 (DIP) 등. 고급전자회로실험에서는 매트랩을 사용해서 직접 오디오 신호를 처리해 볼 수 도 있음.
이 분야의 매력은 세상을 수학으로 표현한다는 점, 내가 고민한 결과를 즉각적으로 확인해 볼 수 있다는 점이라고 생각해요.
3. RTL (저장과 연산의 논리) 설계
위에서 결정된 알고리즘을 HW로 구체화시키는 과정입니다.
RTL은 Register Transfer Level의 약자인데, Register (저장)와 그 사이의 Transfer (연산)를 설계하는 과정입니다. 좀더 쉽게 말하면 정보를 연산하는 부분과 그 정보가 연산되기 이전에 잠시 저장되어야 하는 곳들을 만든다고 생각하면 돼요
우리가 여기서 아래와 같은 의문점을 제기할 수 있는데,
“ 아니 그냥 저장은 하지 않고 쭉 연산하면 되는거지 왜 저장하는 곳도 만들죠?”
그에 대한 해답은 정보가 완벽하게 동시에 전달되는게 아니기 때문이죠.
전자과 학생이 되면 디지털 회로시간과 물전시간에 배우게 되지만 CMOS 회로가 정보를 전달하는 과정은 절대 0초가 아니라는 것을 알게됩니다.
정보가 전달되는 과정에 미세하나마 일정 시간이 소요되며, 문제는 연산 과정에서 이러한 시간 소요 (딜레이) 때문에 결과값이 오염되게 될 여지가 있습니다. 따라서 레지스터라는 정보를 저장하는 놈을 사용해서 연산 결과를 기다렸다가 계산이 완벽하게 다 끝나면 레지스터에 저장한다고 생각하면 돼요
RTL설계단계에서는 디지털 하드웨어 구조를 정확하게 이해하고 최대한 Area와 Power을 줄이는 설계를 하는 것이 중요하고, 디지털 컴퓨터 아키텍쳐는 대부분 메모리의 trade off 때문에 문제가 발생하는데 레지스터와 SRAM, 그리고 DRAM 중 어떤걸 선택해야 최적의 설계가 가능한지 고민하고 결정하는 단계라고 보면 됩니다.
서강대 전자공학과에서 관련된 수업은 디지털회로설계, 컴퓨터 아키텍쳐, 고급디지털회로설계, 초고밀도 집적회로가 있어요.
4. 다음은 위에서 구체화된 하드웨어를 진짜 실물 하드웨어로 만드는 과정입니다
그 과정은 대충 아래와 같아요.
위의 그림만 보고 반도체 설계를 구체화하는 과정이 좀 어렵다고 느낄 수도 있는데,
서강대 전자공학과에서
전자회로1, 2, 반도체집적회로설계, 초고밀도 집적회로를 수강하면 아주 속 시원하게 반도체 설계과정을 이해하게 될 것입니다.
5. 반도체 설계를 바탕을 실제 제조 공정
위에서 반도체 설계가 완료되면 반도체 설계를 바탕으로 실제 제조하는 공정인데, 이러한 공정은 화공과, 기계공학, 전자공학 등 다양한 분야의 전공과 관련되어 있습니다.
<반도체 제조 공정>은 아래 링크를 참고하세요.
https://semiconductor.samsung.com/kr/support/tools-resources/fabrication-process/semiconductor-encyclopedia-the-eight-essential-semiconductor-fabrication-processes-at-a-glance/
6. 마지막으로 SW 개발 단계입니다.
위에서 반도체 설계와 제조공정을 통해 만들어진 Chip은 단순 HW일 뿐, 우리가 실제로 사용하기 위해서는 이를 SW를 만들어야 합니다.
칩을 처음 부팅시키고, 각각의 기능 블록들을 하나하나 살려내면서 SW로 만들어내는 것입니다. 반도체와 연관된 SW가 잘 되어있어야 칩을 빠짐없이 제대로 잘 쓸 수 있고 그렇지 못하면 하드웨어를 매우 비효율적으로 쓰기 때문에 정말 정교한 기술과 능력이 필요합니다.
그렇지 않으면 기껏 만들어놓은 칩을 제대로 못쓰는 경우가 생길 수 있으니까요.
서강대 전자공학과에서 관련된 과목은
전자과 과목은 마이크로프로세서개론/실험, 마이크로프로세서시스템설계(임베디드시스템설계)가 해당합니다.
0 XDK (+0)
유익한 글을 읽었다면 작성자에게 XDK를 선물하세요.
-
더프도 필수임? 10
더프사서 집에서 풀어봐야하나 굳이 안풀어도되나 모르겠군
-
방배역에다가 차릴테니까 많이 와주세요 오르비언들은 할인해드림 ㅎ
-
오랜만에 들어왔는데 기분 개드럽다.. 망한 올해 수능점수로도 연고대 다 뚫릴듯 수시...
-
ㅇㄷ임? 카대인가..? 교과전형
-
오노추 2
오늘 노무노무 추워
-
내신 2점 후반(3학년때 국어, 영어만 등급 나옴)인데 최소 중경외시는 가고 싶은데...
-
집 가는중 2
예아 오늘은 투데이가 많이 낮네요
-
교대이기만 하면 되는데 교대 목표면 미적 vs 확통 뭐가 더 좋을까요? 교원대랑...
-
모든 실수 x에 대하여 일 때, g(x) 의 최댓값은 g(x)=f(x)일 때이다....
-
오노추 7
오르비 좋은꿈꾸세요…..
-
알텍 0
한석원선생님 알텍 학습하고 있는 학생인데요, 학습 방법에 대해 여쭤보고자합니다....
-
옛날 사진보니 장발 마렵네
-
없지? ㅠ
-
살다가 30대를 만나고싶다라는 생각이 들면 꼭 25살 이후에 만나시길 23
그전에는 그냥 나이 또래 만나면서 너죽어라 나죽자 하고 싸워도 보고 암튼 비슷한...
-
못질러서 점수남기고 대학가도 슬플거고 점수남긴게 슬퍼서 한번더해서 위에학교가도...
-
중.꺾.면 2
패패승승승 가자
-
서울분들 10
서울에 혼자놀만한데 있나요 시간이 없어서 1박2일밖에 못놀긴한데 갈만한곳 추천좀 부탁드려요
-
대단하다 ㄷㄷㄷㄷ 설명회 듣는데 캬
-
n수생 분들 1
학교에서 어디갔냐고 자꾸 전화오는데 씹으시나요??
-
나도사랑해
-
댓글쓰면 튕기고 뭐 열면 튕기고 ㅠㅠ
-
여행 가고 싶다 0
서울 가고 싶어
-
7시전에는 무조건 일어난다. (8시등원임) 빨리 일어나는 이유는 엘베가 터지고 폰...
-
여행보내줘 0
나도 여행갈래 ㅠㅠ
-
나중에 과외할때 학생과 자신이 겹쳐보여 실시간으로 ptsd가 도져서 더욱 학생에게...
-
28번에 왜 3번인가요?애완동물 평균적 속성이 사람이 취미로 키울 수 있다 일수도 있지 않나요??
-
왜 하필 지역 명문고로 가서 내신도 생기부도 다 애매하게 받았는가... 생기부는...
-
생명축구 GOAT
-
독재들어가고싶다 0
집에서 공부하는거 너무 힘들어 대성다닐때로 돌아가고싶다 공부하는 공간과 쉬는 공간이...
-
난 대인배니까 라고 합리화
-
음 일반고메타군 0
난 중학교때 노베였어서 고등학교초반은 고통의 기억밖에없어서 할말이 없다 ㅠ
-
수2 자작문제 16
너무 못 만든 것 같아서 폐기처리겸 올립니다ㅠ.. 미적내용 아주 쪼금 들어가유...
-
플리쥬플리증
-
벌써 3달전..0.0
-
칭찬해
-
아
-
오르비 불멍법 0
한무당 잡도리하는 글을 하나 올린다. 의벳이 보이면 ’이 말이 맞음‘ 댓글을...
-
전형태 쌤 문학올인원 완강 2주전에 하고 지금까지 나기출만 풀고 있는데 다른 쌤...
-
웬만하면 일반고를 가자 48
일반고 가서 양학하면 웬만한 명문대 다 뚫림
-
계란후라이 스팸햄/비엔나 김 소고기미역국 김치
-
분 단위로 짜고 동선 구글 맵으로 외우느라 죽을 맛임
-
https://atom.ac/books/13110/...
-
저녁 ㅇㅈ 6
..ㅎ
-
심심해 2
그래서 옯비들어옴 현생살기 힘들다
-
눈만 존나 높아지는듯 현실을 살아 제발
-
국영수만 돌리고 6월에 탐구 시작해도 ㄱㅊ?
-
인생음미 라면서 몇백명이서 새터를 가네 재밌겠다
-
내일부터 일주일동안 시작인가 ㅠㅠ 진짜 가야되는데 학교 ㅠㅠ
-
저녁 맞추면 덕코 11
무슨 밥을 먹을거임. 무슨을 맞추시오.
-
사탐 1
고2인데 경제하다가 진짜 수능 말아먹겠다 지금이라도 경제,한지에서 쌍지로 런치는게 맞겠지?
와! 이게 바로 반도체 칩을 만드는데 가장 중요한 회로설계 과정이군요.
이걸 이해하는게 엄청 어려운데 그래도 비교적 깔끔하게 정리가 잘 되었네요.