전력ㆍ이종(Heterogeneous) 캐시 코히어런트(Cache Coherent) 전송(Interconnect) 솔루션 첫 선

반도체 하나에 다양한 기능을 집적하는 시스템온칩(SoC) 기술이 고도화 되면서 칩 내 각 설계자산(IP) 블록간 데이터를 주고 받는 통로인 버스(Bus) 시장 경쟁도 치열해지고 있다. 

 

아테리스(지사장 연명흠)는 13일 서울 삼성동 그랜드인터컨티넨탈에서 기자간담회를 열고 '엔코어 캐시 코히어런트(Cache Coherent) 인터커넥트(Interconnect) IP 1.5'를 출시했다고 밝혔다.

 

 

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▲데이비드 크뤽케마이어 아테리스 하드웨어 설계부문 최고임원.

캐시 코히어런트는 '캐시 일관성'이라는 뜻 그대로 SoC 내 각 IP의 캐시 메모리에 저장된 데이터들을 분석해 동일한 데이터가 캐시 용량을 잡아 먹는 것을 막아주고, 데이터를 적재적소에 효율적으로 전송하는 기술이다. 

 

예를 들면, 모바일 애플리케이션프로세서(AP) 내에 중앙처리장치(CPU)와 그래픽프로세서(GPU)가 수행하는 최근 작업이나 자주 쓰는 명령어는 각각 캐시메모리에 저장된다. 코히어런트 기술은 각 캐시를 점검해 똑같은 작업을 CPU와 GPU가 각각 수행하지 않도록 조정한다. 

 

 

이종 IP간 신호전달 최적화

 

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▲엔코어(NCore) 캐시 코히어런트 인터커넥트 IP 구조도. /아테리스 제공

엔코어1.5의 특징은 다양한 캐시를 사용하는 이종(Heterogeneous) 에이전트(Agent) IP블럭들을 모두 검토해 신호전달을 최적화하는 것이다. 논리연산을 수행하는 CPU, GPU 등의 캐시 데이터를 '코히어런트 에이전트'라고 부르고, D램과 S램 등 메모리 단은 '메모리 에이전트', 이미지시그널프로세서(ISP), 디스플레이구동부 등 논리 연산 외에 다른 기능을 수행하는 IP블록 데이터는 '비(non)코히어런트 에이전트'라 지칭한다. 

 

이종 에이전트는 신호전달 체계나 주파수가 많이 달라 SoC 하나에 통합하기 어렵다. 아테리스는 'CCTI(캐시 코히어런트 트랜스퍼 투 인터커넥트)'라는 기술을 적용, 이종 에이전트에서 나온 데이터들을 모두 공유할 수 있는 인터페이스로 바꿔 각 블럭으로 보낸다. 코히어런트 에이전트간, 코히어런트와 비코히어런트 에이전트간, 다른 에이전트와 메모리 에이전트간 신호 전달에 관여한다.  

 

이 때 각 캐시의 특성은 '스눕필터(Snoop Filter)'가 분석한다. 이전 솔루션에서 스눕필터는 캐시 크기에 상관 없이 데이터를 한데 모아 각 캐시의 특성을 분석했지만, 엔코어는 캐시 크기에 따라 각각 스눕필터를 나눴다. 큰 캐시는 큰 스눕필터에서, 작은 캐시는 작은 스눕필터에서 처리한다. 데이비드 크뤽케마이어(David Cruckemyer) 하드웨어 설계부문 최고임원은 "그만큼 반도체 내에서 버스가 차지하는 면적을 줄일 수 있다"고 설명했다. 

 

 

플랫폼 하나로 다양한 파생칩 설계 가능 

 

 

이미 설계가 어느정도 이뤄진 SoC에 다른 기능을 수행하는 IP를 추가하는 것도 좀 더 쉽다. 에이전트 포트를 8개까지 사용할 수 있고, 스눕 필터 역시 여러개를 쓸 수 있기 때문이다. 크뤽케마이어 최고임원은 "한 개 칩을 기반으로 다양한 파생 칩을 설계할 수 있다"며 "시스템(모듈) 변화에 따라 반도체 내 각각 IP를 추가하거나 제거하기 용이하다"고 말했다.

 

SoC는 내부에 다양한 크기와 형태의 IP가 있어 블럭을 배치하기 까다롭다. 엔코어 IP블록은 모듈화돼 여러 형태로 구현할 수 있고, 중요한 IP 옆에 여기저기 나눠 배치시킬 수 있어 신호 전달 속도를 높일 수 있다. 라우팅(Routing) 채널(데이터 경로를 설정하는 부분)에 위치시킬 수 있어 배치ㆍ배선(P&R) 속도도 빨라진다.

 

아테리스는 지난 2003년 설립된 회사로, 반도체 내에서 신호전달 기능을 하는 부분에 '네트워크온칩(NoC)'이라는 개념을 처음 내놨다. 지난해 기준 실제 상용화된 SoC 10억개 가량에 이 회사 솔루션이 쓰였다. 올해 테이프아웃(Tape-Out, 반도체 설계를 마치고 생산 공정에 적용하는 것)되는 칩 146종에 들어갈 예정이다. 

 

지난 2013년 퀄컴에 자산(Asset)과 엔지니어링팀을 매각한 뒤 새로운 조직을 꾸려 버스 기술을 계속 개발해왔다. 커트슐러 마케팅 부사장은 "자산을 매각한 대금을 지급 받고 인수된 팀과는 완전히 별도 회사가 만들어진 것"이라며 "퀄컴과는 기존 제품인 'FlexNoC' 영구 라이선스를 맺어 각각 기술 개발을 하고 판매도 각자 한다"고 말했다. 퀄컴은 인수한 아테리스 특허를 이용해 'QNoC'라는 독자 버스 솔루션을 개발, 적용하고 있다. 

 

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▲커트 슐러 아테리스 마케팅부문 부사장.

아테리스가 새 솔루션을 출시하면서 ARM '코어링크(CoreLink)' 시리즈, 퀄컴 QNoC와 버스 시장에서 각축이 예상된다.

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