RISC-V가 고급 칩의 공급망을 어떻게 변화시킬까?

혁신적인 새로운 전자 제품부터 가장 강력한 인공지능(AI) 사용 사례에 이르기까지, 고급 칩은 최신 기술의 기반이 되며 현재의 혁신 속도는 더 작은 패키지에서 더 많은 파워를 필요로 합니다. 

수년 동안 많은 산업이 맞춤형 칩 설계를 추구할 전문 지식이나 자원이 없었음에도 불구하고, 맞춤형 칩은 소비자 전자제품, 컴퓨팅, 데이터 저장 및 집계, 이동성 등 다양한 응용 분야에서 AI의 힘을 활용하는 등 광범위한 기능을 제공할 것입니다. 

그러나 이러한 구성 요소를 제공할 수 있는 능력과 용량은 대부분 전 세계적으로 소수의 주요 제조업체에 있습니다. 일부 국가는 이 분야에서 부상하고 있으며—그들의 경제가 이에 의존하기 때문에 팹 용량을 구축하고 있지만—미국, 중국, 대만으로 구성된 독점적인 구조가 있습니다. 전 세계적으로 변화가 일어나고 있지만, 권력을 가진 자들(중국과 미국)은 수입과 수출에 대한 전쟁에서 그 권력을 행사하고 있습니다.

이러한 국가들이 서로 경쟁하는 동안, 부품 설계자들은 개발 및 제조 노력에서 유연성의 원천을 고민하고 있습니다. 감소된 명령어 집합 컴퓨팅 아키텍처(RISC-V)의 다섯 번째 버전은 많은 회사들이 맞춤형 반도체 제품을 상당히 저렴한 비용으로 제공할 수 있는 플랫폼을 제공할 수 있으며, 새로운 구성 요소에 대한 비용이 많이 드는 IP 라이선스의 제거도 가능하게 합니다.

RISC-V란 무엇인가요?

오늘날 사용 가능한 두 가지 형태의 컴퓨터 처리 유닛(CPU) 구조 사이에는 논쟁이 있습니다. 일반적으로 고성능 칩 제조사인 인텔과 AMD는 x86 구조를 사용합니다. 반면에 ARM CPU는 복잡한 명령어 집합 컴퓨터(CISC)의 일반적인 선택입니다. 하지만, 무료로 사용할 수 있는 오픈 소스 솔루션이 제공되면서, 개발자들은 다양한 애플리케이션에 적용될 수 있는 더 큰 유연성을 가진 플랫폼을 활용할 수 있게 되었습니다.

사용성 측면에서, "RISC-V(리스크-파이브)"로 불리는 RISC-V는 제조업체 자체에서 비롯된 제약 없이 더 혁신적인 CPU를 구축할 수 있는 더 유연한 아키텍처로 여겨집니다. 2014년 캘리포니아 대학(UC) 버클리에 의해 소개되었으며 현재는 RISC-V International이라는 비영리 단체가 관리하는 RISC-V는 CPU를 설계하고 반복하는 데 필요한 요구 사항이 적습니다. RISC-V를 전통적인 CISC 아키텍처와 비교할 때, 전자는 높은 처리 능력을 요구하는 다양한 애플리케이션에 더 적응할 수 있습니다. 

로열티 없는 칩 개발 기회

사용의 용이성으로 칭송받는 것 외에도, 오픈 소스 플랫폼인 RISC-V는 로열티가 없습니다. 역사적으로, 반도체 디자이너들은 x86과 ARM을 사용하기 위해 각각의 소유주에게 비용을 지불해 왔습니다. 자유의 요소가 RISC-V에 많은 찬사를 받게 하는 것은 놀라운 일이 아닙니다. 또한, 오픈 소스 지원은 x86이나 ARM에서 명확하지 않거나 사용할 수 없는 기능과 디자인 아이디어에 대한 접근을 디자이너에게 제공합니다.

중국 대 미국: 오픈 소스 ISA에 대한 제한

RISC-V의 사용과 더 발전된 기술의 개발은 중국과 미국 간의 갈등에 의해 그 중요성이 가려지고 있습니다. 보안 문제뿐만 아니라 EDA 시장에서의 경쟁 때문에, 미국은 RISC-V에 관련된 주제에 대한 미국과 중국 연구자들 간의 협력을 금지함으로써 중국의 RISC-V 사용을 억제하고 있습니다. 중국은 영국의 ARM과 미국의 Intel에 대한 대안으로 RISC-V 오픈 ISA를 활용하는 부품의 연구 및 개발에 크게 투자하고 있습니다.

RISC-V가 칩 공급망에 미치는 영향

미국이 중국에 부과한 제한과 새로운 설계 조직의 가능성 및 팹리스(fabless) 제조 모델의 채택을 포함하여 RISC-V가 글로벌 전자 설계 자동화(EDA) 공급망에 장기적으로 미칠 영향을 결정짓는 몇 가지 요소가 있습니다.

제조업체(OEM)가 팹리스 칩 회사가 될까요?

RISC-V의 오픈 소스 특성은 설계 팀이 ISA와 설계 예제에 접근할 수 있게 되어, 특정 제조업체와의 연계 없이 더 고급 구성요소를 내부에서 개발할 수 있는 능력을 회사에 제공함으로써 공급망에도 변화를 가져올 수 있습니다. 인텔과 TSMC와 같은 파운드리 용량에 대한 접근이 확대됨에 따라, 회사들은 라이선스 비용 없이 그리고 더 낮은 위험으로 자체 맞춤형 칩을 제작할 수 있는 훨씬 더 큰 기회를 갖게 되었습니다. 마이크로소프트, 테슬라, 노스롭 그루먼과 같은 더 많은 기술 회사들이 칩 설계 활동을 내부로 가져왔으며, RISC-V는 다른 회사들이 이러한 방식을 따를 기회를 제공합니다.

RISC-V의 장단점 이해하기

장점

• 비용 및 맞춤 설정: 오픈 소스 명령어 세트이기 때문에 사용에 대한 라이선스 비용이 없습니다. 회사는 초기 비용 없이 자체 프로세서를 개발할 수 있으며, 이는 혁신 속도를 높이고 단위 비용을 줄일 수 있습니다. 
• 유연성: 전체 맞춤 설정은 기능부터 보안에 이르기까지 다양한 요소를 개발자가 제어할 수 있게 합니다. 기본 ISA에 확장을 추가할 수 있어, 설계자가 선도적인 구매 아키텍처를 사용할 때보다 훨씬 더 많은 유연성을 제공합니다. 
• 전력 소비 감소: 회사는 부품 개발 방식을 더 잘 제어할 수 있으므로 전력 소비를 줄이기 위한 조정을 할 수 있습니다. x86과 같은 솔루션을 사용할 때, 설계자는 효율성 변경에 있어 제한을 받습니다. 
• 조달의 용이성: 제품을 설계할 때, x86 기반 또는 ARM 기반 솔루션이 사용할 수 없는 경우 RISC-V 부품을 활용할 수 있습니다. 회사는 독점 기술에만 의존하지 않습니다. 

단점

• 미성숙한 생태계: RISC-V는 상당히 새로운 기술이기 때문에, 이 아키텍처를 사용하여 개발하는 데 필요한 도구와 소프트웨어가 아직 개발 중입니다. 경우에 따라서는 확립된 설계안에 비해 디자인을 적용할 옵션이 적을 수 있습니다. 
• 벤더 지원 제한: 무공장 제조가 잠재력을 가지고 있음에도 불구하고, RISC-V 칩을 제조하는 회사가 여전히 적어 디자이너들의 선택지가 제한될 수 있습니다. 이러한 상황에서 적절한 공급업체와의 협력은 성공적인 납품과 제조 불가능 사이의 차이를 만들 수 있습니다. 
• 국가적 제한: 미국이 중국 내 RISC-V 제조업체에 대한 통제를 논의하는 과정에서 두 나라 간의 지속적인 갈등으로 인해 중국은 이 아키텍처에 대해 더 큰 제한을 받거나 중단될 수 있습니다. 
• 보안: 중국 연구자들이 오픈소스 CPU 아키텍처에서 일부 보안 결함을 발견했습니다. 일반적으로, CISC는 RISC보다 더 안전할 것으로 예상됩니다.

변화하는 EDA 산업과 이동하는 팹 파워

RISC-V의 사용이 모든 주요 제조업체에 영향을 미치는 것은 아니지만—특히 선두주자인 대만 반도체 제조 회사 TSMC에게—오픈 ISA와 고급 패키징 기술의 지속적인 사용은 특정 OEM이 시스템을 설계하는 방식에 중대한 변화를 가져올 수 있습니다. 미국과 중국이 시장에서의 위치를 결정하기 위해 대립하는 동안, 다른 지역은 오픈 소스 솔루션을 활용하여 나누고 정복할 수 있습니다—즉, 디자이너와 제조업체는 자신들이 가장 잘하는 일에 집중합니다. 

이는 업계에 더 많은 기회를 제공할 수 있지만, 부품 디자이너들이 신흥 시장에서 증가하는 제조 능력을 활용하려고 함에 따라 더 많은 변동성을 유발할 수도 있습니다. 유럽과 아시아는 경제 성장(아시아) 또는 더 독립적이 되기 위해(유럽) 칩 생산에 집중함으로써 이로운 점을 얻을 수 있습니다.