오늘은 최근 관심을 받고 있는 오픈 소스 실리콘 반도체 설계에 대하여 알아보도록 하겠습니다.
많은 사람들에게 잘 알려지지는 않았지만, 오픈 소스 실리콘은 수십 년의 역사를 가지고 있습니다. 오픈 소스 실리콘 관련 프로젝트는 디지털, 아날로그 및 혼성 모드 회로 설계를 공개하여 협력과 혁신을 가능하게 하였습니다. 먼저, 오픈 소스 실리콘의 발전에서 몇 가지 주요 이정표와 프로젝트를 살펴 보겠습니다.
1980년대 – 자유 소프트웨어 운동의 시작:
오픈 소스 실리콘 운동은 1983년 Richard Stallman이 설립한 자유 소프트웨어 운동에 영향을 받았습니다. 주로 소프트웨어에 중점을 두었지만 하드웨어 설계에 대한 공유와 협력의 철학도 확장되었습니다.
1997년 – SUN Micro-Systems의 OpenSPARC:
OpenSPARC는 초기 오픈 소스 하드웨어 프로젝트 중 하나로 간주됩니다. SUN Micro-Systems는 혁신과 협력을 촉진하기 위해 UltraSPARC T1 프로세서의 사양과 설계를 오픈 소스 프로젝트로 공개했습니다.
2006년 – OpenCores:
OpenCores는 오픈 소스 하드웨어 프로젝트를 위한 주요 온라인 커뮤니티가 되었으며 개발자들이 자신들의 설계를 공유하는 플랫폼을 제공했습니다. OpenRISC 및 RISC-V와 같은 인기있는 프로세서 아키텍처를 포함한 다양한 오픈 소스 디지털, 아날로그 및 혼성 모드 회로 설계가 있습니다.
2010년 – Arduino:
주로 마이크로 컨트롤러 보드 및 소프트웨어 생태계이지만 Arduino는 오픈 소스 하드웨어를 대중화하는 데 중요한 역할을 했습니다. 취미가, 학생 및 전문가가 사용자 정의 회로 및 프로토 타입을 쉽게 만들 수 있도록 지원했습니다.
2010년 – RISC-V:
RISC-V는 UC 버클리에서 설계된 오픈 소스 명령어 집합 아키텍처(ISA)입니다. 프로세서 설계에 모듈식 및 확장 가능한 접근 방식을 제공하여 다양한 애플리케이션을 위한 프로세서를 생성할 수 있습니다. RISC-V는 소유권이 있는 ISA에 대한 실용적인 대안으로 중요한 추진력을 얻었습니다.
2012년 – OpenRAM:
OpenRAM은 SRAM(Static Random Access Memory) 설계를 위한 메모리 컴파일러 개발에 중점을 둔 오픈 소스 프로젝트입니다. 이 프로젝트는 디자이너가 통합 회로에 대한 맞춤형 SRAM 블록을 생성할 수 있는 도구를 제공합니다.
2014년 – 프로젝트 IceStorm:
프로젝트 IceStorm은 Lattice iCE40 FPGA(Field-Programmable Gate Array)용 오픈 소스 FPGA 툴 체인입니다. 이 프로젝트는 독점 도구에 의존하지 않고 FPGA 설계를 설계, 합성 및 프로그래밍할 수 있게 합니다.
2016년 – LibreCores:
LibreCores는 오픈 코어의 후속작으로서 오픈 소스 하드웨어 프로젝트를 공유하고 협업하는 플랫폼을 제공합니다.
2017년 – Open Compute Project (OCP):
Facebook이 설립한 OCP는 데이터 센터용 오픈 소스 하드웨어 설계를 만드는 데 초점을 맞춥니다. 데이터 센터 인프라에서 효율성, 확장성 및 유연성을 향상시키는 것이 목표입니다.
2020년 – Google의 OpenTitan:
OpenTitan은 Google과 여러 파트너가 시작한 오픈 소스 프로젝트로, 안전하고 투명하며 커뮤니티 주도적인 실리콘 신뢰 기반을 개발하는 것을 목표로 합니다. 다양한 디지털, 아날로그 및 혼성 모드 회로 설계에 대한 안전한 기반을 제공하기 위해 노력하고 있습니다.
이와 같이 약 40년 동안 오픈 소스 실리콘 관련 프로젝트들이 조용히 이루어져 왔는데, 특히, 최근 5년 동안 (2018년-2023년) 있었던 오픈 소스 실리콘 분야에서 사건 및 프로젝트는 주목할 만한 이정표가 되었습니다.
2018년 – CHIPS 얼라이언스:
CHIPS(인터페이스, 프로세서 및 시스템용 공통 하드웨어) 얼라이언스는 2018년 리눅스 재단 아래에 설립되었습니다. 이 얼라이언스의 목표는 프로세서, 시스템 온 칩(SoCs) 및 주변장치에 중점을 둔 오픈 소스 하드웨어 개발을 촉진하는 것입니다. 웨스턴 디지털의 AIB(Advanced Interface Bus)와 SweRV 코어를 포함한 몇 가지 유명한 프로젝트가 있습니다.
2019 년– OpenROAD:
OpenROAD (아날로그 및 디지털용 오픈 소스 회복 설계)는 디지털, 아날로그 및 혼합 신호 IC(통합 회로)를 위한 오픈 소스, 완전 자동화, 종단간 설계 흐름을 개발하는 것을 목표로 하는 DARPA가 지원하는 프로젝트입니다. 프로젝트의 목표는 설계 비용을 줄이고, 설계 효율성을 개선하며, 칩 설계를 보다 접근 가능하게 만드는 것입니다.
2019년 – OpenPOWER 재단:
원래 2013년에 설립된 OpenPOWER 재단은 2019년 리눅스 재단으로 이동한다고 발표했습니다. 이 재단은 POWER 기반 프로세서를 위한 오픈 생태계를 만들고 데이터 센터 및 클라우드 컴퓨팅 기술의 혁신을 가속화하는 것을 목표로 합니다.
2020 년– OpenPiton+Ariane:
2020년에 프린스턴 대학에서 오픈 소스 연구 프로세서 플랫폼인 OpenPiton 프로젝트가 ETH 취리히의 Ariane RISC-V 코어와 협력했습니다. 이 협력은 OpenSPARC와 RISC-V ISA를 결합한 이종 ISA 연구 플랫폼을 만들어 컴퓨터 아키텍처 분야의 선진 연구를 가능하게 했습니다.
2021년 – SkyWater 오픈 소스 PDK:
2021년 SkyWater 오픈 소스 프로세스 디자인 키트(PDK)가 출시되어, 디자이너들이 130nm CMOS 프로세스를 사용하여 오픈 소스 ASIC(특정 용도 통합 회로)를 만들 수 있게 되었습니다. 이 PDK는 Google과 SkyWater Technology Foundry 간의 협력이었으며 반도체 제조 공정을 더욱 접근 가능하게 만드는 중요한 단계였습니다.
2021년 – RISC-V 인터내셔널:
RISC-V 재단은 2021년 RISC-V 인터내셔널로 전환하여 리눅스 재단에 소속되었습니다. 이 변화는 RISC-V ISA의 채택을 확대하고 RISC-V 생태계를 전 세계적으로 확장하는 것을 목표로 했습니다.
2022년 – OpenFASOC:
OpenFASOC (오픈 소스 완전 자동화 SoC)은 혼합 신호 SoC를 생성하기 위한 자동화된 설계 흐름을 제공하는 것을 목표로 하는 오픈 소스 프로젝트입니다. 이 프로젝트를 통해 디자이너들은 요구 사항을 지정하여 SoC를 생성할 수 있고, 자동화된 흐름이 해당 설계를 생성합니다.
2022년 – 리브레 실리콘:
리브레 실리콘은 실리콘 칩의 무료 및 오픈 소스 제조 공정을 개발하는 것에 중점을 둔 프로젝트입니다. 프로젝트의 목표는 소유권이 있는 제조 공정에 대한 대안을 만들어 칩 생산을 더욱 접근 가능하고 투명하게 만드는 것입니다.
2023년 – 오픈 소스 AI 하드웨어 가속기:
AI와 머신 러닝 애플리케이션에 대한 수요 증가로 인해 AI 하드웨어 가속기에 초점을 맞춘 오픈 소스 프로젝트가 활기를 띠고 있습니다. 예를 들어 NVDLA (NVIDIA Deep Learning Accelerator) 및 오픈 소스 Google TPU (Tensor Processing Unit) 디자인이 있습니다.
오픈 소스 소프트웨어에 비교하여 오픈 소스 실리콘 분야는 역사가 짧고 시장성이 아직까지는 낮은 것이 사실 입니다. 하지만, 과거 몇 년 사이에 괄목할 만한 성장과 혁신을 가져왔죠. 오픈 소스 운동이 계속 확산됨에 따라 디지털, 아날로그 및 혼성 모드 회로 설계에서 더 많은 발전이 이루어질 것으로 예상되며, 이는 반도체 산업의 미래를 형성할 것입니다.