비용절감을 위한 대규모 칩 디자인

KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2015-01-27

트웬테대학교(University of Twente)에서 근무하고 있는 IT 연구원들은 관리를 잘 할 수 있도록 하드웨어를 디자인하는 프로그래밍 언어를 개발하고 있다. 현재 칩 제조업체들은 20여 년 동안 동일한 디자인 기술을 사용하고 있다. 현재의 처리과정은 각 디자인 단계를 거친 후에 고가의 비용이 드는 테스트가 요구되고 있기 때문에 높은 비용이 드는 단계를 거치는 것이다. 새롭게 개발된 기능적 프로그래밍 언어는 에러가 전혀 없이 디자인 변환이 가능한 향상을 가능하게 만들고 있다. “소프트웨어 개발업체들이 패치를 개발하고 배포함으로써 프로그래밍 에러를 수정할 수 있지만, 칩 디자인에서 발생하는 하나의 문제점은 칩을 포함하고 있는 모든 제품들이 다시 회수해야 된다는 점”이라고 박사 과정에 있는 Christiaan Baaij가 설명했다. 2011년에 발생한 이러한 디자인 문제점은 인텔이 10억 달러를 지불함으로써 사건이 끝나게 되었다. “확실하게 하드웨어에서 사용되는 칩의 디자인 처리과정은 많은 비용이 들고 반복되는 테스트 과정을 요구한다. 이러한 테스트는 비용이 많이 들지만 확실히 필요한 단계이다. NVidia와 같은 회사는 현재 해마다 디자인 비용으로 10억 달러 이상을 사용하고 있다”고 그는 말했다.  그의 박사 논문 주제에서 Baaij는 수년 동안 전세계에서 사용되고 있는 마이크로 칩 생산에 대하여 설명하였다. 1985년 인텔은 27만 5천 개의 트랜지스터를 가지고 있는 386 프로세서를 출시하였다. 2015년 현재 NVidia의 가장 큰 칩은 7억 개 이상의 트랜지스터를 포함하고 있다. 약 30년 동안 칩에 포함된 트랜지스터는 백만 개에서 수십 억개로 엄청나게 증가하였다. 그러나 디자인 생산성은 이와 같이 증가하는 속도와 같은 정도를 유지하고 있지 못하고 있다. 칩 디자이너들은 현재까지 20여년 동안 같은 칩 디자인 기술을 사용하고 있다. 연구원들은 하드웨어 디자인을 위해 기능적인 프로그래밍 언어라는 것을 개발하였다. 기능적인 프로그래밍 언어를 사용하게 되면 디자인 변환의 수정을 확실하게 증명할 수 있게 된다. 이러한 변환은 칩의 동작을 더 빠르게 만들어준다. 그래서 연구원들은 이러한 변환이 칩의 동작을 변경시키지 않는다는 것을 증명할 수 있었다. 이것은 전통적인 방법과 다르게 각 디자인 처리과정에서 모든 것들을 증명 및 재증명할 필요가 없다는 것을 의미하는 것이다. 그러므로 이러한 현대 프로그래밍 언어가 복잡도를 유지할 수 있고 칩 디자인의 관리 비용을 효율적으로 유지할 수 있게 해준다는 것을 의미한다. 이 연구의 가장 중요한 요소 중 하나는 CλaSH 컴파일러를 포함하고 있다는 것이다. 이 컴파일러는 Haskell 함수언어로 작성된 하드웨어 표현을 더 낮은 레벨의 표현으로 변화시켜준다. 그렇게 되면 표준 소프트웨어가 이러한 표현으로부터 칩을 만들 수 있게 된다. Baaij의 연구는 이 컴파일러의 발전에 관심을 기울이고 있으며, 추상적인 표현으로부터 하드웨어를 자동적으로 발생시켜주게 된다. 이 학과는 많은 관심을 보이고 있는 기업들에 이 연구를 이미 선보였다. 2015년 1월 9일 트웬테대학교에서 열렸던 네덜란드 기능적인 프로그래밍 데이(Dutch Functional Programming Day)는 Jan Kuper 연구원이 기획한 것이며, 많은 과학자들과 기업의 대표들이 참석하였다. 공동 프로젝트는 이미 Incas³사 및 네덜란드 응용과학연구기구(Netherlands Organization for Applied Scientific Research)와 함께 시작하였다. 그리고 HLRS(High performance computing center Stuttgart)도 이 연구에 많은 관심을 가지고 있다. 그러나 Baaij는 이러한 모든 관심에 대하여 약간의 우려를 하고 있다. “많은 기업들은 직원들을 재교육하는 것과 다른 지속적인 도전에 직면하는 것을 좋아하지 않고 있다. 기능적인 프로그래밍은 표준 교육과정의 일부분이 아니지만, 그렇게 될 수 있기를 희망하고 있다. 애플사는 최근에 스위프트(Swift) 언어를 출시하였다. 이것은 앱 개발을 위한 기능적 언어이다. 애플사는 가까운 미래에 이 언어의 사용을 실제로 강요하기 시작할 것이다. 즉, 우리가 기능적인 언어와 관련된 프로그래머들의 적을 가지게 되는 것이다. 그래서 칩 제조업체들도 변화하게 될 것”이라고 그가 말했다. http://www.utwente.nl/en/newsevents/!/2015/1/167544/massive-chip-design-savings-to-be-realized