Arm, 차량 내 컴퓨팅의 미래를 위한 역대 가장 광범위한 자동차 강화 IP 포트폴리오 설계

Arm, 자동차 산업 혁신 이끌 신규 프로세서 및 솔루션 공개 자동차 산업이 전례 없는 변화와 혁신을 겪고 있습니다. 미래의 자동차는 단순히 이동 수단을 넘어 '바퀴 달린 컴퓨터'로서, 인간이 소유하는 가장 복잡한 기술 기기가 되고 있습니다. 이러한 변화의 중심에는 인공지능(AI)의 확산과 소프트웨어 중심 차량(SDV)을 정의하는 소프트웨어의 기하급수적인 성장이 있습니다. 이에 따라 자동차 산업은 새로운 수준의 성능, 효율성, 안전 및 보안을 요구하고 있습니다. Arm은 이러한 요구에 부응하고 자동차 개발 및 배포를 가속화하기 위해, 즉시 활용 가능한 하드웨어 및 소프트웨어 지원을 제공하는 새로운 솔루션을 선보입니다. 특히 AI 가속 기능을 갖춘 맞춤형 자동차 컴퓨팅을 제공하는 최첨단 프로세서 제품군을 새롭게 출시합니다. 이는 Arm Automotive Enhanced (AE) IP 포트폴리오를 전례 없는 규모로 확장하며, 전 세계 자동차 시스템 온 칩(SoC) 설계자들에게 탁월한 성능, 저전력, 안전, 보안, 확장성 및 유연성을 제공합니다. 이번에 추가된 Arm AE IP 포트폴리오에는 자동차 시장을 위해 특별히 설계된 기능을 갖춘 새로운 서버급 Neoverse CPU, 두 개의 새로운 Armv9 A-클래스 CPU, 새로운 R-클래스 CPU 및 새로운 이미지 신호 프로세서(ISP)가 포함됩니다. 또한, 광범위한 SoC 솔루션을 위한 Interconnect, Generic Interrupt Controller (GIC), 메모리 관리 장치(MMU)와 같은 핵심 시스템 IP도 제공합니다. 이러한 제품들은 Marvell, MediaTek, NVIDIA, NXP, Renesas, Telechips, Texas Instruments 등 선도적인 자동차 파트너들이 다음과 같은 다양한 컴퓨팅 시스템, 기술 및 장치를 개발할 수 있도록 지원합니다. * 존(Zonal) 컨트롤러 * 디지털 콕핏 및 차량 내 인포테인먼트(IVI) 시스템 * 첨단 운전자 지원 시스템(ADAS) * AI 혁명으로 가능해진 자율 주행 시스템 Arm은 또한 자동차 설계용 Arm Compute Subsystems (CSS) 로드맵에 투자하여 차량 내 컴퓨팅 수요 증가에 대응하고, 파트너들이 더욱 빠르고 민첩하게 움직이며 총 소유 비용(TCO)을 절감할 수 있도록 지원할 계획입니다. 새로운 Arm AE IP를 지원하기 위해 Arm과 파트너들은 특정 차량 기능을 위한 다양한 가상 플랫폼을 발표했습니다. 이 중 일부는 이미 사용 가능하며, 가상 프로토타이핑을 위한 즉시 사용 가능한 설계로 파트너들이 차량 개발에 쉽게 적용하거나 개별 요구에 맞게 맞춤 설정할 수 있습니다. 또한, 다양한 SDV 애플리케이션을 위한 광범위한 자동차 파트너들의 풀 스택 소프트웨어 솔루션도 함께 제공됩니다. 이러한 포괄적인 지원 패키지는 자동차 엔지니어 및 개발자가 실리콘 생산을 기다릴 필요 없이 Arm AE IP 포트폴리오를 사용하여 컴퓨팅 솔루션을 혁신하고 구축하는 것을 더 쉽고 빠르게 만들어, 자동차 개발 주기를 최대 2년까지 단축합니다. 다양한 사용 사례를 위한 최적화되고 확장 가능한 자동차 컴퓨팅 Arm은 2020년 Cortex-A78AE 및 Cortex-A65AE CPU를 출시했으며, 이들은 자동차 산업 전반에 걸쳐 널리 채택되어 현재 25개 이상의 활성 설계를 진행 중입니다. Cortex-A78AE는 다양한 자동차 컴퓨팅 사용 사례에 적용되고 있으며, 이 중 일부는 이미 차량 양산에 적용되기 시작했습니다. 이러한 성공을 바탕으로 Arm은 주요 파트너들과 협력하여 향후 CPU 설계에 대한 요구 사항을 파악했습니다. 파트너들은 차량 내에서 더 많은 컴퓨팅 성능과 더 높은 수준의 성능을 요구하고 있으며, 동시에 더 빠른 시장 출시, 더 나은 TCO 및 소프트웨어 투자 재사용을 위한 더 큰 유연성을 필요로 합니다. Arm Neoverse 기술이 서버 시장의 이러한 요구 사항을 충족하고 있다는 점에 착안하여, Arm은 자동차 시장에 특화된 기능을 갖춘 새로운 CPU를 Arm AE IP 제품 라인에 통합하기로 결정했습니다. Arm Neoverse V3AE Arm Neoverse V3AE는 최고 수준의 단일 스레드 성능을 요구하는 고성능 ADAS 및 자율 주행과 같은 사용 사례를 위해 설계되었습니다. 엔지니어링 팀은 기능 안전을 목표로 하는 애플리케이션에 사용할 수 있도록 일시적 오류 보호(TFP)와 같은 핵심 AE 기능을 Neoverse V3 설계에 추가했습니다. Neoverse V3AE는 차량 내 컴퓨팅 수요 증가에 대응하기 위해 최신 클라우드 및 데이터 센터 설계에 사용되는 것과 동일한 CPU 성능 및 ISA를 채택했습니다. 이를 통해 자동차 파트너들은 클라우드 컴퓨팅 리소스를 전체 소프트웨어 검증의 일부로 활용할 수 있으며, 현재 클라우드에서 사용되는 ISA와 차세대 SDV에 탑재될 ISA가 동일하다는 이점을 누릴 수 있습니다. 또한, 다양한 SDV 사용 사례에 대해 성능과 전력 효율성의 균형을 제공하는 두 개의 새로운 Arm AE A-클래스 CPU를 출시합니다. A-클래스 CPU와 Neoverse V3AE는 자동차 산업 최초로 Armv9-A 아키텍처를 기반으로 하여, 내장된 보안 기능과 AI에서 등장하는 광범위한 데이터 유형에 대한 향상된 컴퓨팅 기능을 활용할 수 있습니다. Arm Cortex-A720AE Arm Cortex-A720AE는 ADAS, 디지털 콕핏 및 IVI와 같이 더 높은 성능과 향상된 전력 효율성의 균형을 요구하는 사용 사례를 목표로 합니다. 엔지니어링 팀은 Cortex-A720 CPU의 "빅(big)" 코어에 향상된 분할 잠금(enhanced split-lock), 선택적 TFP 및 향상된 소프트웨어 테스트 라이브러리(STLs)와 같은 핵심 AE 기능을 추가했습니다. Cortex-A720은 스마트폰과 같은 가장 널리 사용되는 소비자 기기의 많은 SoC에서 "주력" 코어로 사용되며, 이전 세대 Cortex-A78AE에 비해 상당한 지속 성능 향상(동일한 전력 예산 내에서 더 높은 성능)을 제공합니다. 포인트 클라우드 변환 및 버드아이 뷰 구성과 같은 인지 벤치마크에서 Cortex-A78AE에서 Cortex-A720AE로 자동차 관련 워크로드를 이동했을 때 30%의 성능 향상을 확인했습니다. 이는 파트너들과 협력하여 주요 자동차 워크로드에 대한 성능의 의미를 파악한 결과입니다. Arm Cortex-A520AE Arm Cortex-A520AE는 컴퓨팅 워크로드를 가능한 한 효율적으로 처리하는 데 점점 더 중점을 두는 다양한 자동차 사용 사례를 목표로 합니다. 이는 특히 ADAS 사용 사례에서 낮은 전력으로 최적화되는 알려진 비전 처리 요구 사항과 관련이 있습니다. "리틀(LITTLE)" 코어인 Cortex-A520AE는 이기종 SoC(빅 및 리틀 코어의 혼합) 또는 주 프로세서로서 중요한 역할을 수행하며, 이전 CPU 설계의 빅 코어 워크로드를 달성할 수 있습니다. Arm의 DynamIQ Shared Unit (DSU-120AE)의 새로운 AE 버전을 통해 CPU 클러스터 구성에서 Cortex-A720AE와 Cortex-A520AE를 페어링하면, 더 다양하고 유연하며 확장 가능한 이기종 SoC 설계를 가능하게 합니다. DSU-120AE는 클러스터당 최대 14개의 코어와 Cortex-A720AE 및 Cortex-A520AE 페어의 혼합을 지원합니다. 자동차 실시간 컴퓨팅 애플리케이션 프로세서가 자동차 SoC의 주요 부분을 차지하지만, 차량 제조업체는 자동차 시장에서 매우 중요한 안전 및 실시간 컴퓨팅 요구 사항을 충족해야 합니다. 수년 동안 Arm의 파트너들은 애플리케이션 프로세서와 실시간 코어를 혼합하여 SoC를 설계해 왔습니다. 이러한 실시간 코어는 종종 별도의 안전 섬(safety island)으로 제공되어 애플리케이션 프로세서를 모니터링하고 통신, 시스템 관리, 차량 작동과 같은 실시간 컴퓨팅 작업을 수행할 수 있도록 합니다. 또한, Arm Cortex-R52 및 Cortex-R52+는 20개 이상의 설계가 진행 중인 안전 섬의 자동차 산업 표준이 되었습니다. Arm Cortex-R82AE 오늘, Arm은 실시간 및 안전 처리에 64비트 컴퓨팅을 최초로 도입하는 차세대 Arm Cortex-R82AE를 발표합니다. Cortex-R82AE는 64비트 메모리 공간 내에서 애플리케이션 프로세서 코어와 원활하게 통합되고 상호 작용하는 더 성능이 뛰어난 안전 섬 설계를 가능하게 합니다. 또한, 전통적인 실시간 컴퓨팅 사용 사례와 일부 풍부한 운영 체제(OS) 워크로드도 지원합니다. 미래를 위한 차량 비전 카메라 기반 ADAS 시스템은 다양한 자동차 제조업체에서 널리 채택되었습니다. 단일 카메라 AEB부터 멀티 카메라 L2+ ADAS까지, 비전 시스템은 더 많은 자율 주행 기능을 지속적으로 추가하면서 차량을 더욱 안전하게 만들고 있습니다. Arm은 ISP 개발에서 광범위한 경험을 보유하고 있으며, 현재 세대의 Arm Mali-C71AE 및 Mali-C78AE ISP를 사용하는 수백만 대의 차량이 도로를 달리고 있습니다. 최신 ISP인 Arm Mali-C720AE는 "인간 비전"과 컴퓨터 비전(CV)으로 광범위하게 분류되는 비전 시스템의 다양한 사용 사례에 대한 장기 연구 프로젝트의 결과입니다. 인간 비전은 종종 생생하고 사실적인 색상, 선명한 가장자리 및 보정된 픽셀 오류를 의미하는 사람의 시각 요구 사항에 적합한 이미지를 처리하는 카메라 시스템을 반영합니다. 그러나 CV 알고리즘은 입력 데이터를 완전히 다르게 처리합니다. 이는 현재 이미지가 종종 별도의 ISP를 통해 또는 ISP를 순차적으로 재프로그래밍하여 처리된다는 것을 의미합니다. Arm Mali-C720AE Mali-C720AE는 인간 비전 및 CV 사용 사례 모두에 대해 다르게 조정될 수 있는 여러 병렬 파이프라인을 가능하게 함으로써 이러한 문제를 해결합니다. 이는 이미지 처리 시간을 단축하여 컴퓨팅 시스템의 전반적인 반응 시간을 가속화합니다. 이러한 다중 ISP 파이프라인은 메모리 사용량도 줄여 SoC 전력 및 면적을 절약합니다. 또한, Mali-C720AE는 기능 안전을 저해하지 않으면서 특정 파트너 요구 사항에 대한 면적과 이미지 처리 요구 사항의 균형을 맞추기 위해 처리 블록을 추가하거나 제거할 수 있는 유연성을 제공합니다. 마지막으로, 차별화 가능한 ISP 모델을 통해 Arm의 자동차 파트너는 CV 기반 애플리케이션에 대한 이미지 품질을 더 빠르고 비용 효율적으로, 그리고 더 높은 수준의 성능으로 조정할 수 있습니다. 차별화 가능하고 가속화된 ISP 모델은 독립 소프트웨어 제품으로 제공되어 소프트웨어 개발을 지원합니다.