마이크로칩테크놀로지는 컴퓨팅 범위를 확장하고 증가하는 임베디드 설계에 대한 요구를 충족하기 위해 PIC64 제품군을 출시했다. 마이크로칩은 MPU용 솔루션에 대한 단일 공급업체로 PIC64 제품군은 실시간 및 애플리케이션 클래스 프로세싱을 모두 필요로 하는 광범위한 시장을 지원하도록 설계됐다.

 

마이크로칩은 8비트, 16비트, 32비트, 64비트 마이크로컨트롤러와 마이크로프로세서를 적극적으로 개발하는 유일한 임베디드 솔루션 제공사다. 이 새로운 제품군 중 최초로 출시되는 PIC64GX MPU는 산업, 자동차, 통신, IoT, 항공우주 및 방위산업 부문을 위한 인텔리전트 엣지 설계를 가능하게 한다. 이에 벤키 나라야난(Venki Narayanan) 마이크로칩 FPGA 사업부 마케팅 디렉터와 PIC64 포트폴리오에 대한 소개와 기술력, 응용 사례에 대해 이야기 나눠봤다. 

 

Q : PIC64 포트폴리오 제품에 대한 소개와 함께, AMP 기능은 애플리케이션에 어떤 이점을 제공하나요?

 

A : 보안 임베디드 비전 및 AI/ML과 같은 컴퓨팅 집약적인 애플리케이션은 전력 효율적인 컴퓨팅의 경계를 넓히며, 동일한 프로세서 서브시스템에서 리눅스 운영 체제 및 실시간 기능과 같은 혼합 임계 애플리케이션의 워크로드를 수행할 수 있어야 합니다. 이러한 애플리케이션은 지능형 엣지에서 고성능, 하드웨어 수준 보안, 보안 부팅 및 안정성을 요구합니다.

 

지능형 엣지 애플리케이션은 이러한 요구사항을 충족하기 위해 비대칭 처리(AMP)라는 개념으로 알려진 동일한 동종 프로세서 클러스터에서 리눅스, 실시간 운영체제(RTOS) 및 베어 메탈을 실행하는 64비트 컴퓨팅 솔루션을 활용할 수 있습니다. 임베디드 시스템 설계자는 출시 기간 단축을 위해 실리콘에서 임베디드 에코시스템에 이르는 포괄적인 엔드투엔드 솔루션을 필요로 합니다. 

 

마이크로칩은 PIC64 포트폴리오를 출시를 통해 임베디드 설계의 증가하는 수요를 충족하기 위해 컴퓨팅 범위를 확장하고 있습니다. 64비트 MPU 포트폴리오를 추가함으로써 로우, 미드, 하이 레인지 컴퓨팅 프로세싱 솔루션을 제공합니다. 마이크로칩을 MPU 단일 벤더 솔루션 제공업체로 만드는 PIC64 제품군은 실시간 처리와 애플리케이션 급 프로세싱을 모두 필요로 하는 광범위한 시장을 지원할 것입니다.

 

신규 제품군 중 가장 먼저 출시될 PIC64GX MPU는 산업, 자동차, 통신, IoT, 항공우주, 방위 부문의 지능형 엣지 설계를 지원합니다. 마이크로칩의 PIC64GX MPU는 AMP와 실시간 결정적 처리 기능을 가진 64 비트 RISC-V 쿼드 코어 프로세서로 미드 레인지 지능형 엣지 컴퓨팅의 요구사항을 충족합니다.

 

PIC64GX는 다양한 운영체제, 빌드 시스템, 드라이버, 오픈소스 및 상용 툴을 지원합니다. PIC64GX는 RISC-V ISA 기반의 미드 레인지 임베디드 컴퓨팅 플랫폼으로, 전력 효율이 높고 리눅스를 지원하는 프로세서입니다. RISC-V 마이크로 아키텍처는 일반적인 비순차적 머신에서 발견되는 멜트 다운 및 스펙터 익스플로잇에 영향을 받지 않는 간단한 5-스테이지 단일 이슈, 순차 파이프 라인이 특징이다. 또한, 유연한 메모리 서브시스템과 일관성을 갖는 5개의 RISC-V 코어가 포함돼 단일, 멀티코어 프로세서 클러스터에서 결정적 실시간 시스템과 리눅스를 동시에 사용할 수 있습니다. 

 

내장형 보안 부트, 혁신적인 리눅스 및 실시간 모드, 대용량 L2 메모리 서브시스템 및 다양한 임베디드 주변장치를 갖고 있는 RISC-V MPU는 임베디드 개발자에게 안전하고 전력 효율적인 보안 임베디드 컴퓨팅 플랫폼에 대한 새로운 선택권를 제공합니다. 

 

Q : 마이크로칩이 PIC64 제품 초기 출시에 64 비트 RISC-V를 선택한 이유는 무엇인가요? 향후 RISC-V와 Arm 아키텍처 중에서 선택할 때, 고려 사항은 무엇인가요?

 

A : 마이크로칩이 64비트 RISC-V 아키텍처를 선택한 주된 이유는 두 가지입니다. 출시 시기 그리고 최소한의 개발 비용과 최소한의 트랜지스터 수를 갖는 동질의 애플리케이션 클래스 프로세서 클러스터를 사용해 혼합 임계 시스템을 위한 솔루션을 제공할 수 있는 것입니다. PIC64GX는 PIC64 플랫폼에서 계획된 여러 제품군 중 첫 번째로, 해결하고자 하는 문제에 따라 다른 ISA도 지원할 것입니다. 시장 진입을 가속화하기 위해 2022년에 출시한 PolarFire SoC FPGA와 동일한 마이크로프로세서 서브시스템 아키텍처를 활용했습니다. 

 

Q : PIC64GX도 쿼드코어 프로세서입니다. 쿼드코어를 선택한 이유는 무엇이며, 애플리케이션에서 컴퓨팅 자원이 코어 네 개에 어떻게 할당되나요?

 

A : 혼합 임계 시스템(MCS)은 리눅스 OS, RTOS, 베어 메탈을 독립적으로 실행하는 멀티 코어가 필요하기에 다중 워크로드를 지원할 수 있는 멀티코어 클러스터가 필수적입니다. 고객은 쿼드코어 프로세서와 모니터링 기능용 다섯 번째 코어를 사용하여 SMP 리눅스나 제퍼와 같은 SMP RTOS를 네 개 코어 모두에서 실행할 수 있습니다. RTOS를 실행하려면 캐시 라인을 강하게 결합된 메모리로 구성하고, 이후 분기 예측 기능을 꺼서 실시간 성능을 가능하게 하는 데 필수적인 결정적 지연시간을 부여할 수 있습니다.

 

혼합 임계 애플리케이션의 경우, 시스템 설계자는 동일한 프로세서 서브시스템 내에서 호스트 기능을 위한 리눅스 OS와 동시에 낮은 지연시간과 결정적 지연시간을 갖는 실시간 워크로드를 실행해야 합니다. PIC64GX를 사용하면 개발자는 필요에 따라 컴퓨팅 자원을 효율적으로 분산할 수 있습니다. 단일 멀티코어 프로세서 내에서 결정적 및 비결정적 컴퓨팅 작업을 모두 실행할 수 있으며, 애플리케이션별로 자원을 할당할 수 있는 유연성을 제공합니다. 

 

예를 들어, 개발자는 시스템을 파티셔닝하여 프로세서 코어 세 개를 갖는 하나의 파티션에서 SMP 리눅스를 실행하고, 다른 파티션에서 한 개의 프로세서 코어로 RTOS를 실행할 수 있습니다. 또한, 유연한 L2 메모리를 각각 1MB인 두 개의 파티션으로 나눠, 하나를 L2 캐시로 리눅스 파티션에 할당하고, 나머지 하나를 RTOS 실행용 스크래치패드 메모리로 구성할 수 있습니다. 

 

시스템 설계자가 실시간 워크로드용으로 설정하고 싶은 스루풋의 크기와 필요한 메모리 크기 등을 고려하여 호스트 기능의 스루풋을 결정할 수 있습니다. PIC64GX를 사용하면 설계자는 이러한 결정을 내리며 시스템을 유연하게 구성할 수 있습니다.

 

Q : 설계자는 호환성, 사용 편의성, 안정성 등 PIC64 제품의 소프트웨어 설계 자원에 관심이 있을 수 있습니다. 이러한 측면을 자세하게 설명해주시기 바랍니다.

 

A : 마이크로칩은 PIC64GX 기반 설계에 필요한 종합적인 임베디드 소프트웨어 에코시스템을 제공하며, 다음과 같은 요소를 포함합니다.  욕토(Yocto)와 마이크로칩 빌드루트 엑스터널 등의 리눅스 빌드 시스템, 마이크로칩 디바이스용 부트로더, 커널 업데이트, 빌드 시스템을 포함한 Linux4Microchip, 캐노니컬 우분투와의 파트너십을 토대로 사전 프로그래밍 한 PIC64GX1000 큐리오시티 키트, 가장 인기 있는 개발 환경을 기반으로 컴파일, 프로그래밍 및 기본적인 디버깅을 수행하는 VC 코드용 MPLAB 익스텐션이 바로 그것입니다. 

Q : 마이크로칩의 64비트 MPU 시장 진입이 상대적으로 늦었습니다. 경쟁사에 비해 차별화될 수 있는 경쟁 우위가 있다면 무엇인가요?

 

A : 경쟁 우위는 다음 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 첫 번째는 차별화된 제품입니다. 위에서 강조한 바와 같이 PIC64GX는 비대칭 컴퓨팅 기능과 방위 산업 등급 보안을 제공하고 동종 프로세서 클러스터에서 이미징 파이프라인을 지원해 트랜지스터 풋프린트를 최소화합니다. 또한, 비용과 복잡성을 증대하는 대규모 이기종 및 다양한 프로세서 클러스터에 의존할 필요가 없습니다. PIC64-HPSC는 지구 저궤도에서 혹독한 심우주 환경에 이르는 다양한 분야에 적용될 수 있는 가장 발전된 AI 지원 우주 컴퓨팅 기능을 제공합니다.

 

다음으로, 마이크로칩은 8비트에서 32비트에 이르는 임베디드 시스템 커뮤니티에서 이미 선도적인 위치를 차지하며, 이는 널리 사용되는 개발 플랫폼인 MPLAB에 의해 뒷받침됩니다. 실제로 MPLAB은 일평균 5만 회 이상 사용됩니다. 마이크로칩의 컴퓨팅 솔루션을 많이 사용 대규모의 충성도 높은 개발 커뮤니티에서는 마이크로칩의 신규 64 비트 제품군도 반길 것으로 생각합니다. 

 

마이크로칩은 PIC64 포트폴리오를 출시하면서 8 비트, 16 비트, 32 비트 및 64 비트 마이크로컨트롤러와 마이크로프로세서의 전체 스펙트럼을 적극적으로 개발하는 유일한 임베디드 솔루션 공급업체가 됐습니다. 마이크로칩은 6월 25일에 VS Code용 MPLAB 익스텐션을 발표했습니다. VS Code용 MPLAB 익스텐션은 64 비트 프로세서를 포함한 마이크로칩 디바이스 기반설계에 대한 종합적인 지원을 통해 개발을 효율적으로 진행하는 환경을 제공합니다. 개발자는 VS Code용 MPLAB 익스텐션을 활용해 각자의 애플리케이션 요구사항에 따라 더 높은 성능의 컴퓨팅 요소로 전환할 수 있을 것입니다. 

 

Q : 마이크로칩은 현재 8비트에서 64비트에 이르는 MPU와 MCU 임베디드 솔루션에 적극적으로 투자하는 유일한 제조사의 입장에서, 이러한 포괄적인 제품 범위가 업계에 어떤 영향을 줄 것으로 생각합니까?

 

A : 마이크로칩은 이미 소비재, IoT, 자동화, 이미징, 자동차뿐 아니라 항공우주와 방위 산업을 대상으로 하는 지능형 엣지 시스템에서 입지를 다져 왔습니다. 이번 신규 64비트 제품군을 통해 컴퓨팅 기능과 제품 다양성 측면에서 대규모 업그레이드를 제공할 것입니다. 마이크로칩은 이러한 혼합 임계 엣지 기반 시스템에 실시간 인텔리전스를 추가하는 데 초점을 둡니다. 또한, 커뮤니티가 차별화된 프로세싱 솔루션을 제공하는 더 많은 공급업체를 찾고 있다고 믿습니다. 

 

마지막으로 고객사의 개발 환경에서 하드웨어 개발은 점차 균일해지고, 소프트웨어가 차별화를 결정한다고 봅니다. 마이크로칩은 기존 프로세싱 플랫폼을 중심으로 ‘토털 시스템 솔루션’을 제공해 이러한 상황에서 큰 도움이 될 수 있습니다. 고객은 커넥티비티, 아날로그, 전력 관리, 보안, 가속 컴퓨팅 등 엣지 시스템의 포스트 센서 프로세싱 하드웨어에 필요한 거의 모든 것을 포괄하는 엔드투엔드 하드웨어 솔루션을 활용할 수 있습니다. 이러한 하드웨어 제품은 견고한 소프트웨어 개발과 애플리케이션 레이어 툴로 지원됩니다. 마이크로칩은 이 개념을 토털 시스템 솔루션(TSS)이라고 부르며, 이는 시스템 수준의 차별화 요소가 됐습니다.

 

Q : Arm의 ARMv8 아키텍처는 2011년에 출시돼 64비트 시스템을 지원하기 시작했고 2013년부터 스마트폰에 적용됐습니다. 이에 비하면 MPU의 64비트 시스템 도입이 늦은 것으로 보입니다. 어떤 이유가 있으며, 32비트에서 64비트 시스템으로 전환할 때 당면할 수 있는 기술적 문제는 무엇이 있을까요?

 

A : 시장 전반에서 임베디드 프로세싱의 성능 요구사항이 증가하며 64비트 멀티코어 프로세서는 이러한 요구사항을 충족할 수 있어야 합니다. 다양한 엔드 마켓 애플리케이션의 요구사항에 따라 비용, 전력, 성능 간 상충 관계는 언제나 존재합니다. 32비트는 버스 폭이 적어 반도체 비용이 낮고, 트랜지스터 개수도 적어 전력 소모 역시 낮습니다. 컴퓨팅 필요성이 증가하는 상황에서 전력, 비용, 성능 간 상충 관계에 따라 다양한 솔루션을 제공해야 합니다. 

 

마이크로칩은 8비트, 16비트, 32비트 임베디드 솔루션 분야에서 강세를 보였으나, PIC64 포트폴리오 출시로 컴퓨팅 레인지를 확대해 오늘날 임베디드 개발의 수요 증가를 충족시키고자 합니다. 마이크로칩은 64비트 MPU 포트폴리오를 추가함으로써 로우 레인지, 미드 레인지, 하이 레인지 컴퓨팅 프로세싱 솔루션을 제공할 수 있습니다. 

 

Q : 엣지 AI, 생성형 AI, AIoT의 폭발적 성장세가 가져온 시장을 임베디드 MPU가 어떻게 수용할 수 있을까요? 마이크로칩의 MPU 분야에서 향후 계획은 무엇입니까? 

 

A : 산업 자동화, IIoT, ML 추론 등의 애플리케이션 분야의 혼합 임계 시스템을 위한 실시간 저지연 비대칭 멀티 프로세싱을 도입하는 것이 마이크로칩의 주요 과제입니다. 마이크로칩은 로우 레벨 임베디드 시스템 컨트롤에서 포스트 센서 페이로드 프로세싱에 이르기까지 혁신적인 8~64비트 제품으로 이러한 과제를 해결하고자 합니다. 앞으로 몇 분기에 걸쳐 새로운 MPU 솔루션과 디바이스를 지속해서 선보일 예정입니다.

 

Q : 많은 업계 관계자는 MCU와 MPU의 차이가 모호해지고 있다고 입을 모았습니다. 이 견해에 동의하나요? 이와 함께 일부 경쟁사도 MCU와 MPU의 특성을 결합한 제품을 개발했습니다. 이것이 향후 개발의 표준·방향이 될 것이라고 생각하십니까? 

 

A : 그렇습니다. 하나의 임베디드 프로세싱 시스템에서 MPU와 MCU를 통합한 멀티코어 솔루션이 등장하고 있습니다. 하지만 이들 솔루션은 동일한 칩에서 별도의 메모리와 주변장치 서브시스템을 갖는 각기 다른 MPU와 MCU 서브시스템을 통합합니다. 마이크로칩의 PIC64GX는 대용량 온칩 메모리를 사용하는 동종 프로세서 아키텍처를 제공하기에 고객은 프로세싱 요구사항에 맞춰 프로세서 코어를 설정해 MCU 기능을 구현하고, 메모리 서브시스템을 파티셔닝해 MPU와 MCU로 할당할 수 있습니다. 

 

하지만 모든 애플리케이션이 MCU와 MPU 기능을 동시에 필요로 하지는 않습니다. 로우 엔드 마이크로컨트롤러 기능만 필요로 하거나 리눅스 호스트 기능을 수행할 필요가 없는 경우도 있을 것입니다. 미드엔드에서 하이엔드 마이크로프로세서 기능만 필요로 하는 애플리케이션도 있을 것입니다. 모든 것은 애플리케이션 사용 사례에 달려 있습니다. 시스템 설계자는 애플리케이션 요구사항을 기반으로 시스템 아키텍처와 관련된 사항을 결정할 수 있습니다. 마이크로칩은 메모리, 전력 관리, 아날로그 기능, 커넥티비티 솔루션을 포함하는 토털 시스템 솔루션과 폭넓은 컴퓨팅 요구사항을 충족시킬 수 있는 종합 컴퓨팅 솔루션을 제공할 것입니다.
 

인터뷰이 프로필

 

벤키 나라야난(Venki Narayanan)은 마이크로칩 FPGA 사업부 마케팅 디렉터로, 프로그래머블 로직, 시스템 아키텍처 및 기술, 임베디드 시스템, 설계 자동화 및 하드웨어 솔루션 분야에서 광범위한 글로벌 관리 경험을 보유하고 있다. 벤키는 현재 탑티어 고객과의 전략적 관계 개발, 최종 시장 시스템 아키텍처, 차세대 임베디드 프로세서 시스템 아키텍처, 임베디드 생태계 구축, 그리고 프로그래머블 로직 장치에 대한 보안, 안전한 프로그래밍 및 디버그 솔루션의 전략 수립과 실행에 집중하고 있다.

 

헬로티 서재창 기자 |