ARM, Cortex-R와 차세대 차량

Arm, 자동차 실리콘 설계의 핵심으로 부상…Cortex-R 아키텍처 주목 [서울=뉴스핌] 김민지 기자 = 반도체 설계 자산(IP) 기업 Arm이 자동차 산업에서 고성능 컴퓨팅 솔루션뿐만 아니라 저전력 및 실시간 컴퓨팅 분야에서도 핵심적인 역할을 수행하고 있습니다. 특히 Arm의 Cortex-R 아키텍처와 프로세서 제품군은 소프트웨어 정의 차량(SDV) 시대를 맞아 자동차 실리콘 설계의 필수 요소로 자리매김하고 있습니다. Arm은 자동차 컴퓨팅 분야에서 Cortex-A CPU 제품군과 같은 고성능 IP로 잘 알려져 있습니다. 하지만 자동차 산업에서 동등하게 중요한 것은 저전력 워크로드를 위한 Cortex-M 아키텍처 및 프로세서, 그리고 결정론적 워크로드를 위한 Cortex-R 아키텍처 및 프로세서입니다. 최근 자동차 산업에서는 Cortex-R, 특히 Armv8-R 아키텍처가 고성능 실시간 컴퓨팅 분야의 사실상 표준으로 떠오르고 있습니다. Cortex-R52 및 Cortex-R52+ 프로세서의 다재다능함은 Arm의 자동차 분야 실리콘 파트너들에게 큰 이점으로 작용하고 있으며, 이는 소프트웨어 정의 차량(SDV)의 부상과 맞물려 더욱 중요해지고 있습니다. Cortex-R은 자동차 실리콘 설계를 어떻게 지원할까요? 현재 Armv8-R은 자동차 실리콘 설계에서 두 가지 방식으로 활용됩니다. 첫째, MCU 설계의 주요 컴퓨팅 형태로 사용됩니다. 둘째, 이기종 시스템 온 칩(SoC) 설계의 안전 섬(Safety Islands) 내 실시간 컴퓨팅 인스턴스로 활용됩니다. Cortex-R은 자동차 애플리케이션을 위한 MCU 설계를 어떻게 강화할까요? MCU 설계에 초점을 맞춰보면, STMicroelectronics(STM)는 Stellar MCU 제품군에 최대 6개의 Arm Cortex-R52+ 코어를 탑재했습니다. 이들 코어는 구동계, 섀시, 첨단 운전자 보조 시스템(ADAS)과 같은 영역을 위한 광범위한 '도메인' 컨트롤러에 의존하는 차세대 차량 아키텍처를 지원합니다. 에너지 효율성, 성능, 기능 안전 기능을 결합한 Cortex-R52의 채택은 Stellar MCU가 자율 주행 및 스마트 파워트레인 기능을 현대 SDV에서 현실화하는 데 도움이 되는 까다로운 실시간 및 안전 요구 사항을 충족할 수 있도록 합니다. 한편, NXP의 S32Z 및 S32E 실시간 프로세서 역시 Cortex-R52를 탑재하여 NXP S32 디바이스 제품군 전반에 걸쳐 보다 원활한 소프트웨어 통합을 지원합니다. SDV의 등장으로 소프트웨어 통합 복잡성을 줄이고 보안 및 안전성을 강화하는 것이 전체 자동차 공급망에서 최우선 과제가 되고 있습니다. Cortex-R52는 서로 다른 자동차 컴퓨팅 플랫폼 간의 소프트웨어 재사용을 가능하게 하여 실리콘 공급업체, Tier 1 업체 및 자동차 제조업체의 시간과 비용을 절감합니다. Cortex-R은 자동차 SoC 설계에서 안전 기능을 위해 어떻게 활용될까요? Cortex-R52는 최신 차량의 E/E 아키텍처에 대한 고성능, 보안 및 안전 요구 사항을 지원합니다. 이 때문에 다양한 Arm 파트너들이 차량용 SoC에 Cortex-R52를 통합했으며, 특히 안전 섬의 일부로 활용하고 있습니다. NVIDIA는 차량 내 자율 주행 시스템을 위해 설계된 Orin SoC의 안전 섬에 록스텝(lockstep) 방식의 Cortex-R52 프로세서를 채택했습니다. Renesas는 차량-서버 통신을 위한 R-Car-S4 SoC에 Cortex-R52를 통합했습니다. 최근 CES 2023에서는 엣지 AI 반도체 기업인 Ambarella가 CV3-AD685 자동차 AI 도메인 컨트롤러에 록스텝 방식의 Cortex-R52 프로세서 쌍을 채택했다고 발표했습니다. 다른 자동차 파트너들과 마찬가지로 Ambarella에게도 안전은 중요한 초점 영역이며, CV3-AD685는 칩 레벨에서 ASIL-B, 안전 섬에서는 ASIL-D를 목표로 합니다. 자동차 실리콘 설계에 Cortex-R을 통합하기 위한 모범 사례는 무엇일까요? Arm의 자동차 파트너들이 공개한 이러한 설계 외에도 Cortex-R52 및 Cortex-R52+의 비공개 IP 라이선스 보유자는 20곳 이상이며, 이들 파트너는 해당 IP를 활용하여 추가적인 설계 및 플랫폼 개발을 진행하고 있습니다. Armv8-R 아키텍처 및 프로세서에 대한 높은 관심은 자동차 산업이 이러한 컴퓨팅 요소를 실리콘 설계에 통합하는 방법을 탐구하도록 이끌고 있습니다. 이에 Arm은 Armv8-R 장치 가상화 및 Cortex-R52+ 소프트웨어 통합에 대한 모범 사례를 설명하는 두 개의 백서를 발표하여 관심 있는 모든 당사자를 지원하고 돕고자 합니다. 자동차 산업은 차량 내 실시간 컴퓨팅 요구 사항이 어떻게 진화할지에 대한 더 넓은 고려 사항을 가지고 있습니다. 이는 동료 James Scobie와 제가 ATZ Electronics에 기고한 기사에서 탐구한 내용이며, 진화하는 자동차 EE 아키텍처에 안전하고 확장 가능한 컴퓨팅 기반이 얼마나 중요한지를 설명했습니다. Cortex-R이 실시간 자동차 컴퓨팅을 위한 선호되는 아키텍처 및 IP인 이유는 무엇일까요? SDV의 부상으로 Armv8-R 아키텍처와 Cortex-R52+ 프로세서는 자동차 산업의 필수 제품 라인이 되었습니다. 특히 SDV는 더 큰 컴퓨팅 복잡성과 더 높은 컴퓨팅 워크로드를 주도합니다. Armv8-R 아키텍처와 Cortex-R52 프로세서는 차세대 차량을 제공하는 데 필요한 성능, 효율성, 안전, 보안 및 소프트웨어 요구 사항을 가능하게 합니다. 실시간 컴퓨팅에 있어 Cortex-R은 자동차 산업이 선택하는 기술입니다. Cortex-R52 및 Cortex-R52+ 프로세서에 대한 자세한 정보는 Arm.com에서 확인할 수 있습니다.