자율주행용 프로세서 시장에서 엔비디아 독점 구조가 무너질 전망이다. Arm이 전용 프로세서 설계구조(Architecture)를 포함한 자율주행 솔루션을 발표했다.

Arm은 자율주행급 프로세서 설계구조 ‘코어텍스(Cortex)-A76AE’ 및 차량용 부품 기능 안전 규격 ISO 26262를 만족하기 위한 ‘세이프티 레디(Safety Ready)’를 출시한다고 27일 밝혔다.

자율주행 시스템은 크게 △센서가 주변의 상황을 읽어들이고, △이 정보를 토대로 상황 정보를 인식하며, △각 단위 시스템이 결정을 내려 △제어기 등이 가동되는 4가지 순서로 진행된다.

지금까지 Arm의 차량용 프로세서 설계구조 포트폴리오는 센서·제어기 등에 쓰이는 마이크로제어장치(MCU)용 저전력·소형 코어텍스-M 시리즈와 단위 시스템 내에 들어가는 코어텍스-R 시리즈에 집중돼있었다. 

인식 역할을 하는 자율주행 시스템의 핵심 프로세서용으로는 고성능 모바일용 코어텍스-A 시리즈가 쓰였지만, 모바일용으로 설계된 탓에 차량용 프로세서로 활용하기에는 한계가 있었다.

‘Cortex-A76AE’는 자동차용 프로세서에 특화된 설계구조로, ‘AE’는 ‘진보한 자동차(Automotive Enhanced)’의 약자다. 

7나노 공정에 최적화됐고, arm에 따르면 16코어 기준 경쟁사의 설계구조보다 비용 및 전력 소모량을 10배 줄인 30W 이하의 시스템을 구현할 수 있다. 컴퓨팅 성능은 25만 DMIPS다. 

▲Arm의 ‘분할-잠금’ 기능을 보여주는 모식도./Arm

이 구조의 가장 큰 특징은 동기화를 통해 중앙처리장치(CPU) 클러스터를 2가지 모드로 작동할 수 있는 ‘분할-잠금(Split-Lock)’ 기능이다. 

ISO 26262의 안전성 검증 척도인 ASIL 등급은 해당 부품이 고장나더라도 전체 시스템의 작동에는 문제가 없을 것을 규정하고 있다. 

최고 등급인 ASIL-D를 받으려면 부품이 고장나도 기능까지 그대로 구현할 수 있어야 하기 때문에 보통 시스템에 똑같은 부품을 하나 더 탑재, 부품비용(BOM)을 증가시키는 주 요인이 된다.

‘분할-잠금’ 기능을 활용하면 단일 시스템온칩(SoC)으로도 ASIL-D를 만족할 수 있다.

‘분할 모드’에서는 CPU 내 코어가 2개 혹은 4개로 쪼개져 대용량 데이터 처리 등 고성능 컴퓨팅을 구현할 수 있다. ‘잠금 모드’에서는 1개, 또는 2개의 CPU 쌍이 동기화되고 나머지 코어는 작동을 중단한다. 데이터 처리 도중 오류가 나도 나머지 하나의 CPU가 역할을 대신하기 때문에 안전성을 높일 수 있다.

또 안정성·가용성·서비스 가능성(RAS) 8.2버전을 지원하며 기계학습(ML) 및 신경망 네트워크 가속기, 메모리 가상화 및 보호 기능을 갖췄다. 

최대 64코어를 구현, 라이다(LiDAR)부터 카메라, 오디오·비디오(AV), 네트워크 등으로부터 들어오는 방대한 양의 데이터를 처리하는 동시에 소프트웨어 또한 작동할 수 있다. 

바이두(Baidu), 리나로(Linaro), 오토웨어(Autoware) 등의 자율주행 플랫폼을 지원한다. 

‘Cortex-A76AE’에 전용 기계학습(ML) 프로세서, 그래픽처리장치(GPU) ‘말리(Mali)-G76’ 등을 결합하면 ‘자율주행 컴퓨트 콤플렉스(Autonomous Compute Complex)’로 설계구조를 확장할 수 있다.

Arm은 이를 시작으로 헬리오스(Helios)-AE, 헤라클레스(Hercules)-AE 설계구조를 내놓을 계획이다.

이와 함께 선보인 ‘세이프티 레디’ 또한 자동차 업계에서 요구하는 안전성에 초점을 맞춰 마련된 보안 표준이다. 자동차 안전 시스템 설계 및 배치 표준 IEC61508를 기반으로 소프트웨어 구성요소와 라이브러리, 컴파일러, 방법론 등 안전을 구현하기 위한 솔루션을 한 데 묶었다.

기존 차량용 부품에 쓰이는 코어텍스-A72, 코어텍스-R5, 코어텍스-R3 등으로 프로세서를 설계하면 제 3의 인증기관에 ‘세이프티 레디’ 표준 인증을 받을 수 있다.

락쉬미 만디암(Lakshmi Mandyam) Arm 자동차 부문 부사장은 “Cortex-A76AE는 세계 최초의 자율주행급 프로세서 설계구조”라며 “신뢰성을 강화해 차량내(IVI)와 첨단운전자지원시스템(ADAS)에서 혁신을 구현할 수 있을 것”이라고 말했다.