특히, 맞춤형 로직 형태의 하드웨어 가속화는 무선 네트워크, 클라우드 서비스 공급업체 및 기타 기업이 성능, 전력 절감, TCO 절감 등 빠르게 증가하는 요구 사항을 충족하도록 도와줍니다. 예를 들어, 고대역폭 무선 서비스의 경우, 5G는 제한된 전력 범위 내에서 더 높은 클럭 속도를 요구합니다.
초기 단계에서 무선 장비용 프로그래밍 가능한 제품은 특정 기능을 가속하기 위해 고정 하드웨어보다 설계 이점을 제공하며, 특히 네트워크가 계속 진화하면서 이점이 커집니다. 맞춤형 로직은 클라우드 데이터 센터에서 스토리지와 보안, 기타 기능에 관한 알고리즘을 가속할 수 있습니다. 에지 및 임베디드 응용 분야에서 AI 추론용 가속의 이점을 누릴 수 있습니다. 또한, 가속을 통해 최신 8K HD 비디오 표준으로 전환하여 열 예산에 까다로운 문제를 해결할 수 있습니다.
시스템 설계자는 하드웨어 설계에 관한 몇 가지 유형의 맞춤형 로직 솔루션을 선택할 수 있습니다. FPGA, 구조화된 ASIC 및 ASIC은 모두 맞춤형 로직 연속체의 일부입니다. 유연성, 성능, 전력 및 총 소유 비용 요구 사항과 출시 시간 요구 사항의 균형을 맞추기 위해 설계자는 자신의 환경에 가장 적합한 하드웨어 유형을 선택해야 합니다.
FPGA
FPGA(Field Programming Able Gate Array)는 프로그래밍 가능한 하드웨어 패브릭과 통합된 회로입니다. FPGA 내부 회로는 다양한 기능을 구현하도록 설계되었으며 필요에 따라 이러한 기능을 수행할 수 있도록 다시 프로그래밍할 수 있습니다. FPGA는 일반적으로 유연성과 신속한 출시 측면에서 탁월한 선택입니다.
FPGA는 조립식으로 제작되고 해당 랩이나 현장에서 고객이 프로그래밍합니다. 일회성 엔지니어링 비용(NRE)이 필요하지 않고 혁신가가 매우 빠르게 시장에 출시할 수 있도록 지원합니다. 따라서 FPGA는 빠르게 변화하는 환경에서 차별화할 수 있는 훌륭한 옵션입니다.
ASIC
새로운 기능이 성숙됨에 따라 집적 회로 설계의 경제성과 전력 효율성이 더욱더 개선되었습니다. 주문형 반도체(ASIC)는 특정 기능을 위해 특별히 제작되고 대량으로 생산됩니다. FPGA와 달리 다시 프로그램할 수 없으며 상당한 NRE 투자가 필요합니다.
표준 셀 기반 ASIC에서는 집적 회로의 모든 레이어를 맞춤화해야 합니다. 이를 위해서는 의도한 기능을 위한 전문 설계 팀과 소프트웨어 도구가 필요하며, DFT(테스트) 아키텍처 개발을 위한 설계에 상당한 투자를 하여 제조할 수 있고 품질이 우수한 설계인지 확인해야 합니다.
구조화된 ASIC
구조화된 ASIC은 FPGA와 셀 기반 ASIC 사이의 증분 단계입니다. 구조화된 ASIC는 로직, 메모리, I/O, 트랜시버, 하드 프로세서 시스템을 갖춘 공통 기본 어레이로 시작합니다. 설계자는 상호 연결을 맞춤화하기만 하면 됩니다. 셀 기반 ASIC 설계 흐름과 관련된 여러 단계를 건너뛰고 원하는 맞춤형 기능을 구현하는 데에만 집중할 수 있습니다. 본질적으로, 구조화된 ASIC는 FPGA보다 더 낮은 단위 비용으로 더 낮은 전력 소비를 제공하며, 셀 기반 ASIC보다 더 낮은 NRE를 통해 출시 시간을 단축합니다.
무엇을 언제 선택해야 할까요?
설계자와 시스템 설계자는 맞춤형 로직 기술 솔루션을 선택하기 위해시장 요구 사항에 따라 유연성, 성능, 전력 소비량 및 TCO(총 소유 비용)를 균형 있게 조정해야 합니다.
성능 및 전력 소모량
와트당 성능을 극대화하려면 셀 기반 ASIC이 FPGA 또는 구조화된 ASIC 장치와 비교하여 높은 선행 NRE 투자 비용과 더 긴 설계 주기에도 불구하고 최상의 선택이 될 수 있습니다. 또한, 제품 수명 주기 동안 제품에 재프로그래밍 또는 알고리즘 변경이 필요없다고 가정합니다.
개발 및 생산 비용
개발 비용과 관련된 프로젝트에는 구조화된 ASIC 또는 FPGA가 가장 좋은 선택이 될 것입니다. ASIC은 단가당 제조 비용은 가장 낮지만, NRE 비용은 가장 비싸서 이 옵션은 생산량 기대치가 상당히 높은 설계에만 적합할 수 있습니다. FPGA 설계는 보통 선행 NRE 비용이 필요하지 않고 수백에서 수십만 단위로 확장할 수 있습니다. 구조화된 ASIC는 간소화된 설계 흐름과 맞춤화 덕분에 유사한 프로세스 노드의 셀 기반 ASIC보다 개발 비용이 더 낮고 더 적은 생산량으로 비용과 전력을 절감하는 경제적인 접근 방법이 될 수 있습니다.
출시 시간
다른 모든 요소보다 출시 시간이 중요한 프로젝트는 FPGA를 먼저 고려해야 합니다. 설계의 복잡성에 따라 FPGA 설계에는 몇 주 또는 몇 개월이 걸릴 수 있습니다. 구조화된 ASIC는 복잡성에 따라 약 6개월에서 9개월이 걸리고, 셀 기반 ASIC는 약 18개월에서 24개월이 필요합니다.
마이그레이션 경로 계획
맞춤형 로직 솔루션을 구현할 때는 프로토타입, 초기 생산에서 대량 생산에 이르는 수명 주기 요건을 지원하기 위해 한 유형의 맞춤형 로직 기술에서 다른 유형으로 마이그레이션 가능한 경로를 고려하는 것이 중요합니다. FPGA에서 시작된 설계는 구조화된 ASICS나 셀 기반 ASIC에서 강화할 수 있습니다. 마찬가지로, 시스템 설계자는 생산량을 크게 확장하기 위해 구조화된 ASIC에서 셀 기반으로 마이그레이션할 수 있습니다.
그러나 한 하드웨어 유형에서 다른 하드웨어로 마이그레이션하려면 인쇄 회로 기판(PCB)뿐 아니라 지적재산권, 프로세서, 관련 소프트웨어 개발에도 잠재적인 변경이 필요할 수 있습니다. 이러한 변경으로 인해 시간과 비용을 늘어납니다.
인텔® FPGA, 구조화된 ASIC, 셀 기반 ASIC
FPGA, 구조화된 ASIC, 셀 기반 ASIC 개발에 여러 공급업체를 사용하면 호환성 문제가 발생하고, 다른 개발 프로세스로 설계를 바꾸면 출시가 늦어집니다.
인텔은 맞춤형 로직 솔루션의 완전한 연속체를 제공하여 마이그레이션을 간소화하고 잠재적인 재작업의 양을 줄입니다. 이제 설계자는 각 프로젝트와 제품 수명 주기에서 유연성과 전력, 성능, 비용, 출시 시간 요구 사항을 최적화하는 솔루션을 선택할 수 있습니다. 인텔® FPGA는 최고의 유연성으로 빠른 출시 시간을 제공합니다. 인텔® eASIC™ 구조화된 ASIC은 셀 기반 ASIC보다 낮은 NRE과 빠른 출시 시간을 제공하며 전력 소비량과 장치당 비용을 절감합니다.
이 향상된 ASIC은 인텔® FPGA 및 맞춤형 패키지 솔루션에서 사용되는 호환 가능한 하드 프로세서와 보안 시스템에서도 지원됩니다. 제조업체는 이를 통해 비용이 많이 드는 PCB 재설계 작업을 피할 수 있습니다.
인텔® FPGA
인텔® FPGA 제품은 좋은 평가를 받은 인텔® Agilex™와 인텔® Stratix® 시리즈를 비롯한 다양한 제품군을 포함합니다. 작은 전력 사용 범위 내에서 고속을 제공하도록 설계된 인텔® FPGA는 시스템 설계자가 성능, 전력 및 예산 내에서 제품 출시 시간을 단축해 줍니다. 또한, 이러한 FPGA는 인텔의 최신 구조화된 ASIC과 공통 IP를 공유하므로, 향후 구조화된 ASIC로 마이그레이션할 수 있는 설계의 시작점으로써 이점이 있습니다.
인텔® eASIC™ 장치
인텔® eASIC™ 장치는 FPGA보다 전력 및 단위 비용이 낮고 셀 기반 ASIC보다 NRE이 낮고 출시 시간이 더 빠른 구조화된 ASIC입니다.
인텔® eASIC™ N5X는 인텔® Agilex™ FPGA에 적용된 쿼드 코어 하드 프로세서 시스템과 보안 장치 관리자를 처음으로 추가했습니다.
JESD204 ADC/DAC를 비롯한 인터페이스와 10/25G 이더넷을 비롯한 연결 프로토콜은 인텔® FPGA와 인텔® eASIC™ N5X 장치에 모두 사용할 수 있어 설계 마이그레이션이 쉽습니다.
인텔® easicopy™ 장치
원활한 경로를 위해 구조화된 셀 기반 ASIC에서 인텔® easicopy™ 장치를 사용하면 대량 생산으로 전환할 수 있습니다. 이들 장치는 표준 셀 게이트에 고객의 설계를 구현함으로써 작동하지만, 구조화된 ASIC 제품군에서 프로세서와 보안, 송수신 장치, IO IP 일부를 빌려 작동합니다.
개발자 도구
인텔은 하드웨어 외에 개발자 도구와 소프트웨어도 제공합니다. 인텔® Quartus® Prime Pro Edition 소프트웨어와 같은 개발자 도구는 FPGA 설계의 개발 시간과 비용을 절감하는 데 도움이 됩니다.
인텔® eASIC™ eTool은 내부 개발 툴과 업계 표준 타사 툴을 함께 사용하여 설계 변환 및 검증을 위한 프레임워크를 제공합니다. 여기에는 통합 및 시뮬레이션 라이브러리, eASIC 기능을 구현하기 위한 IP 래퍼, 코드 검증 스크립트, 타사 통합 및 시뮬레이션 도구 실행 등이 포함됩니다. 인텔® Quartus® 소프트웨어 플랫폼 디자이너는 하드 프로세서 시스템 구성에 사용됩니다. 인텔® FPGA용 DSP 빌더는 FPGA와 eASIC™ 지원 RTL 코드도 출력할 수 있습니다.
다양한 실리콘 포트폴리오를 갖춘 인텔은 시스템 설계자가 놀라운 맞춤형 솔루션을 설계할 수 있도록 지원합니다. 오직 인텔만이 인텔® 제온® 프로세서와 인텔® FPGA, ASIC, 구조화된 새로운 ASIC 장치를 제공합니다. 이 제품군은 출시 시간과 성능, 전력, 비용에 대한 설계자의 고유 요구 사항을 충족하도록 맞춤형 로직 연속체로 구성됩니다.