프로그래머블 로직 디바이스로부터 올 프로그래머블(All Programmable)로의 변화를 천명하고 있는 자일링스가 FPGA, 3D IC 및 MPSoC로 구성된 16nm 울트라스케일 플러스(UltraScale+) 제품군을 새롭게 출시했다. 20nm 울트라스케일 제품군의 성공에 힘입어 출시된 이 제품군에는 새로운 UltraRAM 메모리, 3D-on-3D, 멀티 프로세싱 SoC(MPSoC) 기술이 결합되어 있으며, 새로운 인터커넥트 최적화 기술인 스마트커넥트(SmartConnect)가 적용되어 성능과 통합성이 한층 향상되었다. 이들 디바이스는 20nm 및 16nm FPGA, SoC 및 3D IC 디바이스를 포함하면서 자일링스의 울트라스케일 포트폴리오를 확장하고, TSMC사의 16nm FF+ 3D 트랜지스터를 채택하여 와트당 성능을 크게 증대시키고 있다. 이러한 울트라스케일 플러스 제품군의 프리젠테이션 내용 관련 소소한 디테일 몇 가지와 함께 그 향후 과제와 자일링스가 현재 집중하고 있는 시장은 무엇인지를 자일링스의 글로벌 오퍼레이션 및 품질 담당 수석 부사장인 빈센트 통(Vincent Tong) 씨로부터 들어보았다.

e4ds: 파워 스케일러빌러티를 위한 Power Islands는 공장에서 나올 때 한 번 조정하고 나면 끝입니까, 아니면 그 이후에도 계속 조정 가능합니까?

Vincent Tong: 조정은 한 번으로 국한되지 않으며, 모든 것이 재구성 가능합니다. 블록 전체를 차단할 수도 있고, 성능에 따라서는 다소 다른 전압을 인가할 수도 있습니다.

e4ds: 스마트 커넥터를 통해서 여러 가지 성능과 파워 상의 이점이 구현된다고 하셨는데, 그렇게 스마트하게 커넥트 하는 과정에서 속도가 지연된다든가 하는 단점은 안 생깁니까?

Vincent Tong: 네, 그런 일은 없습니다. 이것은 매우 스마트한 지능형 알고리즘으로서, 어떤 경로가 속도 면에서 중요한지 알아내 이들을 적절하게 인터커넥트 시키고, 중요성이 덜한 다른 경로들은 인터커넥트의 다른 부분에 배치합니다. 대개 시스템 성능은 그야말로 한두 개의 중요 경로에 좌우됩니다. 따라서 이 중요 경로들을 먼저 다룬 뒤에 성능에 영향을 덜 미치는 다른 경로들을 다룸으로써 시스템 성능을 떨어뜨리지 않도록 설계되어 있습니다.

e4ds: 3D-on-3D에서 FinFET에 3D IC를 인터포즈 시키는 데, 현재 스태킹되는 레이어가 3개입니까?

Vincent Tong: 기본적으로 3D 트랜지스터를 3D 패키지 위에 스태킹한 것입니다. 따라서 3개 층이 아니라 실제로는 2개 층입니다.

e4ds: 이러한 레이어 스태킹은 예컨대 집적도 향상 면에서 어느 정도까지 발전 가능성이 있습니까?

Vincent Tong: 더 높이 스태킹하는 데는 문제가 있습니다. 저희가 2개 층만 스태킹한 이유는 열 문제 때문입니다. 방열은 매우 주의를 요하는 문제입니다. 최상층에는 모든 능동 회로들이 있는 반면, 바닥의 실리콘에는 능동 회로가 없습니다. 전부 금속 연결부들이죠. 이들은 전력을 소모하지 않으므로 발열 문제도 없습니다. 하지만 능동 회로 계층을 계속 스태킹해나간다면 필연적으로 발열 문제가 일어날 수 밖에 없습니다. 저희가 현재 2개 층만을 스태킹하는 이유는 이 때문입니다. 

e4ds: 즉, 스태킹에는 한계가 있는 것이군요.

Vincent Tong: 네, 한계가 있는 주된 이유는 발열 문제 때문이고요. 실리콘에는 히트싱크들이 있어 실리콘의 방열을 도와줄 수 있습니다. 하지만 실리콘을 계속 쌓아나간다면 중간에 있는 실리콘의 열은 어디로 가겠습니까? 방열이 이루어지지 않는다면 매우 뜨거워질 것입니다. 그렇게 되면 성능 저하가 일어날 수 밖에 없고 결국은 열 폭주 현상으로 인해 대파되고 말 것입니다.

e4ds: 칩을 액체질소에라도 담궈야 할까요? :)

Vincent Tong: 그래도 주변만을 감쌀 뿐이겠지요. 스태킹 되어 있는 중간에 있는 칩은 여전히 문제를 갖게 됩니다. 따라서 이 문제는 매우 신중하게 다뤄야만 합니다.

e4ds: 자일링스의 다음 번 포커스는 무엇입니까?

Vincent Tong: 자일링스에 있어서 가장 중요한 다음 번 행보는 소프트웨어 정의, 즉 SD(Software-defined)라고 생각합니다. 매우 복잡한 실리콘이 있다고 합시다. 문제는 이를 사용할 줄 아는 이들이 FPGA 유저나 ARM 유저들 뿐이라는 것입니다. 하지만 이들 외에도 수많은 소프트웨어 엔지니어들이 있습니다. 따라서 우리가 시장을 확장하기 위해 해야 할 일은 소프트웨어 엔지니어들을 끌어들일 툴을 내놓는 것이지 더 복잡한 실리콘을 만들어내는 것이 아닙니다. 물론 지속적으로 실리콘에 기능들을 추가해야 하지만, 어떻게 하면 더 많은 유저들을 FPGA로 끌어들일 수 있을 지도 모색해야만 합니다. 이는 매우 중요한 문제입니다.

e4ds: 말하자면 스티브 잡스가 아이폰에서 그랬던 것처럼 말이로군요?

Vincent Tong: 네. 바로 그렇습니다. 이것은 플랫폼입니다. 플랫폼을 만들면 사람들이 이를 위한 앱을 작성하지 않습니까? 아이폰용의 앱을 작성하는 이들은 아이폰이 어떻게 작동하는 지 알아야만 할 필요가 없습니다. 적어도 모든 디테일을 알 필요는 없습니다. 그래도 앱을 작성할 수 있지요. 자일링스의 경우에도 마찬가지입니다. 자, 여기에 칩이 있습니다. 귀하는 이것을 사용할 수 있습니까? 물론 아닙니다. FPGA 개발자가 아니기 때문이지요. 하지만 소프트웨어 엔지니어라면 이를 위한 애플리케이션을 작성할 수 있습니다. 상황이 훨씬 더 나아지는 것이지요. 사실 이것이 자일링스의 최대 포커스입니다. 실리콘 노드의 축소는 16 나노미터, 10나노미터 등등으로 계속 진전될 것입니다. 하지만 이는 동시에 이 소프트웨어 정의, 즉 SD가 매우 중요한 이유이기도 합니다. 보다 많은 소프트웨어 엔지니어들이 이를 사용할 수 있도록 해주기 때문이지요. 이는 매우 중요한 사항으로서, 바로 저희 노력의 컨셉입니다.

e4ds: 네, 잘 알겠습니다. 감사합니다.