이달 상장하는 자람테크놀로지는 통신용 PON(Point to Multipoint) 칩을 만드는 반도체 회사다. 5G 이동통신은 특성상 전파 도달범위가 짧은 탓에 이동 중에는 여러 기지국을 옮겨다니며 통신하는 게 불가피하다. PON은 이 과정에서 각 기지국 신호가 충돌하지 않게 컨트롤하는 장치다. 자람테크놀로지의 PON SoC(시스템온칩)는 관련 제품 중 유일하게 광트랜시버와 일체형으로 제작돼 ‘스틱’ 형태로 공급된다. 

이 회사 PON SoC가 다른 칩셋들과 구분되는 포인트는 또 있다. 100% RISC-V(리스크파이브) 코어 기반으로 SoC를 설계했다는 점이다. 

영토 넓혀가는 RISC-V 진영

RISC-V는 2010년 미국 UC버클리에서 개발하기 시작한 RISC(Reduced Instruction Set Computer) 아키텍처다. 같은 RISC 아키텍처인 영국 Arm의 코어가 비싼 로열티를 내며 써야 하는 것과 달리, RISC-V는 누구나 무료로 쓸 수 있는 오픈소스다. 

마치 OS(운영체제) 시장에서 마이크로소프트 윈도에 대항하는 리눅스 처럼, RISC-V는 Arm 코어를 대체할 경쟁 기술로 부각돼 왔다. 

그러나 이처럼 이상적인 목표를 추구하며 출발한 프로젝트임에도 아직 RISC-V의 존재감은 크지 않다. 모바일용 AP(애플리케이션프로세서) 시장에서 경쟁사 Arm의 점유율은 90%를 넘나든다. 올해 2분기를 기준으로 지금까지 출하된 Arm 기반 칩은 2400억개에 이른다. 

이처럼 모바일 생태계 자체가 Arm을 중심으로 구축돼 있다 보니 각종 소프트웨어와 개발자를 위한 툴도 모두 Arm 코어에 최적화 된 채로 발전해 왔다. 개발자를 위한 생태계가 미약하다는 점에서 RISC-V를 이용해 반도체를 설계하는 회사가 적고, 이는 다시 개발자 생태계를 위축시키는 악순환을 가져온다.

최근 자람테크놀로지처럼 RISC-V 코어를 이용해 상용화 된 칩을 내놓는 곳은 기존 스마트폰⋅태블릿PC 처럼 생태계가 완성된 분야 보다는 통신칩, 자동차용 반도체, AI 반도체 등 신규 시장으로 떠오르는 영역이 주를 이룬다. 

백준현 자람테크놀로지 대표는 “통신용 칩은 이미 완성된 x86이나 스마트폰 시장처럼 하드웨어에 대한 소프트웨어의 의존성이 크지 않다”며 “고객이 가장 편리하게 쓸 수 있는 소프트웨어를 직접 개발해 공급해주면 Arm 기반인지 RISC-V 기반인지는 신경쓰지 않는다”고 말했다.

국내 팹리스 업체인 동운아나텍의 AF(자동초점) 드라이버IC도 RISC-V 기반으로 설계됐다. AF 드라이버IC는 스마트폰 사용자가 사진을 찍을 때, 피사체 위치에 따라 렌즈 모듈의 심도를 자동으로 컨트롤해주는 칩이다. 이 제품은 중국 화웨이를 비롯해 여러 스마트폰 업체에 공급됐다. 스마트폰 두뇌에 해당하는 AP라면 RISC-V로 설계하는 게 도박일 수 있지만, AF용 드라이버IC 처럼 시스템 전체에 영향을 미치지 않는 반도체는 RISC-V를 쓰지 못할 이유가 없다. 

구글도 AI 반도체의 일종인 TPU(텐서프로세서유닛)를, 미국 NASA(항공우주국)는 차세대 고성능 우주선용 CPU 설계에 RISC-V 코어를 차용했다. 자동차용 반도체 3위인 일본 르네사스는 RISC-V 기반으로 설계된 MCU(마이크로컨트롤러유닛) 제품군을 출시하기도 했다. 또 다른 MCU 공급사인 누보톤 안정모 한국지사장은 “아직은 전 제품 Arm 코어를 이용해 MCU를 설계하고 있지만 RISC-V 발전상도 유의 깊게 지켜보고 있다”고 말했다.

칩리스들이 RISC-V를 선호하는 이유

팹리스, 혹은 칩리스들이 RISC-V 코어를 선호하는 것은 무료로 쓸 수 있다는 점 외에도 설계 자유도가 높다는 것도 크다. 

Arm 코어의 경우, 이미 정해진 설계 이외에 고객사가 이를 변경해서 쓰는 게 계약상 불가능한데 RISC-V 코어는 필요에 따라 수정해 쓸 수 있다. 코어 IP(설계자산) 처럼 SOC 설계에 쓰이는 라이선스들은 단순히 사용권한만 주거나, 구조변경을 허용하는 라이선스로 나뉜다. RISC-V는 태생부터 오픈소스이다 보니 구조변경에 대한 제약에서 자유로운 것이다. 

덕분에 성능과 전력소비 등 고객사가 요구하는 특성에 맞게 코어를 개조하는 게 RISC-V 코어 상에서는 가능하다. 자람테크놀로지의 PON SoC는 업계서 유일하게 RISC-V 기반으로 설계됐는데, 전력소비량이 0.9W에 불과하다. 다른 경쟁사가 1.8~7W까지 전력소모량이 큰 것과 비교하면 기지국 운영비를 절감할 수 있다. 심지어 이 회사 SoC는 40nm(나노미터) 공정을 써 경쟁사(28nm) 대비 노드가 큰데도 전력소비량은 더 적다. 

최근 반도체 산업으로 유입된 칩리스(구글⋅알리바바⋅아마존 등 전용반도체가 있으나 생산⋅설계 역량은 없는 회사)들은 자체 클라우드 서버 사용 목적에 최적화된 반도체 수급을 위해 전용 반도체 설계에 나선 경우가 대부분이다. 이 같은 반도체 최적화에는 Arm 코어 보다 RISC-V가 분명한 이점이 있다. 

백준현 대표는 “RISC-V는 이미 반도체 산업에서 저변을 넓히고 있으며 통신 분야와 자동차 반도체 분야에서 가장 먼저 점유율을 확대할 것으로 예상한다”고 말했다.