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자일링스, SSI 기술로 무어의 법칙을 이어간다

획기적인 용량과 대역폭 및 전력 절감을 제공하는 스택 실리콘 인터커넥트(SSI: stacked silicon interconnect)기술 발표

자일링스(www.xilinx.com)는 높은 트랜지스터 및 로직 밀도와 상당한 수준의 연산 및 대역폭 성능을 요하는 애플리케이션을 위해, 단일 패키지에 멀티 FPGA 다이를 사용하여 획기적인 용량과 대역폭 및 전력 절감을 제공하는 스택 실리콘 인터커넥트(SSI: stacked silicon interconnect) 기술을 업계 최초로 발표했다. 자일링스의 28나노 7 시리즈 FPGA에 3D 패키징 기술 및 TSV(through-silicon vias)를 적용함으로써, 자일링스의 타깃 디자인 플랫폼은 리소스 요구사항이 단일 다이 FPGA 범위의 2배 이상인 시스템에 대응할 수 있게되었다. 자일링스는 이 혁신적인 플랫폼 접근방식으로 무어의 법칙의 한계를 극복하여, 전자부품 제조사에게 대규모 통합 시스템에 최적화된 우수한 전력, 대역폭 및 밀도를 제공할 수 있게 되었다.

자일링스의 월드와이드 품질 및 신제품 출시 담당 수석 부사장 빈센트 통(Vincent Tong)씨는 “28나노 자일링스7 시리즈 FPGA가 프로그래머블 로직이 처리할 수 있는 애플리케이션의 범위를 확대하는 방법 중 하나는 최대 2백만 로직 셀에 달하는 업계 최고의 용량을 제공하는 것이다. 자사의 SSI 패키징 방식은 이 독보적인 성능을 확보할 수 있다.”며, “자일링스가 5년 간 연구개발한 기술과 TSMC 및 자사의 어셈블리 공급 업체의 업계 선도적인 기술을 결합하여, 전자 시스템 개발자들이 제조 시에 FPGA의 이점을 한층 더 활용할 수 있는 혁신적인 솔루션을 제공할 수 있게 되었다”고 말했다.

현재 베타 버전이 공개되어 있는 ISE® 디자인 수트 13.1 소프트웨어 지원으로, 28나노 버텍스-7 LX2000T 디바이스는 세계 최초의 멀티 다이 FPGA가 될 것이며, 자일링스의 직렬 트랜시버를 갖춘 현 세대 최대 규모의 40나노 FPGA의 3.5배 이상의 로직 용량을 제공한다. 또한 직렬 트랜시버를 갖춘 최대 규모의 경쟁 28나노 FPGA의 2.8배 이상의 로직 용량을 제공한다. 이 디바이스는 업계 최고 마이크로 범프, 자일링스의 혁신적인 특허 FPGA 아키텍처 및 TSMC의 기술을 갖춰, 동일 애플리케이션에서 각각의 패키지로 이루어진 멀티 FPGA를 사용하는 것보다 전력 소비, 시스템 비용 및 회로 보드의 복잡성을 낮출 수 있다.

TSMC R&D의 선임 부사장인 샹이 챵(Shang-yi Chiang)씨는 “기존의 모놀리딕(monolithic) FPGA와 비교했을 때, 멀티 칩 패키징 방식은 높은 수율, 신뢰성, 열 변화도 및 내응력 특성을 갖춘 대규모 프로그램 가능성을 제공하는 혁신적인 방법이다.”라며, “자일링스는 스택 실리콘 인터커넥트 방식을 구현하기 위한 실리콘 관통 비아(Through-silicon via) 기술 및 실리콘 인터포저를 사용함으로써 리스크를 줄이고, 디자인 가능화, 제조 가능성 검증 및 신뢰성 평가를 위한 기업의 기준을 충족하는 잘 설계된 테스트기를 거친 후 양산 단계에 접어들 것이라고 예상하고 있다”라고 말했다.

자일링스의 SSI 구조에서는 일련의 인접한 FPGA 다이 간의 데이터 흐름이 10,000 라우팅 커넥션 (routing connection) 이상이다. 표준 I/O 커넥션을 사용하여 회로 보드 상에 두 FPGA를 통합하는 경우보다, SSI 기술은 고속 직렬 또는 병렬 I/O 리소스를 전혀 소비하지 않고서도 1/5의 레이턴시에서 100배 이상의 와트 당 다이-투-다이 커넥티비티 대역폭을 제공한다. BGA(ball-grid-array)와 인터페이스하고 서로 인접하여 다이를 배치함으로써, 자일링스는 수직 다이 스택 방식을 취할 때 전적으로 유발되는 디자인 툴 플로우와 열 플럭스(thermal flux) 문제를 피할 수 있다. 자일링스가 기본 FPGA 디바이스에 선택한 28나노 HPL (고성능, 저전력) 프로세스 기술은 FPGA 다이를 통합하는 패키지에 충분한 전력 버짓(power budget)을 제공한다.

자일링스의 SSI 기술은 차세대 전자 시스템의 핵심인 매우 까다로운 FPGA 애플리케이션에 적합하다. 이 기술의 초고대역폭, 낮은 지연 및 저전력 인터커넥트로 인해 고객은 푸시버튼 사용의 용이성을 위해 소프트웨어에 내장된 자동 파티셔닝 기능 또는 최고 성능과 생산성을 위한 계층 및 팀 기반 디자인 기법을 사용하는 대규모 모놀리딕 FPGA 디바이스에 쓰이는 동일한 접근방식을 적용하여 애플리케이션을 구현할 수 있다.

ARM의 시스템 디자인 부문의 EVP 및 총괄 매니저인 존 코니쉬(John Cornish)씨는 “SSI 기술을 사용하는 버텍스-7 2000T FPGA는 FPGA 발전의 중요한 단계로써, ARM은 단일 FPGA에 최신 코어 및 플랫폼 솔루션을 구현할 수 있게 될 것이다. 이는 멀티 FPGA 접근방식에 비해 개발 노력과 전력을 줄이고 성능을 향상시킬 것이다.”라며 “오랫동안 ARM Versatile Express SoC 프로토타이핑 솔루션에 버텍스 FPGA 기술을 사용해왔으며, 이는 자사의 견고한 위치를 확대할 것이 분명하다.”고 말했다.

IBS사의 창업자 겸 CEO인 헨델 H. 존스(Handel H. Jones)박사는 “낮은 레이턴시 인터포저(interposer) 구조와 함께 입증된 TSV기술은 자일링스가 FPGA 제품의 기능을 확장하는데 아주 유용하게 쓰이고 있다.”며 “자일링스가 사용하는 이러한 기술은 제품의 품질과 완성도가 높고 사용자 리스크가 극히 낮을 것이라는 기대와 함께 대량 제조 환경에서 쓰이고 있다.”고 말했다.

실리콘 발전은 TSMC 를 포함하는 선도 파운드리와 아웃소싱 어셈블리 및 테스트 협력업체를 확보하고 있는 견고한 공급 망과 연관되어 있다. 소프트웨어 지원은 현재 베타 버전이 공개되어 있는 ISE 디자인 수트 13.1에서 이용 가능할 것이다. 최초 디바이스는 2011년 하반기에 출하될 예정이다.

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