#한화테크윈이 CCTV에 쓰는 시스템온칩(SoC) 반도체는 어떻게 만들어질까. 

한화는 내부에서 칩의 핵심 회로를 설계한 다음 설계도를 디자인하우스에 넘긴다. 디자인하우스는 이를 바탕으로 기본 회로인 RTL(Resistor Transistor Logic), 로직(Logic), 배치 및 배선(P&R), 생산(전공정) 적용, 테스트, 후공정(패키지), 최종 테스트를 진행한다. 

핵심 아이디어는 한화테크윈이 소프트웨어 코드 형태로 제작(Front-end)하고, 이후 웨이퍼에 회로를 그려 전기가 통하도록 하는 일련의 후반(Back-end) 개발 작업은 외주를 맡긴다.

이전까지는 칩 설계회사가 생산 외 모든 것을 직접 했지만 이제는 디자인하우스와 분업, 개발 효율성을 높이고 있다. 

삼성 오픈파운드리 전략 이후 국내 디자인하우스 생태계 강화

이처럼 반도체 디자인하우스가 설계 및 생산 전·후공정을 전면 지원하면서 국내 반도체 생태계의 핵심 축으로 부상하고 있다. 

특히 삼성전자가 지난해 파운드리 서비스를 강화하면서 디자인하우스의 위상이 높아졌다. 다품종 반도체를 생산해야 하는 삼성전자가 설계자산(IP) 라이브러리를 확보하기 위해 협력 생태계를 조성하기 시작했다. 

디자인하우스가 CPU하드닝(Hardning) 등 기술지원은 물론 테스트와 패키지 업체 선정까지 컨설팅하면서 서비스 범위는 계속 넓어지고 있다. 

삼성전자 파운드리사업부의 가장 주요한 경쟁사인 대만 TSMC는 대형 디자인하우스를 다수 거느리고 있다. UMC 등 파운드리 업체가 많은만큼 대만 디자인하우스 업계 입지가 탄탄하다.

국내 디자인하우스는 대부분 영세했다. 팹리스 시장 규모가 작은데다, 대형 과제들은 파운드리 업체가 직접 지원하면서 먹거리가 많지 않았다.

하지만 삼성전자가 중소 팹리스에 파운드리 서비스를 제공하기 위해 파운드리 에코시스템(SAFE) 프로그램을 시작하면서 이전에는 ‘선택 사항’이었던 디자인하우스와의 계약도 이제는 ‘필수’로 여겨진다. 

디자인하우스 업계도 덩치를 키우고 있다. 제대로 된 반도체 설계-생산 생태계를 만들겠다는 목표로 하나텍(대표 이재만)을 중심으로 10여 업체가 모여 ‘코리아디자인하우스(KDH)’를 결성했다. 

디자인하우스는 파운드리 업체 대신 팹리스에 영업을 하기도 하고, 서로의 사업이 커질 수 있게 돕고 있다. 실제 대만 디자인하우스 패러데이는 국내 디자인하우스의 주선으로 삼성전자 협력사로 등록했다.

디자인하우스 역할 커지자 팹리스 부담 덜었다

▲반도체 설계 및 생산 과정. 디자인하우스는 이전까지 P&R 작업만 맡았지만, 최근에는 RTL부터 마지막 테스트까지 모두 지원한다./KIPOST

반도체 디자인하우스의 역할이 커지자 팹리스의 부담도 줄었다. 아이디어를 기반으로 RTL(Resistor Transistor Logic) 일부만 만들면 디자인하우스 업체가 패키지에 테스트까지 진행한다.

전공정만 맡기는 경우 제품을 웨이퍼 단위로만 받게 돼 수율이나 안정성 등을 팹리스들이 자체 부담해야한다. 

웨이퍼 테스트나 패키지 후 최종 테스트까지 진행하면 양품(good-die)만 받기 때문에 개발 기간이 단축됐고, 제품 신뢰성·안정성도 높아졌다. 인력도 줄이거나 개발로 보내 전체 설계 단가를 낮출 수 있었다.

알파홀딩스 관계자는 “이전에는 저가형 제품을 만드는 팹리스가 주로 이 서비스를 찾았다”며 “최근 애플리케이션프로세서(AP) 등 고부가 반도체 시장에서도 안정성이 중요한 이슈로 떠오르면서 수요가 늘었다”고 말했다.

국내 디자인하우스 중에서는 알파홀딩스와 하나텍, 에이디칩스 등이 이 솔루션을 제공하고 있다. 

이재만 하나텍 대표는 “예전에는 팹리스가 선택적으로 디자인하우스에 칩 제작의 일부분만 맡겼지만, 최근에는 팹리스가 조직을 효율화하고 연구개발(R&D)을 가속하면서 더 많은 지원을 요구하는 경우가 늘어나고 있다”며 “이를 위해 꾸준히 인력을 충원할 예정”이라고 말했다.