소프트웨어로 정의되는 계측장비와 멀티코어 시스템에 대한 테스트 및 계측 산업 동향

우주항공 및 국방에서부터 소비 가전에 이르는 다양한 분야의 테스트 엔지니어들은 시간과 비용은 절감하면서 더 복잡해진 테스트 어플리케이션을 성공적으로 완료해야 하는 어려움에 직면하고 있다. 따라서 비용을 늘리지 않고도 복잡한 설계의 요구 사항을 만족시킬 수 있는 새로운 테스트 및 측정 기술을 도입하려 한다.
테스트 자동화의 세계적인 선도업체인 내쇼날인스트루먼트(www.ni.com/korea)에서는 향후 3년 동안 테스트/측정 분야에 중요한 영향을 미칠 사항을 다음과 같이 5가지로 나누어 예측했다. 멀티코어 병렬 테스트 시스템이 주류를 이루고, 소프트웨어에 의해 정의되는 계측시스템이 성장할 것이다.
1. 멀티코어/병렬 테스트 시스템 사용의 증가
클럭 레이트의 향상 없이도 지속적으로 성과 달성을 위해 실리콘 업체들은 단일 칩 상의 멀티코어 프로세서를 개발하고 있다. 멀티코어 프로세서를 사용하면 테스트 엔지니어들은 병렬 처리를 통해 최대 성능으로 처리할 수 있는 자동 테스트 어플리케이션을 개발할 수 있다. 이러한 병렬 처리를 실행하기 위해 엔지니어들은 반드시 여러 개의 개별 스레드로 나누어 테스트 어플리케이션을 개발해야 한다.
그러나 NI LabVIEW 소프트웨어를 사용하는 개발자라면 이러한 문제에 걱정할 필요 없다. 왜냐하면 그래픽 기반의 프로그래밍 언어인 LabVIEW가 병렬 데이터 흐름에 기반하여 자동으로 멀티 스레드를 생성하기 때문이다. 기존의 ANSI C나 C++과 같은 텍스트 기반 프로그래밍 언어로도 멀티코어 프로세서 상에서 증가한 성능의 프로그램을 개발할 수 있다. 그러나 대다수의 텍스트 기반 프로그래밍 언어들이 처음 고안되었을 때 병렬에 대한 고려가 없었기 때문에 이를 위해서 추가적인 교육이 필요하다.
2. 소프트웨어로 정의되는 계측 시스템의 성장
많은 독립형 계측기의 유연하지 않은 인터페이스와 고정된 기능은 최신 디바이스나 프로토콜을 테스트해야 하는 엔지니어들에게 사용 중인 계측기에서 지원되지 않는 부분들로 인해 업무에 대한 부담을 가중시키고 있다. 게다가 전통적인 계측기는 내부에 반드시 개발되어야 하고 임베딩 되어야 하는 고정된 유저 인테페이스와 펌웨어로 인해 종종 최신 스탠다드를 측정할 수 있는 기능이 부족했다. 그러나 오늘날의 엔지니어들은 소프트웨어로 정의되는 장비들의 유연함 덕분에 예전보다 훨씬 빨리 새로운 제품 설계와 기능을 개발하고 있다.
따라서 그들은 유사한 방법으로 계측기의 기능을 재설정 할 수 있어야 한다. 소프트웨어로 정의되는 방식은 계측에 사용자가 장비와 유저 인터페이스를 특정 어플리케이션의 요구 사항에 따라 맞춤식으로 구성할 수 있도록 해주고, 디자인 과정에 직접 테스팅 기능을 통합하도록 해주며 더 나아가 개발 시간 단축을 가능하게 한다. PXI는 모듈형의 재설정 가능한 고성능 자동 테스트 시스템 개발을 위해 널리 활용되고 있는 소프트웨어 정의식 계측기의 표준 중 대표적인 예이다.
“PXI와 같은 툴의 채택은 기업들이 소프트웨어 정의형 계측으로의 전환이 가져다 주는 이점을 깨달았다는 것을 가리킵니다. 자본 보유, 시스템 개발 및 시스템 효율성 개선으로 인해 실현되는 비용 효과는 모두 제품당 소요되는 테스트 비용 절감뿐 아니라 기본적인 부분에도 직접적으로 영향을 줍니다.”라고 Frost & Sullivan 측정 및 계측 조사 업체의 매니저인 Kiran Unni는 전했다.
3. FPGA가 가능한 계측장비의 인기 상승
테스트 산업에서 빠른 확장을 겪고 있는 또 다른 분야는 FPGA를 위한 시스템 레벨 툴의 증가이다. 최근에는 FPGA를 계측기에 추가하여 엔지니어들이 필요에 따라 재프로그래밍 할 수 있도록 하고 있는 제조업체들이 많이 늘어나고 있다. 예를 들어, 테스트 엔지니어는 FPGA 내부의 직렬 프로세싱이나 실시간 응답을 요구하는 에뮬레이트 부분을 구동하기 위한 맞춤식 알고리즘을 장비에 임베딩할 수 있다.
엔지니어에게 낮은 레벨의 VHDL 코드 작성 없이도 신속하게 FPGA를 구성하도록 해주는 새로운 시스템 레벨 툴은 속속 나오고 있다. 가령, LabVIEW는 온보드 FPGA를 타겟으로 할 수 있고 필요한 하드웨어를 그래픽 기반의 LabVIEW 프로그램에서 직접 결합할 수 있어 복잡한 코드 개발을 대폭 줄일 수 있다.
4. 무선 표준의 폭발적인 증가
테스트 엔지니어들은 RF와 무선 어플리케이션의 사용이 점차 늘어남에 따라 새로운 도전에 직면해 있다. RF와 무선 분야는 전통적으로 매우 특별한 영역이었으나 최근 업계는 점점 더 많은 제품에 무선이 접목되고 있는 것을 체감하고 있다. 조만간 RF 계측은 디지털 멀티미터와 같이 매우 범용적이 될 것이다. 이렇게 RF 도입이 늘어난다는 것은 테스트 엔지니어들이 무선 프로토콜에 대한 지식을 넓히고 빠르게 유입되는 새로운 표준에 대해서도 지속적으로 알고 있어야 한다는 것을 의미한다.
이러한 경향은 독자들에게 새롭게 배워야만 하는 으뜸 기술에 대해 질문한 2007 Test & Measurement World Salary Survey에도 반영되어 있다. 주요 답변 중에는 WLAN과 WiMax가 있었다. 내쇼날인스트루먼트는 LabVIEW와 PXI 테스트 플랫폼을 사용하는 대학과 통신 연구소와의 협업으로 더 익히기 쉬운 내용을 만들고 있다. 왜냐하면 이 플랫폼은 소프트웨어 디자인에서부터 하드웨어 프로토타이핑까지 다룰 수 있으므로 공학 이론을 가르치기에 매우 이상적이기 때문이다. 이러한 새로운 기술을 지속적으로 익히는 것에 있어 중요한 부분은 엔지니어들이 빠르게 테스트와 표준을 재설정할 수 있는 테스트 환경이 마련되어야 한다는 점이다.
5. SoCs(System-on-Chips), SiPs(System-in-Packages) 테스트를 개선시킬 에뮬레이션 기반의 ATE
반도체 장비들이 점점 복잡해지므로 기존의 벡터 기반 방법론을 적용하여 각각의 부품을 테스트하는 과정은 훨씬 어려워지고 있다. 복잡한 SoCs와 SiPs는 전형적인 칩 테스트라기보다 인쇄된 서킷 보드 상에 위치한 부품 테스트에 훨씬 더 가까운 시스템 레벨의 기능적인 테스트를 필요로 한다. 그러나 반도체 산업의 생산 테스트에서도 여전히 고속으로 진행되어야 한다. 실제 신호를 에뮬레이팅 하는 테스트 장비는 이러한 고속 시스템을 위해 전략적으로 더 나은 기능적인 테스트 방법을 제시한다.
에뮬레이션 기반의 ATE, 또는 프로토콜 인지 ATE는 FPGA 기반의 하드웨어와 결합하여 실시간 응답을 제공하고 전통적인 ATE에서 볼 수 있는 표준 핀 전기(Standard Pin Electronics)도 실제로 인터페이싱 할 수 있다. 이것은 더 효율적인 사용법으로 전체 비용을 낮추고 사용자의 디버깅 실력을 개선해 준다. 지난 2007년 10월 미국의 캘리포니아, 산타바바라에서 개최된 국제 테스트 컨퍼런스에 참가한 관계자들은 이러한 경향이 향후 몇 년간 계속될 것이라고 전망했다.
아이씨엔 매거진 2008년 02월호