Arm Cortex-R52+, 시간 중요 자동차 설계를 향상시키다

Arm, 자동차 산업의 미래를 위한 혁신적인 실시간 프로세서 공개

차량 전동화 가속화, 소프트웨어 복잡성 증가, 안전 중요성 부각 등 자동차 산업이 직면한 세 가지 주요 과제에 대응하기 위해 Arm이 새로운 실시간 프로세서인 Arm Cortex-R52+를 선보였습니다. 이 프로세서는 자동차 설계자들이 더욱 안전하고 효율적인 미래 모빌리티 솔루션을 개발할 수 있도록 지원하는 데 중점을 두고 있습니다.

최근 자동차 산업은 급격한 변화를 겪고 있습니다. Strategy Analytics에 따르면 2027년까지 전 세계 자동차 판매량의 40%가 부분 또는 완전 전동화될 것으로 예상됩니다. 또한, 차량 내 소프트웨어 복잡성이 증가하고 있으며, 콕핏, 엔진, 섀시, 구동계 등 다양한 기능을 통합적으로 처리하기 위한 컴퓨팅 성능 요구사항도 높아지고 있습니다. 특히, 차량의 전자 부품 중 안전에 치명적인 영향을 미치는 부분의 비중이 커지면서 ISO 26262와 같은 자동차 기능 안전 표준 준수가 필수적이 되었습니다.

실제로 차량에 탑재되는 전자 제어 장치(ECU)의 수는 지속적으로 증가하고 있습니다. 현재 차량 한 대에는 100개 이상의 ECU가 장착될 수 있으며, 프리미엄 자동차 제조사들은 매년 평균 4개의 ECU가 추가되고 있다고 밝히고 있습니다. 이러한 ECU 증가 추세는 더 복잡하고, 비싸며, 무거운 케이블링을 필요로 합니다. 이에 따라 자동차 설계자들은 여러 제어 기능을 고성능 컴퓨팅 능력을 갖춘 소수의 도메인 또는 존 컨트롤러로 통합하는 설계를 모색하고 있습니다.

이러한 통합 설계 환경에서는 여러 애플리케이션이 동일한 컴퓨팅 자원을 공유하게 되므로 가상화 기술의 필요성이 대두됩니다. 특히, 실시간 타이밍 기능을 처리하고 안전 관련 영역을 관리하는 프로세서 코어에 가상화가 적용되고 있습니다. 타이밍에 민감한 시스템이 도메인 및 존 컨트롤러로 통합됨에 따라, 설계자들은 결정론적인 실시간 실행을 유지할 수 있는 능력을 갖춰야 합니다.

Arm은 이러한 진화하는 자동차 설계 요구사항을 충족시키기 위해 자동차 컴퓨팅 제품에 대한 투자를 지속적으로 확대해 왔습니다. 2020년에는 Arm Mali-C71AE와 같은 차세대 CPU, GPU, 이미지 신호 프로세서를 출시했으며, 이는 ISO 26262 / ASIL B 및 ASIL D, 그리고 산업용 애플리케이션의 IEC 61508 SIL 2 및 SIL 3 무결성 요구사항을 충족하도록 설계되었습니다.

Arm의 Cortex-R 시리즈 실시간 프로세서는 이러한 자동차 설계 발전의 핵심적인 역할을 해왔습니다. 2021년 2월에 발표된 Arm Cortex-R52+ 프로세서는 Cortex-R 시리즈의 최신 제품으로, 기능 안전 요구사항을 갖춘 실시간 애플리케이션을 위한 구성 가능성을 향상시켰습니다. 이는 ECU 통합이 가속화되는 상황에서 더욱 중요해지고 있습니다. 가상 ECU가 보편화됨에 따라, 이러한 가상 임베디드 애플리케이션 간의 엄격한 분리를 제공할 수 있는 검증된 임베디드 실시간 기술의 지원이 필요합니다.

Arm Safety Ready 포트폴리오의 일환으로, Cortex-R52+는 이기종 SoC 내에 통합된 안전 영역(safety island)의 요구사항을 충족하는 데 적합하며, ADAS 및 콕핏 컨트롤러를 포함한 다양한 애플리케이션에 사용될 수 있습니다. 이 IP는 최고 수준의 자동차 기능 안전 무결성을 위해 단일 클러스터 내에서 최대 4쌍의 잠금-단계(locked-stepped) CPU 멀티프로세서 구성을 지원하거나, 더 높은 컴퓨팅 성능이 요구될 경우 8개의 CPU로 분할하여 사용할 수 있습니다.

Cortex-R52+는 세 가지 핵심 기반 위에 구축되었습니다. 첫째, 하드웨어 지원 소프트웨어 분리는 개발자가 소프트웨어 기능이 서로 간섭하지 않도록 보장하는 것을 용이하게 합니다. 안전 관련 작업의 경우, 인증이 필요한 코드의 양을 줄여 시간, 비용 및 노력을 절감할 수 있습니다. 둘째, 가상화 기능을 통해 개발자는 단일 CPU 내에서 여러 운영 체제를 사용하는 애플리케이션을 통합할 수 있습니다. 이는 앞서 언급한 ECU 수 증가 없이 기능 추가를 용이하게 합니다. 셋째, 고성능 멀티코어 Cortex-R52+ CPU 클러스터는 최저 Cortex-R 지연 시간으로 결정론적 시스템을 위한 실시간 응답성을 제공합니다.

Cortex-R52와 마찬가지로, Cortex-R52+는 ISO 26262 ASIL D까지, 그리고 시스템적 오류 방지 및 랜덤 하드웨어 결함 커버리지를 위한 IEC 61508 SIL 3까지 독립적으로 평가 및 인증될 예정입니다.

Arm Cortex-R52+는 자동차 제조사들이 견고하고 안전하며 보안이 강화된 기반 위에 구축할 수 있도록 지원합니다. Arm의 자동차 설계 비전의 핵심 원칙은 안전이 견고한 기반 위에 구축되어야 한다는 것이며, Cortex-R52+의 도입은 향상된 안전성, 유연성 및 실시간 성능 기능을 통해 이러한 기반을 강화합니다.

Arm은 소프트웨어 테스트 라이브러리(STL), 기능 안전 런타임 시스템(FuSa RTS) 및 기능 안전용 Arm 컴파일러와 같은 개발 도구를 포함한 소프트웨어뿐만 아니라, 소프트 실리콘 IP 및 안전 패키지를 포함하는 Arm Safety Ready 포트폴리오에 대한 개발을 지속하고 있습니다. 이러한 솔루션은 하드웨어 제품 생성 이상의 가치를 제공하며, 안전하고 신뢰할 수 있는 시스템의 배포 경로를 단축하는 동시에 소프트웨어 개발 및 검증을 중요하게 가속화합니다.

더욱 안전한 운전 환경을 조성하는 데 있어 우리의 과제는 설계자와 개발자가 더 발전되고, 기능적으로 안전하며, 보안이 강화되고, 비용 효율적인 솔루션을 더 빠르고 효율적으로 제공할 수 있도록 지원하는 것입니다. 이는 모빌리티 역사상 현재 시점에서 매우 흥미로운 도전 과제 중 하나이며, Arm은 이를 해결해 나갈 것입니다.