ASIC
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1. 개요[편집]
ASIC(Application-Specific Integrated Circuit) 또는 ASICs(application-specific integrated circuit chips)는 특정 목적을 위해 설계된 집적 회로(Integrated Circuit, IC)이다. 한국어로는 보통 주문형 반도체라고 부른다.
2. 상세[편집]
7400 시리즈 TTL이나 4000 시리즈 CMOS가 대표적인 초창기의 집적 회로는 일정 기능을 가진 칩을 대량으로 양산하는 식으로 제작되었다. 이런 칩들은 칩 하나하나마다 기능이 딱딱 정해져 있었다. 그래서 기업에서 원하는 기능이 없는 경우도 있었고, 보통 이럴 때는 각 칩을 조합해서 원하는 회로를 만들었다. 문제는 이렇게 했을 때 기판이 커지고 칩이 많아짐에 따라 전력 소모도 늘어나는 관계로 이를 해결하기 위해 아예 자기가 원하는 기능을 탑재하는 칩을 주문하기에 이르렀고, 기술의 발전 덕분에 반도체 업체가 이를 수용할 수 있게 되었다. 게이트 어레이 등이 개발된 것도 있고 HDL(반도체를 프로그래밍하는 언어)등이 생겨서 문서화 하기도 쉬워진 것도 있다. ASIC로 인해서 본격적인 주문형 반도체 시장이 열렸다.
주문자가 원하는 기능만 최소한으로 박아 넣은 관계로 주문자가 원하는 수준의 퍼포먼스를 내면서 가장 작고 전력소모도 적게 만들 수 있다. 이는 DSP 같은 것, 특히 네트워크 장비처럼 초당 패킷처리만 수 페타바이트 하는 물건들처럼 아주 극단적으로 빠른 속도를 필요로 하거나, 위성같이 전력 문제에 민감한 기기나 암호화폐 채굴처럼 전성비에 목을 맬 수 밖에 없는 일처럼 최적의 전성비를 달성해야 되는 경우나, 최소한의 크기에 맞춰야 되는 경우(SoC)에 자주 쓰였다.
다만 모든 물건이 기본적으로 많이 찍어내면 가격이 내려가는 구조라서 주문형 반도체는 기본적으로 매우 비싼 물건이다. 개발 시간이 오래 걸리는 문제도 있지만 기본적으로 수요자의 목적에 맞춘 칩이라서 수요가 한정되어서 대량생산으로 가격을 떨구기 매우 힘들다. 그래서 일반적인 소비자들이 감당할 수준하고는 거리가 멀다. 게다가 생산 과정에서 설계에 결함이 발생되면 기존에 생산한 칩들은 수정이 불가능하니 폐기해야 된다. 이 때문에 ASIC 칩을 생산하기 전에 CPLD나 FPGA로 설계를 검증해보고 생산에 들어간다. 물론 대다수의 칩이 설계부터 잘못되었다면 폐기해야 되지만 멜트다운 버그 때처럼 소프트웨어적으로 메꾸거나 칩의 일부분을 봉인하는 형식으로 재활용할 수 있는 경우도 많다.
이 때문에 정부처럼 정말 돈이 넘쳐나는 집단이거나, 빠른 처리 속도의 칩이 필요하거나, SoC나 암호화폐 전용 채굴기처럼 ASIC을 대량 생산해서 손익분기점을 넘길 수 있는 업체에서 사용된다. ASIC 설계에 사용되는 HDL은 미국 국방부에서 군용 장비에 쓰이는 ASIC을 문서화하기 위해 나온 언어이고 옐브루스 프로세서 같이 순수한 노가다로써 ASIC을 설계한 곳도 있다.
다만 기술의 발전으로 ASIC 설계만 전문으로 하는 기업들 또한 존재하며 아예 ASIC설계에 써먹을수 있는 IP등을 미리 만들어 놓고 바로 활용하게 만들어 놓은 회사들이 많아지고 있어서 ASIC 설계 난이도와 제작 난이도는 과거에 비하면 상대적으로 낮아지고 있는 중이다. 현재 반도체 생산의 효율화를 위해 반도체 설계플랫폼을 만드는 회사들이 등장하고 있다. 물론 과거에 비해서라는 것이지 현대의 최신 기술을 반영해 만드는 초고성능 ASIC은 여전히 비싼 영역에 들어간다.
3. 주요 산업[편집]
인공위성, AXIS 등이있다.
3.1. 데이터 센터[편집]
클라우드 빅3 업체인 아마존 웹 서비스, Microsoft Azure, 구글 클라우드 플랫폼의 서버 운영에 쓰인다. 브로드컴과 마벨 테크놀로지 등이 주요 설계 기업.
3.2. 인공지능 가속기[편집]
2020년대 들어서는 구글, 테슬라 등의 기존 GPGPU, GPU 고객사들이 칩 자립화에 들어가면서 인공지능 가속기 용도로 딥러닝 학습에 쓰이고 있다.
3.3. 블록체인 연산[편집]
GPGPU, GPU와 FPGA를 넘어 2010년대 중반부터 비트코인 블록들을 연결하는 채굴 행위를 목적으로 연산 작업에 압도적으로 많이 쓰인다. 강력한 채굴 능력 덕분에 채굴에 뛰어드는 사람들에게 알려지게 되었고 덕분에 그래픽 카드와 더불어 ASIC 마이너도 구하기 힘든 상황이다. 다만 알트코인들은 효율성 문제로 GPU를 더 많이 쓰는 경우가 많다.
4. 관련 문서[편집]
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