[디지털데일리 김문기 기자] “마이크로컨트롤러유닛(MCU)에 신경망제어유닛(NPU)을 도입하게 되면 엣지 측면에서 데이터를 충분히 활용한 의사결정이 가능하다. 패키지 크기를 줄이면서도 시스템 전반적인 전력 효율성을 높일 수도 있다. 성능뿐만 아니라 비용적인 면에서도 이점이 있다. 실시간 제어에 AI를 접목한 최초 MCU 출시를 계기로 업계가 나아가고자 하는 방향을 제시했다.”

올리비에 모니에 텍사스 인스트루먼트(TI) 산업 애플리케이션용 마이크로컨트롤러 부문 제품 마케팅 매니저는 21일 진행한 신규 MCU 브리핑에서 업계 최초로 실시간 제어 MCU 포트폴리오 중 최초로 NPU를 도입해 엣지 AI 실현이 가능한 MCU 출시와 관련해 이같이 말했다.

모니에 매니저는 “TI는 MCU 분야에서 실시간 제어 기능을 특징으로 한 제품을 25년 이상 고객사에 공급하고 있다”라며, “고객사 요구에 따라 엣지 AI 기능을 추가해 최초 NPU가 도입된 MCU를 내놓게 됐다. 고객사들로부터 엣지 AI를 활용한 예측유지보수 사례가 많아질 것으로 예상하고 있다”고 강조했다.

이날 TI코리아는 신규 실시간 마이크로컨트롤러(MCU) 시리즈 2종을 발표했다. 먼저, TMS320F28P55x 시리즈 C2000 MCU는 신경 처리 장치(NPU)를 통합한 업계 최초의 실시간 MCU 포트폴리오로, 높은 정확도와 짧은 지연 시간으로 결함을 감지할 수 있다. 또 다른 제품인 F29H85x 시리즈는 TI의 새로운 64비트 C29 디지털 신호 프로세서 (DSP) 코어를 기반으로 안전 및 보안 기능을 강화한 고급 아키텍처를 제공한다.

아미카이 론(Amichai Ron) TI 임베디드 프로세싱 분야의 수석 부사장은 "에너지 효율이 높고 더 빠른 의사 결정을 내릴 수 있는 자동차 및 산업용 애플리케이션 설계에 대한 요구가 높아지면서, 확장 가능한 처리 성능과 메모리, 온칩 안전 및 보안 기능에 대한 필요성이 커지고 있다”라며, "새롭게 출시된C2000 포트폴리오가 지원하는 향상된 실시간 제어 및 엣지 AI 성능을 바탕으로 엔지니어들은 보다 복잡한 문제를 해결하고 더욱 높은 수준의 시스템 효율성, 안전성, 지속가능성을 달성하도록 지원할 수 있게 될 것이다"라고 말했다.

◆ ‘엣지 AI’ 활용한 태양광 아크 오류 감지율 ’80→99%’

NPU를 통합한 TI의 새로운 C2000 TMS320F28P55x 시리즈는 실시간 처리로 일관적인 성능을 보장해준다. NPU는 메인 CPU에서 신경 네트워크 모델의 실행을 분리하여 기존의 소프트웨어 구현 방식보다 지연현상을 5~10배 더 낮춰준다.

또한 통합 NPU에서 실행되는 모델은 교육을 통해 다양한 환경을 학습하고 이에 적응하여 시스템이 99% 이상의 정확도로 오류를 감지할 수 있도록 지원한다. TI는 특정 애플리케이션을 위해 최적화되고 테스트를 거친 모델이 포함되어 있는 완전한 AI 툴체인을 제공하고 있어 엔지니어가 경험의 수준과 상관없이 쉽게 AI 모델 개발 프로세스를 완료할 수 있도록 지원한다.

모니에 매니저는 “고객사들이 태양광 아크 오류 감지율이 보다 정확하고 신속했으면 한다는 요청이 있었다”라며, “기존 오류를 발견하고 대응하는 방식은 소프트웨어 솔루션을 많이 활용하고 있었는데 그 정확도가 80% 수준이다. 또한 기존에 MCU와 C2000 두개의 칩으로 하드웨어를 구성했을 때는 복잡성과 비용, 전력이 높아지기도 하거니와 오류를 잡아내는 정확도도 85% 이하였다”라고 설명했다.

이어, “엣지 AI를 탑재한 신규 MCU는 1개의 칩을 활용해 정확도를 99%까지 올릴 수 있으며 복잡성을 줄이고 전력효율성을 달성할 수 있다”고 덧붙였다.

아울러, 엔지니어들은 더 많은 플래시 메모리, 강력한 연산 성능, 고도의 통합 기능을 갖춘 단일 MCU 솔루션을 요구하고 있다. 이러한 요구 사항은 특히 자동차의 경우 개별 솔루션에서 파워트레인 내의 다양한 계산 및 관리 기능을 단일 칩이 처리하는 통합 솔루션으로 전환됨에 따라 더욱 두드러진다. 64비트 아키텍처가 탑재된 TI의 새로운 C29 코어는 C28 코어보다 두 배 이상의 실시간 신호 체인 성능을 제공한다.

포괄적인 진단 및 오류 검사 메커니즘을 갖춘 F29H85x 시리즈는 ASIL D 및 SIL 3 수준의 ISO 26262 및 IEC 61508 자동차 및 산업 안전 표준을 준수하도록 설계됐다. 이 MCU는 하드웨어 보안 모듈을 완전 격리하여 시스템을 무단 접근과 사이버 위협으로부터 보호하는 사이버 보안 기능을 제공한다. 더불어, TI의 독자적인 안전 및 보안 장치는 첨단 메모리 보호 유닛을 사용하여 CPU 작업의 하드웨어 분리를 통한 간섭 없는 상태를 유지하고 실행 중 안전 및 보안을 제공하면서 성능에 영향을 주지 않는다.

메가나 마나바지 차량 애플리케이션용 마이크로컨트롤러 부문 제품 마케팅 매니저는 “에너지 효율성을 높이면서도 빠른 의사결정이 가능해야 한다는 고객사 요청이 많다. 확장 가능한 프로세서 파워, 칩에 올라가 있는 보안 요소 있으면 좋겠다는 의견을 나눈 바 있다”라며, “전기차를 예로 들면 예전에는 별도 개별 파워 트레인 사용했는데, 지금은 통합된 솔루션으로 가고 있다. 하나의 칩을 이용해서 효율성 높이고 전력 밀도도 높이는 솔루션으로 옮겨가는게 현재 트렌드”라고 설명했다.

한편, TMS320F28P550SJ 및 TMS320F28P559SJ-Q1은 현재 사전 생산 수량으로 구매 가능하며, F29H850TU 및 F29H859TU-Q1은 연말부터 구매 가능하다.