ASIC설계 관련 과목

글쓴이
加油
등록일
2007-10-07 14:00
조회
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EE 학부생 입니다.

칩 설계에 크게 3단계 레벨이 있다고 들었는데요

1. Architecture level design (맨위)
2. Logic design (중간)
3. Transistor level design (맨밑)

맞나요??

나중에 ASIC 설계 쪽 일을 하고 싶은데

학부 때 수업을 어떤 쪽으로 듣고 대학원을 어떤 분야로 가야하나요?

Computer Architecture인가요? VLSI인가요?

감사합니다-!

  • 加油 ()

      그리고 FPGA 설계도 ASIC 설계랑 비슷한 건가요? 하나 할 줄 알면 다른 것도 할 줄 아는... 많이 무식해서 죄송합니다...

  • mhkim ()

      오랜만에 시간이 좀 있어서 답글을 드립니다. 일단 질문 내용은 인터넷을 조금만 searching해보면 훨씬더 많은 정보를 얻을 수 있습니다.
    일반적으로 칩 설계에 대해서 말씀을 드리겠습니다. 디지털 로직 설계를 기준으로 말씀드리고, 아날로그 관련해서는 간간이 설명을 드리겠습니다. 기획이나 시장분석등은 생략하겠습니다.

    1. specification:
    - 소위 원천 기술이라고 하는 항목이 되겠습니다.
    - 통신신호,A/V신호,protocol등을 정의한다고 보시면 됩니다.
    2.floating point level design
    - 규격과 혼재되는 경우도 많습니다만 규격에서 만들어진 구조의 이론적인 한계치를 구하는 경우라고 보시면 됩니다.
    - 아날로그 ASIC의 경우는 여기에서 부터 설계를 하신다고 보시면 될것 같습니다.
    3. fixed point design
    - floating point level에서 구현된 이론적 한계치를 실제 하드웨어로 만들었을때 어느정도 level까지 근접하게 만들수 있는지를 볼수가 있습니다.
    4. RTL design 설계
    - 위에서 이야기한 로직 설계가 되겠습니다. fixed point까지 설계된 것을 실제 하드웨어로 설계하는 단계라고 하겠습니다.
    - 여기부터 architecture level design이라고 하는 사람도 있습니다
    (각자의 관점에 따라서 조금씩 다르게 볼수도 있습니다.)
    5. logic synthesis
    - 위의 RTL(behavioral or structural)로 기술된것을 gate level로 만드는 것을 logic synthesis라고 합니다.
    참고: 미국의 synopysys라는 회사가 있는데 이 회사가 이 부분의 기술을 가지고,지금은 EDA부분에서 세계 2위의 회사가 되었습니다.
    -  test logic을 넣을수도 있지만, RTL설계 단계에서 넣는 경우도 있습니다.
    6. layout(P&R)
    - 글자 그대로 겠죠
    7. STA
    - 실제 타이밍 정보를 넣은 단계입니다
    - gate level simulation을 합니다.
    8.PG out

    대강 이런 단계로 나뉘어 집니다. 상황에 따라서 달라지는데 모든것을 다하고는 칩을 일정대로 만드는 경우는 거의 불가능합니다. 각 부분을 조금 더 세분하게 나눌수도 있고, 확 줄여서 질문하신분 말씀대로 간단하게 이야기 할 수도 있습니다. ASIC설계 관련 책을 찾아 보시면 훨씬 더 도움이 될듯합니다.

    ASIC과 FPGA의 근본적인 차이는 ASIC은 새로운 칩이 만들어 진다는 것이고 FPGA에는 미리 만들어진 칩에 내가 원하는 기능을 일종의 프로그래밍으로 만드는것입니다.
    ASIC은 일반적으로 많은 갯수의 칩을 만들때 사용하고, FPGA는 prototyping이나 수백이나 수천개의 세트 제품등을 만들때 사용합니다. 양산 제품의 경우 ASIC과 FPGA의 차이는 비용분석을 한 다음 비용 장점이 있는 쪽을 선택합니다.
    ASIC을 하는 사람들 대부분은 FPGA를 해본다고 보시면 됩니다. 반대의 경우는 아닌경우도 많습니다.

    학부에서 간단하게 FPGA Board에 program하는 사람들도 있고요... 일반적인 전자쪽 대학이라면 그 정도의 보드는 다 있다고 보시면 됩니다.

    디지털 칩 디자이너의 경우 우리나라 대학원에 진학해서 FPGA로 prototyping을 해보고, MPW로 칩을 만들어 보고, 기업에 가서 ASIC을 하는경우가 대부분이라고 보시면 됩니다. 문제는 deep submicron공정을 경험하려면 대기업이외에는  선택의 여지가 많지 않아서 문제입니다. 왜냐하면 일반적인 나노공정은 너무 비싸기 때문입니다.

    어제도 어딘가에 답글을 달았는데 반도체 디자인을 하고 싶다면 아날로그를 하시길 바랍니다.(하지만, 만만치 않습니다. 각오하셔야 합니다.) 그리고, 잡을 국내에 한정시킬 필요는 없을것 같습니다.

  • mhkim ()

      칩의 목적은 간단합니다. wafer당 net die가 최대한 나오도록 하고, test비용을 최소화 하고 또한 package비용을 최소화하는 것이 처음이자 마지막입니다. 빨리 개발하고, 최소의 비용 투입하여 최대의 이익을 얻는것입니다. 즉 칩 제작도 모든 장사의 기본과 동일합니다. 싸게, 좋은 제품을 소비자에게 적기에 공급하는것 바로 그것입니다.

  • 버추어파이터_매니아 ()

      위의 1,2,3 번 업무를 하기 위해서는 최소 석사이상은 나와야 합니다.
    5,7번 + DFT 업무는 학사로도 충분합니다. 대학원에서 CAD전공하셔도 나오면 합성은 Design compiler, STA는 prime time 등 tool 다 정해져 있어서 회사에서 다 교육시켜 줌니다. 대기업에서 in house tool을 만들어도 STA tool을 만드는 것이 아니고 다른 자동화 tool을 만들게 되겠습니다.
    6번 업무는 고졸도 가능합니다.
    4번 업무는 1,2,3을 모르면 수학적은 원리를 모르고 기능인적인 코딩을 하게 되고, 5,6,7을 모르면 합성이나 로직의 fault coverage 등을 고려하지 않은체 개념없이 HW를 SW적으로 코딩하게 됨니다.
    따라서 디지털전공이라면 대학원에서  1,2,3,4번 하시고 회사에서 4,5,6,7경험을 쌓으면 됨니다.

  • 버추어파이터_매니아 ()

      참 DFT업무는 tool을 사용하는 것이 아니고 실제로 BIST를 설계한다거나 nand tree 자동화 tool을 설계한다거나 하는 일은 대학원이 적절할 것 같습니다. 국내에서 이런 일을 하는 회사는 극히 한정되어 있겠죠.

  • superhuman ()

      mhkin 님// 죄송하지만, 아날로그 회로 설계를 추천하시는 구체적인 이유들을 좀 들을 수 있을까요?? 학부생인데, 궁금해서요^^

  • SRH ()

      솔직히 디지털회로 설계 쪽은 그닥 개인적인 경쟁력을 갖추기 힘들기 때문입니다. 사실 디지털과 아날로그가 갈리는 것은 트랜지스터 레벨이 아니라 RTL 레벨 그 정도부터인데 디지털설계라고하면 로직 레벨에서 HDL로 코딩하고 합성하는 것이 대부분입니다. 이 부분은 업무로드만 크고 별로 인정받지 않는다는 면에서 플밍하고 별 다를바가 없지요.
    반도체 설계에서 경쟁력을 가지려면 아예 하위레벨인 트렌지스터를 하거나 아예 상위레벨에서 아키텍쳐를 잡던가 아니면 아날로그 설계를 하는 것이 좋지요. 물론 그쪽 방면에 적성도 있고 실력도 있어야 하겠지만요.

  • SRH ()

      또한 ASIC쪽에서 근무하고 싶다면, 프런트엔드쪽보다는 백엔드쪽을 추천합니다. 이쪽은 회로이론을 기반으로 논리회로에 대한 지식을 갖추고, 아키텍쳐와 로직 최적화에 대한 지식을 익히면 됩니다. EE쪽에서 초반에 회로쪽을 듣고 VLSI쪽으로 테크트리를 쌓으면 됩니다. EE쪽에서 VLSI는 CS쪽으로 좀 접근하는 경향이 있지요.

  • 이가영 ()

      제가 보기에는 그래도 아날로그 회로 보다는 디지털 회로 쪽을 설계하시는 편을 추천합니다. 상위레벨에서 아키텍쳐잡는 것은 처음에 RTL 코딩 하는 것 부터 하다가 경험 좀 쌓이면 올라갈 수 있는데, 아날로그 회로 하다가 다른 쪽으로는 가기가 힘듭니다. 게다가 아날로그는 점점 IP화 되기 때문에 시장도 협소하고 일자리 잡는 것도 만만치 않습니다. (국내 얘기)

  • analogman ()

      국내에 계실 것이라면 당연히 디지털 쪽으로 잡으셔야죠. 아날로그 쪽은 국내에서는 잡 마켓이 별로 없어요. 아무리 날고 긴다고 해도 시장이 협소하고 잡 마켓이 좁으면 한계가 있죠.

  • 加油 ()

      프로그램에서 말하는 프론트엔드와 벡엔드는 알겠는데 칩 디자인에서 말하는 프론트엔드와 벡엔드는 무엇인가요? 그리고 ASIC 디자인이라 함은 위에 mhkim님이 말씀하신 1-8번까지 모든 과정을 말하는 것인가요? 전 EE라 CS랑 겹치는 맨위 레벨말고 (제가 CS 빽그라운드가 좀 약합니다.) 맨밑 레벨인 VLSI 쪽으로 하려고요 (트렌지스터 레벨).

  • mhkim ()

      질문이 있었으니 답변을 드리겠습니다.

    제가 아날로그 디자인을 하라고 하는 이유는 전자 분야에서 자신의 존재가치를 상대적으로 잘 보여줄수 있는 분야이기 때문입니다. 그리고, 일의 결과물에 자신의 손길과 노하우를 그대로 표현할 수 있기 때문입니다. 즉, 시간이 갈수록 가치를 더 할 수 있습니다. 그런데 상대적으로 디지털은 시간이 갈수록 자신의 가치가 떨어질 가능성이 훨씬 더 높습니다. 5년된 아날로그 엔지니어와 5년된 디지털 엔지니어 가치는 비슷할지 모르지만, 10년된 아날로그 엔지니어와 10년된 디지털 엔지니어의 가치는 상당한 수준의 차이를 보입니다. (평균적인 경우를 이야기 합니다.)
    물론 국내 대기업의 경우는 두 경우의 엔지니어가 다른 대우를 받을 가능성은 별로 없습니다.

    윗분께서 말씀하신대로 일하는 곳을 국내로 한정한다면 아날로그 디자인 하시는 분은 많은 어려움을 겪게 될것 입니다. 그리고, 국내에서는 별로 대우를 받지 못합니다. 그리고, 진입 장벽이 상대적으로 높기 때문에 많은 훈련기간을 필요로 합니다. 하지만, 전자회로가 존재하는한 아날로그 디자인은 계속될것입니다. 또한, sub-micron공정을 이용한 SoC design에서 analog 부분의 크기가 상대적으로 더욱 커지고 있습니다. 이런 상황에서 아날로그 디자이너의 가치는 계속적으로 높아집니다.

    참고로 국내에서 상황을 간단히 이야기 하면
     제대로된 training을 받으려면 FAB이 있는곳에 취직해야 하는데 FAB이 있는곳은 대부분 대기업이고, 갈 수있는곳이 딱 정해져있습니다. 국내는 삼성,동부,마그나 밖에 없습니다. 국내 FABLESS중에서 아날로그 디자인을 전문적으로 하는 곳은 많지 않습니다만 외국에서는 상대적으로 많다고 볼 수 있습니다.

  • 홍홍 ()

      프로그램(?)에서의 프론트엔드 백엔드하고 캐드에서 프론트엔드 백엔드하고도 거의 비슷합니다. 캐드에서 CS 지식은 자료구조(스택, 큐, 트리, 그래프 정도)와 알고리즘(검색, 최적화, 등등) 정도가 대부분입니다. 크게 걱정하지 않으셔도 됩니다.

  • SRH ()

      mhkim님 말씀대로 아날로그는 노하우가 축적되는 분야이기 때문에 시간이 지날수록 가치가 유지될 수 있습니다. 한국이 아날로그 분야가 취약하다고 하지만 나노스케일에서 더이상 디지털만 생각하는 회로를 설계할 수 없으며 어플리케이션을 생각해보면 아날로그도 필수입니다.

    ASIC에서의 프론트엔드는 알고리듬, HDL코딩&시뮬레이션, 합성 이정도 까지이며, 백엔드는 그 이후부터 쭉 말합니다.

  • 加油 ()

      버추어파이터_매니아님 께서 layout (P&R)은 고졸도 하신다고 했는데 전 그게 어떻게 가능한지 모르겠네요... layout 이란거 cadence로 하는 아주 고단수가 하는거 아닌가요? 제가 있는 학교서 그 layout하는 VLSI 수업은 4학년 수업임에도 불구하고 그 수업듣는 학생 90%는 대학원 생들인데;;;

  • SRH ()

      우선 layout과 PnR은 약간 다릅니다. layout은 PnR을 포함하기도 하지만 디바이스 layout을 지칭하기도 하구요, PnR은 각 블락의 배치와 인터컨넥션을 의미하지요. 시스템으로 따지면 아트웍입니다. 아트웍도 정교하고 아날로그적 특성이 중요한 부분에서는 그분야 전문가가 필요하지만 대부분의 경우 4년제 대졸이 필요없을 정도의 기계적인 일입니다. PnR도 마찬가지이구요.
    대학에서 배우는 layout은 PnR할 수 있는 툴사용법을 익히는게 아니라 그런 auto PnR할 수 있는 툴을 만들 수 있는 알고리즘을 배우는 겁니다.

  • analogman ()

      다시 한번 말씀드립니다만 국내에 계실 것이라면 아날로그 절대로 하실 필요 없습니다. 일은 힘드는 반면 대우는 별 차이가 없고 경력이 쌓여서 좀 빛을 발할 때 쯤에는 엔지니어 생활을 접어야 할 가능성이 높습니다.

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