죄송합니다. 더 이상 지원되지 않는 웹 브라우저입니다.

현장의 엔지니어 군단은 약점을 가리는 수단일 뿐

PDF 다운로드

글/장 마리 부루네(Jean-Marie Brunet), 멘토 그래픽스

하드웨어 에뮬레이션은 1980년대 당시 다가오고 있던 설계검증의 위기를 해결하기 위해 창안되었다. 그 당시 가장 큰 디지털 디자인들은 그러한 작업을 위한 주류 툴이었던 소프트웨어 기반의 게이트 레벨 시뮬레이터를 한계까지 몰아 붙이고 있었다.

디자인 기능적인 측면을 검증하기 위해 field reprogrammable device형태의 하드웨어를 사용하는 것은 아주 다루기 힘든 문제를 해결하고 제어 할 수 있을 것으로 기대하였으며, 또한 그렇게 되는 데 오래 걸리지 않았다. 이는 그 당시 가장 큰 디자인에 대해서 뿐만 아니라 향후에 디자인 규모가 커지더라도 이러한 이점을 계속 유지할 수 있는 길을 제공할 것으로 생각되었다.

피시험 장치(DUT)을 검증하는 데 하드웨어를 사용함으로써 얻을 수 있는 다른 주된 이점은 리얼 트래픽으로 DUT를 테스트할 수 있다는 것이었다. 단, 경고사항이 하나 있었다. 초기 에뮬레이터의 최고 속도는 어림잡아 5MHz 정도로서, 100MHz에 달하던 실제 트래픽 클럭 속도를 따라잡기에는 역부족이었다. 이 문제는 개념상 선입선출(FIFO) 방식의 버퍼인 스피드 어댑터를 물리적 세계와 에뮬레이터의 I/O 사이에 연결함으로써 해결 되었다.

하지만 이 두 가지 이점을 얻는 대신 엄청난 대가를 치러야 했다. 이는 구매가를 뜻하는 것이 아니다. Time to market을 앞당기면 비싼 에뮬레이터 구입 비용을 상쇄하고도 남을 정도로 수익에 상당히 긍정적인 영향이 미친다는 사실은 잘 알려져 있었기 때문이다. 진짜 비용은 DUT를 FPGA에 맵핑하는 작업으로서, 이는 시간 소모가 많고 번거로운데다가 좌절감마저 안겨주었다.

문제는 FPGA의 I/O 핀 수가 제한되어 있다는 데 있었다. 렌트의 룰(Rent’s Rule)로 알려져 있는 이 문제로 인해 DUT를 programmable device에 맵핑하기가 복잡해졌다. 심각한 제약에 대처하기 위해 시간이 흐름에 따라 최근접 이웃(NN: nearest neighbor) 방식으로부터 완전 및 부분 크로스바(crossbar) 방식, 동기식 및 비동기식 시간 핀 다중화(time pin multiplexing) 방식에 이르는 여러 가지 인터커넥션 방식들이 고안되었다. 그러나 그 어떤 것도 문제를 해결하지는 못했다.

1990년대 중반에서 후반 경에 이르러 주요 공급사 두 곳이 상용 FPGA를 버리고 이를 맞춤형 에뮬레이션 아키텍처를 구현하는 커스텀 디바이스로 대체했다. 이 디바이스들은 병목 되는 부분을 완화하고 궁극적으로는 그 문제를 완전히 없애줄 것으로 생각되었다. 그리고 실제로 그랬다.

고객 지향적인 에뮬레이터가 성공적으로 채택된 뒤 십 년이 지나자 일부 벤더들은 초기의 소프트웨어 검증을 위해서 뿐만 아니라 고객 지향적 에뮬레이터에 대한 대안으로서도 FPGA 프로토타이핑 플랫폼을 제안했다. 이에 대한 관심이 커지면서 판도는 변화하는 듯했다.

그러나 실제로는 그렇지 못했다. 여전히 문제가 상존할뿐만 아니라 이제는 더욱 악화되고 있다. FPGA 프로토타입은 기능과 성능을 매력적인 비용상의 이점 및 빠른 실행 속도와 맞바꾼다. 이 두 가지는 대규모 소프트웨어 개발자 팀에서 소프트웨어 검증을 수행하기 위한 요건으로서, 각각의 디자이너에게는 프로토타입 카피 하나씩이 할당될 수 있다. 기나긴 설정 시간은 여전히 심각한 문제이다. 오늘날의 SoC가 갖는 복잡성은 수억 게이트에서 심지어는 수십억 게이트에까지 이르고 있으므로 설정 시간이 수개월이나 걸릴 수도 있으며, 일주일 미만이 되는 경우는 결코 없다.

그렇다면 FPGA 에뮬레이터의 공급사는 어떻게 해야 할까?

해답은 R&D 인력과 AE(application engineer)으로 구성된 엔지니어 군단을 투입하여 약점을 보완하는 것이다. 이들은 현장 지원을 제공하고, 리드 디자인 엔지니어들과 같이 일하며, 몇 개월이 지난 후에는 고객의 디자인이 에뮬레이션을 하기 위한 준비를 갖추도록 보장해준다. 이처럼 깊은 관여는 에뮬레이터의 구매에 앞서 평가할 때뿐만 아니라 초기 채택 시에도 필수적이다. 이는 실제 사용이 확장되고 그 사용 폭 또한 넓어질 수 있다.

에뮬레이터 벤더가 의무를 다하는 한 고객으로선 손해 볼일 없이 혜택을 누릴 수 있는 것처럼 보일 지도 모르겠다. 이 또한 잘못된 생각이다.

공급사에 그토록 의존적이 된다는 것은 세 가지 이유로 인해 걱정스러운 일이 아닐 수 없다.

첫째, 에뮬레이터에 디자인을 구현하기 위해 대부분의 IC 설계 업체에서 부족한 인력인 리드 디자인 엔지니어들이 관여해야 한다는 것은 어느 업체라도 쉽게 받아들일 수 없는 문제이다.

둘째, FPGA 에뮬레이터를 사용하기 위해 엄청난 수의 엔지니어들이 필요하므로 설령 이들을 고용할 수 있다 해도 비용상의 이점이 있을 지는 의문시 될 수 밖에 없다.

셋째, 에뮬레이터 사용에 필수적인 작업을 에뮬레이터 벤더의 엔지니어 군단에 의지해야만 하는 업체는 해당 벤더에게 지나친 영향력을 부여하게 되며, 그 같은 지원은 언제라도 축소될 수 있다.

따라서 업체는 자사의 엔지니어들을 통해 에뮬레이터를 효과적으로 운영해야 한다. 이는 사내 지원 조직을 구성하고 교육시켜야 함을 뜻한다. 하지만 FPGA 기반의 에뮬레이터로 그같은 역량을 구현하려면 상당한 재정적 부담을 떠안게 된다.

DUT를 에뮬레이터 내의 FPGA에 맵핑하기가 느리고 다루기 힘들며 짜증나던 시절은 사실상 오래 전에 지나갔다. 오늘날의 고객 지향적인 에뮬레이터들은 확장 가능하고 효율적이며, 최소한의 자원과 설계 지식 그리고 공급사의 제한적인 관여만으로도 사용할 수 있다. 이 두 가지 중에 무엇을 선택해야 할 지 답은 이미 나와 있는 것 같다.