안녕하세요, 회로설계 멘토 삼코치 입니다:)
질문자분께서 궁금해하신 “디지털 회로설계”와 “하드웨어(HW) 설계”의 차이, 그리고 RTL 설계 관점에서 어떤 구분과 연관성이 있는지를 중심으로 설명드리고, 대학생 시절에 준비해야 할 활동 및 반도체 개발 과정에서 HW설계가 어디에 속하는지도 함께 정리해드릴게요.
먼저 용어부터 정리하겠습니다. 많은 경우 “HW설계”라는 말은 맥락에 따라 의미가 달라질 수 있는데, 좁은 의미에서는 보드 단위의 전자회로 설계(PCB 설계)를 의미하는 경우가 있고, 반대로 넓은 의미에서는 디지털 회로, 아날로그 회로, 전원 회로, IO 회로 등 모든 물리적 하드웨어 회로 설계를 통칭하기도 합니다. 질문자분이 언급하신 유튜브 영상에서 “디지털회로설계”, “아날로그회로설계”, “HW설계”를 나눴다면, 여기서 말하는 HW설계는 보드 단위 시스템 회로 설계, 즉 System Hardware Design (예: PCB 기반 제품 설계)를 의미했을 가능성이 높습니다.
이제 디지털 회로설계와 하드웨어 설계를 비교해서 설명드릴게요.
디지털 회로설계는 RTL 설계를 중심으로 한 SoC 설계, IP 설계, 논리합성(Synthesis), 타이밍 검증(Static Timing Analysis), 기능 검증(Verification) 등이 포함됩니다. 말 그대로 “디지털 논리 회로를 구성하고, 이를 실제로 구현 가능한 게이트 수준까지 내리는 과정”을 다루는 직무이며, 대부분 FPGA나 ASIC 설계로 이어지죠. RTL(Register Transfer Level) 설계를 기반으로 하며 Verilog나 VHDL 같은 HDL 언어를 주로 사용합니다.
반면, HW설계는 일반적으로 SoC 외부의 시스템을 구성하는 PCB 기반의 회로 설계를 의미하며, 여기에는 마이크로프로세서, 메모리, 전원 회로, 인터페이스 회로, 센서, 커넥터 등이 포함됩니다. 이쪽에서는 디지털 신호뿐 아니라 아날로그 신호, 전원 분배, 클럭 신호 품질, 전자기파(EMI/EMC) 고려 등 실제 물리적 회로 수준의 요소들을 다룹니다. 설계 툴은 OrCAD, Altium, Allegro, PADs 같은 회로도/PCB 설계 툴이 주로 쓰입니다.
정리하자면, 디지털 회로설계는 칩 내부를 구성하는 디지털 논리 설계자(논리 레벨)이고, HW설계는 칩 외부를 포함한 전체 시스템 회로 설계자(보드 레벨)라고 보시면 됩니다. RTL 설계는 디지털 회로설계 쪽에서 중심이 되는 작업이며, HW설계에서는 RTL을 직접 작성하지는 않지만, FPGA 구현 시에 간단한 HDL 코드를 다룰 수는 있습니다.
대학교에서의 활동으로 본다면, 디지털 회로설계는 Verilog/VHDL 기반의 RTL 설계 프로젝트, FPGA 보드 실습, 논리 합성 및 시뮬레이션, 타이밍 분석 등을 중심으로 경험을 쌓는 것이 필요합니다. 반면 HW설계 쪽을 준비하려면 아두이노나 STM32 같은 MCU 기반 시스템 회로 설계, 전원 회로 이해, 센서 인터페이스 설계, PCB 제작 경험 등을 쌓는 것이 적합합니다.
질문자분이 제시하신 반도체 개발 플로우 상에서 보면,
디지털 회로설계는 팹리스 단계의 2. SoC/IP 설계에 해당합니다. RTL 설계, 합성, 검증, DFT 등 대부분이 여기 포함됩니다.
반면, HW설계는 팹리스 내에서도 SoC 외부 시스템 설계 혹은 EDA 환경 구축, FPGA 기반 개발보드 제작, 혹은 최종 제품 기획 및 인터페이스 설계 쪽에 속할 수도 있고, OSAT 또는 제품 출시 단계에서의 시스템 테스트 보드 개발 및 신뢰성 평가 시스템 구축과도 연관됩니다.
결론적으로, 디지털 회로설계와 HW설계는 사용하는 언어, 설계 대상, 검증 방법 등에서 분명한 차이가 있으며, 각각 독립된 직무로 존재하지만 SoC 중심 제품 개발에서는 항상 서로 협업하게 되는 연관된 역할이라고 보시면 좋겠습니다.
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