차세대의 디자인을 위한 효율적인 IP 관리 시스템
기재: 2001년 05월 27일

By Aparna Dey
Director of IP Reuse Products
Cadence Design Systems Inc.

나노미터 공정 기술의 도래는 시스템-온-칩(SoC) 세대를 가능케 하였으며, 공정 기술 분야에서 이뤄진 각각의 기술 향상은 집적 레벨의 증가 기회를 제공하고 있다. 이 같은 성능은 새로운 기회를 창출해내지만, 게이트 수의 증가와 디바이스 공간의 감소로 인해 디자인 문제의 복잡성과 규모는 늘어나고 있다. 이러한 문제들을 해결하는 가장 확실한 방법은 기존의 디자인과 써드 파티 판매 업체들의 IP 블록을 재활용하는 것이다.

하지만 IP 블록은 반드시 재활용을 염두에 두고 설계되어야 한다. 가상 소켓 인터페이스(VSI) 같이 회사 표준 및 업계 표준에 대한 집착은 내부 및 써드 파티에서 나온 IP 블록은 연결시 올바르게 제기능을 다할 것이라는 자신감을 배가시켜 준다. 재활용을 위한 IP 디자인은 설계 노력을 세 배나 증가시킬 수 있으므로 디자이너들은 현명하게 선택해야 한다.

IP는 동작 레지스터 트랜스퍼 레벨(RTL) 또는 GDSII 레벨 같이 디자인 주기의 여러 단계에서 재활용을 위해 하나로 묶일 수 있다. 집적된 합성형 HDL 기술 내용인 소프트 IP는 어떤 공정에 대해서든 목표로 정해질 수 있지만, 소프트 IP를 사용하면 검증 시간을 더 오래 걸리게 하고 블록을 후위에 배치하여 라우팅하는 데 더 많은 시간이 소요되게 만든다. 소프트 IP는 배치 및 결선된 레이아웃을 변경하는 것보다 RTL 코드를 수정하는 편이 더 간단하기 때문에 비교적 유연성을 갖고 있다. 소프트 IP에 있어서 절충해야 할 점은 이것이 공정과 디자인의 유연성을 허용하기는 하지만, 제품 출시 시간을 최대로 줄일 수는 없다는 것이다.

하드 IP의 재활용
하드 IP는 기능 검증과 배치 및 결선이 완료된 후 보관된다. 검증은 대개 디자인 시간에서 대략 70 퍼센트를 차지하는 것으로 보고 있으므로 하드 IP의 재활용은 이에 상응하는 시간 상의 절감 효과를 제공한다. 하지만 하드 IP는 특정 프로세스 기술에 연결되어 있으므로 반복을 거의 고려하지 않는다. 이는 설계가 새로운 공정으로 옮겨지면 하드 IP의 이점은 감소한다는 것을 의미한다. 게다가 하드 IP의 재활용은 영역 오버헤드를 수반하는데, 그 이유는 블록 기반의 디자인은 대개 평면 디자인보다 공간 효율성이 떨어지며, 기존의 기술을 이용해 연결된 블록을 줄이는 것이 어렵기 때문이다.

하드 IP는 업체 내에서나 외부 판매 업체로부터 얻을 수 있다. 예를 들어, 메모리 블록들은 일반적으로 하드 IP로 구현된다. 오늘날의 많은 오프 칩 DRAM 컴포넌트 판매 업체들 역시 특정 공정을 겨냥한 하드 IP로 임베디드 DRAM을 제공한다.

파라미터 IP는 소프트 IP의 유연성과 하드 IP의 시간 절감효과 사이에 절충점을 제공한다. 파라미터 블록은 하드 및 소프트 하위 블록들의 혼합으로 이루어져 있다. 소프트 섹션은 새로운 디자인에 맞추기 위한 수정을 허용하는 유연성을 갖고 있으며, 이미 검증된 하드 섹션은 디자인 시간을 절감해 준다.

오늘날 대부분의 IP 재활용은 RTL 레벨에서 이루어지지만, 디자이너들은 점차 하드 IP를 재활용하는 방향으로 이동해가고 있다. 업계 전문가들은 임베디드 소프트웨어 재활용 분야의 극적인 증가를 예견하고 있는데, 이는 고정형 플랫폼과 이에 따른 제품의 수정판 간의 하드 IP 재활용을 규정하고 있다. 이들 제품의 기능은 대부분 소프트웨어로 구현되므로 플랫폼 기반 디자인은 IP의 재활용 비율이 높은 것이 특징이다. 디자인의 한 수정 버전에서 다른 수정 버전으로의 이동은 하드웨어 플랫폼에서 동작하고 대개 새로운 기능을 구현하거나 이전 수정 버전에서 버그를 수정하는 소프트웨어를 변경시키는 것을 의미한다.

제품의 도입은 대개 새로운 공정 기술로 옮겨 가는 것과 때를 같이한다. 제품에 사양을 추가하는 것 외에도 새로운 공정 기술로 옮겨 가는 것은 성능, 전력 소모 및 공간 사용을 최적화할 수 있는 기회를 부여한다. 그러나 이 같은 새로운 공정 기술로 이동하려면 하드 IP의 이용에서 소프트 IP로 되돌아가야만 한다. 완전히 새로운 공정 기술로 이동하는 과정에서는 고작 설계(예, 메모리 블록)의 30 퍼센트 정도밖에 하드 IP로 구현되지 않는다고 한다. 소프트 IP는 제품의 수명이 강화되어 설계의 하드 IP 컨텐츠는 제품 수명의 마지막 단계에서 85 퍼센트까지 올라갈 수도 있는데, 그 전에 설계는 다시 새로운 공정으로 옮겨진다. 디자이너들은 재활용 가능한 블록을 하드나 소프트 IP로 보관할 수 있어야 하며, 제품 수명이 다하기 전에 재활용을 위해 제품의 위치를 기반으로 하드 또는 소프트 IP를 선택할 수 있는 방안을 가지고있어야 한다.

제품이 새로운 공정 기술로 옮겨지면, 디자이너들은 반드시 자신들의 독점 블록들에 소프트 IP를 사용하는 쪽으로 물러나서 새로운 기술을 위한 배치 및 결선 그리고 타이밍 검증 프로세스를 실행해야만 한다. 그러나 써드 파티 IP는 이미 새로운 기술에 대해 최적화되어 있는 것을 사용할 수도 있다. 써드 파티 IP 코어를 이용하면 제품이 신기술로 옮겨질 때 디자이너들은 이 블록들을 위해 검증하거나 백엔드 설계를 할 필요가 없으므로 제품 출시 시간을 줄여준다. 따라서 디자이너가 내, 외부 소스로부터의 IP 블록들 사이에서 선택이 이루어 질 수 있다면 상당한 이점이 있다.

일정한 표준의 적용
효율적인 재활용을 위해서 IP 블록들은 반드시 재활용을 염두에 두고 제일 먼저 설계되어야 한다. 설계를 잘하면 재활용 가능한 IP 디자인 과정에서 고질적으로 나타나는 오버헤드를 줄일 수 있다. 이 때 설계 과정에서 VSI에서 나온 것 같은 외부 표준과 회사 내부 지침을 결합할 수 있다.

일정한 디자인 표준을 전체 조직에 적용하면 어떤 디자인 팀이라도 IP를 다시 사용할 수 있다. 잠재적으로 수천 개의 IP 블록에 대한 선택을 제출할 경우 디자이너는 반드시 블록이 이 같은 표준에 따라 설계되고 저장되었다는 확신을 갖고 선택할 수 있어야만 한다.

업체들은 여러 파생 요소들을 포함해 수백 내지 수천 개의 IP 블록들을 관리한다. 효율적인 웹 기반의 IP 관리 시스템은 이 같은 데이터를 안전하게 보관하고 액세스 할 수 있는 수단을 제공한다. 이 시스템은 내부적으로 제작되든 아니면 외부 판매 업체로부터 얻어내든 상관없이 IP 블록에 관한 일정한 관점을 제공한다. IP 관리는 제품 출시 시간을 당겨 주는 툴이므로 주요 시스템 블록들을 재활용-재구성 하기보다는-할 수 있는 방법을 제공한다. 또한 업체의 표준을 archiva에 구성하기도 한다. 웹 기반의 IP 관리 시스템은 이 같은 표준들을 간단히 구현하고 관리할 수 있는 방법을 제공한다. 또한 모든 사람들이 동일한 지침을 따르고 IP가 시스템에 적절히 등록될 수 있게 해준다.

웹 기반의 IP 관리 시스템은 업계 또는 기업 전체에 걸쳐서 IP 코어를 안전하게 분배해 줌으로써 디자인 재활용의 이점을 최대한으로 이끌어낼 수 있게 해준다.

보관된 블록은 DSP나 마이크로컨트롤러 코어 만큼이나 복잡하거나, 계층식 디자인에서 추출한 블록처럼 간단할 수도 있다. 아카이브 시스템에는 각 IP 블록에 대해 연결된 40 개나 되는 파일과 함께 지원 정보군이 필요하다. 여기에는 테스트 데이터와 문서 그리고 소프트웨어 블록 및 임베디드 운영 체제와 같은 다양한 레벨의 디자인 데이터가 포함된다. 액세스 방법이 간단한 IP 관리 시스템은 이처럼 거대한 데이터 라이브러리를 제어하고 유지 관리하는 직관적인 방법을 제공한다. 게다가 시스템에 버전 제어 및 버그 트래킹 기능을 강화하게 되면 디자이너는 정확한 버전의 블록을 사용할 수 있게 된다.

웹 기반의 디자인
웹 기반의 IP 관리 시스템을 이용하면 디자인 팀들 간의 잠재적인 장벽을 허물어 디자이너들이 데이터를 자유롭게 공유하고 IP를 자신 있게 사용하도록 해주어 업체의 지침을 따르는 것으로 알게 해준다. 유연한 검색 엔진은 디자이너들이 주문형 속성, 키워드 및 카테고리 별로 IP를 배치하게 해준다. 일단 디자이너가 정확한 블록을 배치했다면, 시스템은 디자이너의 검사 및 사용을 위해 블록과 이에 연관된 파일을 로컬 디렉토리에 다운로드 받는다.

IP 관리 시스템은 또한 보관된 블록의 사용을 추적할 수도 있는데, 예를 들어 제품에 어떤 IP 블록이 사용되는지, 그리고 거꾸로 특정한 IP 블록이 사용되는 제품이 어떤 것인지를 추적한다. 이러한 기능은 블록을 재활용 가능한 IP처럼 패키지 할 수 있는 또 다른 이점을 제공하므로 IP 블록의 제작자는 조직 내에서 블록의 재활용 범위를 손쉽게 결정할 수 있다. 효율적인 웹 기반의 IP 관리에는 특정 시스템 기능이나 IP 그룹에 대한 액세스를 제한함으로써 보관된 IP를 보호하는 보안 기능도 포함된다. IP 제작자 관련 정보가 태그된 블록은 블록의 소유주를 쉽게 식별하도록 해주는 동시에 승인 없이 사용하는 것을 방지하도록 IP를 암호화 해준다.

IP 재활용의 결정은 생존과 직결된 문제이다. 성공적인 공정 구성으로 일궈진 향상된 집적도는 오늘의 칩이 내일의 IP 블록이 될 것이라는 것을 시사한다. 디자이너들은 반드시 재활용을 위한 IP 블록의 선택에 관련된 박식한 결정을 내릴 수 있어야 하며, 웹 기반의 IP 관리 시스템은 이 같은 결정을 용이하게 해준다.

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