새로운 반전: Maxim Integrated, 이중 코어 Arm/RISC-V 마이크로 컨트롤러로 RISC-V의 위험 요소 제거

Arm코어는 안정성이 입증되었으며 현재 대부분의 모바일 장치와 사물 인터넷(IoT) 종단점에 설치되어 있지만, 하나의 방식이 모든 경우에 다 적용될 수는 없으므로 항상 이에 대한 대안을 보유하는 편이 유용하며 안전합니다.

RISC-V 32비트 CPU를 입력해 보세요. RISC-V('리스크 파이브'라 읽음)는 매우 오랫동안 확고하게 자리 잡은 Arm CPU 코어 에코시스템에 대한 최초의 진정한 경쟁자로, 로열티 없는 오픈 소스 아키텍처입니다. 기본 RV32 변형에는 x1 ~ x31이라는 31개의 범용 32비트 레지스터가 있습니다(레지스터 x0은 0에 고정 연결됨). 이는 다른 응용 제품에 대한 유연성을 허용하는 아키텍처로의 확장을 지원합니다. 예를 들어, 마이크로 컨트롤러를 구축할 때 'B' RISC-V 확장은 기본 비트 조작을 지원하는데, 이는 마이크로 컨트롤러에 대한 오랜 경험에 비추어 볼 때 해당 아키텍처가 딥 임베디드의 중요성을 인식함을 의미합니다.

그러나 문제는 엔지니어가 새로운 아키텍처를 수용하도록 하는 것입니다. 기존 소싱 모멘텀에 반하는 선택을 할 때 이를 수용하기가 쉽지 않기 때문입니다.

Maxim Integrated는 소싱 모멘텀을 통해 이러한 선택의 문제를 해결했습니다. MAX78000EXG+는 부동 소수점 처리 장치(FPU) 및 다양한 직렬 통신 인터페이스가 있는 100MHz Arm Cortex-M4 코어를 갖춘 이중 코어 마이크로 컨트롤러입니다. 그러나 Arm 코어는 두 번째 32비트 RISC-V 코어와 메인 버스를 공유합니다(그림 1). 두 번째 코어가 있다는 점이 MAX78000EXG+를 자세히 알아볼 만한 유일한 이유는 아닙니다. 마이크로 컨트롤러에는 인공 지능(AI) 패턴 일치를 위한 442Kbyte 합성곱 신경망(CNN) 가속기가 있습니다. RISC-V 코어는 주로 CNN과 온칩 메모리 간에 데이터를 이동하기 위해 프로그래밍 가능한 스마트 직접 메모리 액세스(DMA)의 역할을 합니다. 그러나 RISC-V 코어는 독립적으로 작동할 수도 있으므로, 기술적으로 MAX78000EXG+를 이중 코어 프로세서로 만들게 됩니다.

그림 1: Maxim Integrated MAX78000EXG+ 마이크로 컨트롤러에는 RISC-V 코어와 함께 FPU가 있는 Arm Cortex-M4 코어가 있습니다. 또한 다양한 직렬 인터페이스와 AI 처리를 위한 CNN이 있습니다. (이미지 출처: Maxim Integrated)

이제 RISC-V와 Arm 아키텍처 변형 및 에코시스템을 비교할 수는 있겠지만, 현실적으로는 엔지니어링 팀이 고용주가 사용하지 않는 새로운 마이크로 컨트롤러 아키텍처를 소싱하는 문제는 매우 쉽지 않은 결정입니다. 예를 들어, 모듈 제조업체는 제품에 사용된 주요 코어가 인기가 없기 때문에 통합업체에서 제품을 거부하거나 '업계에서 인정하는' 등의 보다 모호한 용어를 사용할 위험을 감수해야 합니다. 제가 반도체 회사에 재직 중에 디지털 카메라 모듈 제조업체를 방문했을 때 이런 일이 발생했습니다.

이 회사는 틈새 시장인 디지털 신호 처리기(DSP)를 기반으로 인상적인 디지털 카메라 모듈을 구축했는데, 제가 말하는 '틈새'란 DSP 시장의 10% 미만으로 추정한다는 의미입니다. 하지만 그 디지털 카메라 모듈이 인상적인 통계를 가지고 있었던 사실과 저의 현란한 PowerPoint 및 능숙한 의사소통 기술에도 불구하고, 처음에는 모듈 제조업체가 그 DSP를 사용하도록 설득할 수가 없었습니다.

모듈 제조업체가 영업 대상으로 삼은 디지털 카메라 제조업체에게는 틈새 DSP에 대한 그만한 열정이 없었던 것입니다. 명백한 성능적 이점에도 불구하고, 어떤 카메라 제조업체도 그 회사와 파트너 관계를 맺고 모듈을 구매할 의사가 없었습니다. 틈새 DSP 코어는 인상적인 스펙에도 불구하고 너무나 알려지지 않았었고, 충분한 시장의 채택 없이는 DSP가 단종될 것이라는 우려가 있기도 했습니다. 모듈 제조업체는 신속한 재조정 후 저에게 다시 돌아왔으며, 저희는 해당 카메라 제조업체에 맞춰 DSP를 수정했습니다.

새로운 코어를 소싱할 때의 또 다른 문제는 엔지니어가 해당 아키텍처에 대한 경험이 많지 않다는 것입니다. 이러한 상황에서는 코어가 응용 제품에서 어떻게 작업을 수행하는지 또는 실제 메모리 요구 사항이 무엇인지에 대한 엔지니어의 이해가 부족할 수 있습니다. 전압 조정기를 소싱하는 것과 달리, 응용 제품에 자주 사용되는 기능 크리프를 포함하여 개발 작업에 수개월이 걸린 후에야, 선택한 코어의 성능이 저조하다는 사실을 발견하게 될 수도 있습니다.

Maxim Integrated는 MAX78000EXG+를 통해 RISC-V 코어 소싱과 관련된 엔지니어링 및 비즈니스의 위험을 명백하게 해결했습니다. 스마트 DMA로 사용하지 않을 경우, RISC-V 코어는 응용 제품에서 두 번째 코어로 사용할 수 있습니다. Cortex-M4와 주변 FPU는 안정성을 제공하므로, 성능에 대해 우려할 필요가 없습니다.

결론

RISC-V와 같은 새로운 코어를 소싱하는 것은 응용 제품에서의 성능에 대한 불확실성을 야기할 수도 있습니다. 목적에 대한 적합성 및 메모리 요구 사항이 아직 알려지지 않았으며, 기능이 완전히 이해되고 평가되기까지는 코딩에 몇 달이 걸릴 수 있습니다. 그러나 Maxim Integrated MAX78000EXG+는 엔지니어링의 가장 큰 모순 중 하나인 Arm 코어가 새로운 응용 제품에서 RISC-V 코어를 채택하는 데 따른 기술 및 비즈니스 문제를 줄이는 것을 가능하게 했습니다.