반도체는 그 동안 눈부신 발전을 이룩했습니다. 하지만 최근에는 매 공정 노드마다 복잡성이 기하급수적으로 증가하고 있습니다. 3nm 이하 초미세 공정에서는 공정 한계와 설계 복잡도가 맞물려 기존의 설계 방식만으로는 효율적인 칩 개발이 어려워졌습니다. 이러한 난제를 해결하기 위한 핵심 키워드가 바로 EDA(Electronic Design Automation)와 DTCO(Design-Technology Co-Optimization)의 결합입니다.
EDA는 반도체 설계 자동화를 위한 툴과 알고리즘을 의미하며, DTCO는 설계와 공정을 동시에 최적화하는 전략적 접근법입니다. 두 기술이 융합되면 반도체 개발 과정에서의 시간(Time-to-Market), 비용, 성능(PPA: Power, Performance, Area) 모두를 개선할 수 있습니다.
DTCO의 필요성과 EDA의 역할
기존 반도체 개발은 공정팀이 트랜지스터 구조를 개발하고, 설계팀이 공정 기술을 바탕으로 회로를 구현하는 순차적 프로세스를 따랐습니다. 그러나 미세공정이 3D 구조로 복잡해지면서 공정 변경이 설계 성능에 미치는 영향이 커졌고, 이제는 공정과 설계가 병렬적으로 최적화되어야 합니다.
이때 중요한 역할을 하는 것이 바로 EDA 툴입니다. Synopsys와 Cadence 같은 글로벌 EDA 기업들은 공정 데이터를 반영한 공정-설계 통합 시뮬레이션 환경을 구축해, 설계자가 초기 단계에서부터 공정 한계를 고려할 수 있도록 지원하고 있습니다. TCAD 기반 시뮬레이션, 물리적 레이아웃 검증, 전력 분석 등 EDA 기술은 DTCO의 실현을 위한 핵심 인프라로 작용합니다.
Synopsys – AI기반 DTCO 플랫폼으로 미래를 선도
Synopsys는 DTCO 환경에서의 설계 자동화를 가속화하기 위해 AI와 머신러닝 기반의 EDA 플랫폼을 적극 도입하고 있습니다. 대표적으로 Synopsys DSO.ai(Design Space Optimization AI)는 수백만 개의 설계 파라미터를 자동 탐색해 최적의 PPA 조합을 찾아주는 혁신적 솔루션입니다.
이 기술은 공정 데이터와 연계되어, GAA(Gate-All-Around)나 CFET(Complementary FET) 같은 차세대 트랜지스터 구조에서도 최적화된 설계 결과를 도출할 수 있도록 하고 있습니다. Synopsys는 이를 통해 DTCO의 궁극적인 목표인 설계-공정 통합 최적화(Design-Process Co-Development)를 현실화하고 있습니다.
Cadence – 시스템 수준의 DTCO 확장
Cadence는 DTCO의 개념을 회로 설계를 넘어 시스템 수준(System-Level) DTCO로 확장하고 있습니다. Cadence의 Virtuoso Design Platform과 Innovus Implementation System은 공정 노드별 설계 데이터를 통합 관리하며, 3D IC 및 칩렛(chiplet) 설계에서도 효율적인 최적화를 제공합니다.
특히 Cadence는 클라우드 기반 시뮬레이션 환경을 통해 설계자와 공정 엔지니어 간의 협업을 강화하려고 하고 있습니다. 이를 통해 반도체 기업이 빠르게 변화하는 공정 기술을 실시간으로 설계에 반영하고, 개발 기간을 단축할 수 있도록 돕습니다.
EDA-DTCO 융합이 여는 반도체 설계 혁신의 길
EDA와 DTCO의 결합은 단순한 도구의 진화가 아니라, 설계 패러다임의 전환을 의미합니다. 이제 반도체 개발은 ‘설계 이후 공정’이 아니라, ‘설계와 공정의 공진화(Co-Evolution)’가 필수입니다.
Synopsys와 Cadence는 이러한 흐름을 주도하는 EDA업체 이며, AI·클라우드·데이터 기반 기술로 DTCO를 한층 고도화하고 있습니다. 이들의 접근 방식은 반도체 산업 전반의 생산성과 혁신성을 동시에 끌어올리는 원동력이 될 것입니다.
이제 반도체 설계 경쟁은 더 이상 단일 기술의 싸움이 아닙니다. EDA와 DTCO의 융합이 반도체 혁신의 핵심 무대로 자리 잡고 있으며, 이를 선도하는 기업들이 곧 차세대 반도체 시장에서 1등의 자리를 차지하게 될 것입니다.