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Vivado·Python 기반 FPGA·NPU·CPU 설계환경 구축

본 강좌는 FPGA 및 NPU 설계 실습에 필요한 AMD Vivado와 Python 개발환경을 처음부터 직접 구축하는 무료 과정입니다.

1명 이 수강하고 있어요.

난이도 입문

수강기한 무제한

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수강 후 이런걸 얻을 수 있어요

  • AMD Vivado 설치·라이선스 설정·FPGA 보드 등록 및 프로젝트 생성

  • Verilog 기반 간단한 디지털 회로를 설계하고 합성·구현·비트스트림 생성

  • FPGA 보드에 설계를 다운로드하고 동작 결과를 검증하며 오류를 디버깅

  • Anaconda·Jupyter Notebook에서 Python 데이터 분석 및 하드웨어 검증 환경 구축

  • FPGA와 Python을 연동한 실습 프로젝트를 완성하고 NPU 설계 확장 기반 마련

FPGA·NPU 설계의 첫걸음, 개발환경부터 준비하세요!

AMD Vivado와 Python 설치부터 FPGA 실습 준비까지, 무료로 시작하는 반도체 설계 교육!

FPGA와 AI 반도체 설계를 배우고 싶지만, 개발 도구 설치부터 막막하셨나요?

본 강좌는 FPGA 및 NPU 설계 실습에 필요한 AMD Vivado와 Python 개발환경을 처음부터 직접 구축하는 무료 입문 과정입니다. 복잡한 이론보다는 실제 설치 화면을 중심으로 설명하여, 초보자도 영상을 따라 하면서 실습환경을 준비할 수 있도록 구성했습니다.


이 강좌에서 배우는 내용

① FPGA 설계환경 구축 — AMD Vivado

  • AMD Vivado 다운로드 및 설치

  • Vivado ML Standard 설정

  • Digilent Arty S7-25 FPGA 보드 등록

  • 첫 FPGA 프로젝트 생성 및 개발환경 확인

② Python 개발환경 구축 — Anaconda & Jupyter Notebook

  • Python, Anaconda, Jupyter Notebook의 기본 개념

  • Anaconda 설치 및 Jupyter Notebook 실행

  • NumPy·Matplotlib을 활용한 기초 연산과 그래프 실습

  • FPGA·NPU 개발에서 Python이 활용되는 과정 이해



어디에 활용할 수 있나요?

구축한 개발환경은 다음과 같은 반도체 설계 및 실습 분야에서 활용할 수 있습니다.

  • 디지털 회로 설계: Verilog HDL을 이용한 논리회로 설계 및 시뮬레이션

  • FPGA 하드웨어 구현: 설계한 디지털 회로를 실제 FPGA 보드에서 검증

  • RISC-V CPU 설계: 프로세서 아키텍처 설계 및 FPGA 구현

  • AI NPU 설계: 신경망 연산을 위한 데이터 준비, 하드웨어 구현 및 결과 검증

  • Python 기반 검증: 수치 연산, 데이터 시각화 및 FPGA 연산 결과 비교


왜 이 강좌를 만들었을까요?

FPGA와 AI 반도체 설계 교육에서 처음 마주하는 어려움 중 하나는 개발환경 구축입니다.

본격적인 회로 설계에 집중할 수 있도록, Semiconductor School의 FPGA·NPU 교육과정에서 공통으로 사용하는 설치 및 환경 설정 내용을 별도의 무료 강좌로 구성했습니다.

30년간의 삼성전자 반도체 실무 경험과 대학에서의 반도체 설계 교육 경험을 바탕으로, 실제 실습에 필요한 내용을 중심으로 준비했습니다.


이런 분들께 추천합니다

  • FPGA와 AI 반도체 설계를 처음 시작하는 학습자

  • Semiconductor School의 FPGA·NPU 교육과정 수강생

  • Vivado와 Python 개발환경을 새롭게 설치하거나 재설정하려는 분

  • 대학에서 디지털 회로 및 반도체 설계 실습을 준비하는 학생

  • RISC-V CPU 및 AI NPU 하드웨어 구현에 관심 있는 학습자

별도의 FPGA 보드 없이도 개발 도구 설치와 기본 환경 설정 과정을 학습할 수 있습니다. 실제 하드웨어 실습을 시작하기 전에 필요한 프로그램을 미리 준비하고, 설치 과정에서 발생할 수 있는 시행착오를 줄이는 데 도움이 됩니다.


수강 후에는?

AMD Vivado와 Python 개발환경을 갖추고, FPGA 및 AI NPU 설계 실습을 시작할 준비를 마칠 수 있습니다.

본 강좌는 Semiconductor School의 FPGA·NPU 유료 교육과정과 연계되는 공통 사전 준비 과정이며, 해당 교육과정을 수강하지 않더라도 누구나 무료로 학습할 수 있습니다.

개발환경 준비부터 시작해 보세요. 실제 FPGA 설계와 AI 반도체 구현으로 나아가는 첫걸음입니다.

Semiconductor School | EdgeChipLab

이런 분들께
추천드려요

학습 대상은
누구일까요?

  • Vivado와 FPGA 실습을 처음 시작하지만 설치·보드 설정에 어려움을 겪는 입문자

  • Verilog 디지털 회로와 RISC-V·NPU 설계를 직접 검증해 보고 싶은 전공 학생

  • FPGA 프로젝트의 합성·구현·디버깅 과정을 체계적으로 익히려는 중급 학습자

  • Python과 Jupyter Notebook을 활용해 하드웨어 테스트 및 결과 분석을 자동화하려는 엔지니어

선수 지식,
필요할까요?

  • Windows 운영체제 기본 사용 능력 및 프로그램 설치 경험

  • 컴퓨터 하드웨어 또는 디지털 회로에 대한 기초적인 이해

  • 프로그래밍 언어 학습 의지 (Python 사전 지식 불필요)

안녕하세요
EdgeChipLab입니다.

커리어인증

AI 반도체를 FPGA로 직접 설계하고 구현합니다

현직 대학교수로서 시스템 반도체 산업 30년의 경험과 AI 반도체 연구·교육 노하우를 담았습니다.

삼성전자 DS부문 시스템반도체 연구원을 시작으로 영국 및 독일법인 Director, 시스템 LSI 마케팅·영업 그룹장을 거쳐 현재 반도체 공학을 교육하는 교수가 직접 설계하고 FPGA에서 검증한 실전형 커리큘럼입니다.

단순히 FPGA 사용법을 배우는 교육이 아닙니다.
AI 알고리즘을 이해하고 → NPU와 CPU를 RTL로 직접 설계하고 → FPGA에 구현하고 → 실제 하드웨어에서 검증하여 → 궁극적으로 AI SoC까지 확장하는 과정을 지향합니다.

AI Algorithm → RTL Design → FPGA Implementation → Bit-True Verification → AI SoC

 

이론을 넘어 실제 AI 하드웨어 구현으로

흩어진 단편적인 지식만으로는 시스템 수준의 AI 반도체 설계 역량에 도달하기 어렵습니다.

수강생은 완성된 블랙박스 IP를 사용하는 데 머무르지 않습니다. AI NPU와 RISC-V CPU를 직접 설계하고, 메모리와 주변장치를 통합하며, 최종적으로 자신만의 AI SoC를 구축할 수 있는 시스템 설계 역량을 단계적으로 갖추는 것을 목표로 합니다.

트랜지스터와 디지털 회로의 기초에서 시작하여 FPGA, CPU, NPU를 거쳐 Transformer와 LLM 가속 하드웨어까지 연결합니다.

 

연구 결과를 실제 FPGA 하드웨어로 검증합니다.

눈으로만 보는 강의가 아닙니다. 이론이나 단순한 시뮬레이션에서 끝내지 않고, 직접 설계한 AI 반도체 회로를 실제 FPGA에서 동작시키고 Python 모델과 RTL 결과가 1비트까지 일치하는 Bit-True 검증을 수행합니다.

강사의 AI 반도체·FPGA·RISC-V 관련 KCI 등재 논문 4편을 포함한 연구 결과도 교육 콘텐츠와 연결하여, 연구에서 검증한 기술을 실제 설계와 FPGA 구현으로 이어갑니다.

자체 개발한 RISC-V CPU를 비롯하여 이미지 학습용 Python 코드와 Verilog RTL 등 실습에 필요한 소스 코드를 공개합니다.

보급형 Arty S7-25 FPGA 보드와 무료 Vivado 설계 도구를 중심으로 구성하여, 학습자가 직접 설계하고 구현하고 검증하는 전 과정을 재현할 수 있도록 하였습니다.

또한 Zybo Z7을 포함한 Digilent사 FPGA 보드에서도 사용 가능합니다. XDC 핀 매핑(보드)과 클럭 분주 파라미터(RTL)를 보드에 맞게 수정하시면 됩니다.

'FPGA로 만드는 MNIST NPU'강의는 XDC 핀 매핑만 수정하면 되며, OLED와 Camera를 사용하는 강의는 클럭 분주 파라미터(RTL)를 수정해야 합니다.

→강의 실습은 Arty S7의 100 MHz 입력 클럭을 기준으로 분주 파라미터가 설정되어 있습니다. 다른 보드는 입력 클럭이 다르므로(예: Zybo Z7은 125 MHz), 목표 주파수가 동일하게 나오도록 분주 값을 다시 계산해 주셔야 합니다. 이 부분을 놓치면 화면이나 영상이 정상적으로 출력되지 않는데, 코드 오류로 오해하기 쉬우므로 확인해 주시기 바랍니다.

 

단절 없는 풀스택 로드맵 : 기초부터 mini LLM 가속기까지

모든 강의는 독립된 파편이 아닌, 하나의 거대한 시스템을 완성해 가는 여정입니다.

  • Step 1: AI 이론 및 이미지 처리 기초 (Machine Learning 포함)

  • Step 2: AI 가속기(NPU) 설계 및 검증 (Machine Learning 포함)

  • Step 3: RISC-V CPU 설계 및 시스템 통합

  • Step 4: 고급 AI SoC 구현 및 mini LLM 가속 플랫폼으로의 확장 (지속적인 콘텐츠 업데이트)

     

 

객관적 검증 지표

본 과정의 모든 설계 결과물은 글로벌 표준과 학계의 엄격한 검증을 거쳤습니다.

  • RISC-V 아키텍처 검증: 자체 개발 RISC-V CPU, 국제재단 공식 컴플라이언스 테스트(ACT) 통과 및 소스 코드 공개 (GitHub)

  • 학술적 권위: 단독 저자 학술논문 4편 (KCI A등급 저명학술 등재지 IJIBC)

  • 글로벌 인정: 글로벌 Amazon 기술 서적 4편 출간 (베스트셀러 1위 달성)


    출판서적: Roger Kim: books, biography, latest update

  • 실제 동작 검증 완료: RV32I CPU, NPU, 비전 시스템, GPS, Transformer, AURA-Edge SoC 등 핵심 IP의 Arty S7 환경 완벽 동작

     

도전하십시오. 직접 코드를 보드에 올리고, 결과를 확인하는 이 과정이 끝날 때쯤, 여러분은 이전과는 완전히 다른 시야를 가진 하드웨어 엔지니어로 레벨업해 있을 것입니다.

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커리큘럼

전체

3개 ∙ (32분)

강의 게시일: 
마지막 업데이트일: 

수강평

아직 충분한 평가를 받지 못한 강의입니다.
모두에게 도움이 되는 수강평의 주인공이 되어주세요!

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