ST, IoT 시대 다양한 애플케이션에 적합한 600개 이상의 제품 보유
2007년 STM32가 출시된 이래, Coretex-M7 기반한 STM32 F7까지 양산

E4ds 뉴스는 다양한 전자제품의 두뇌로 불리는 MCU(Micro Controller Unit)를 주력하는 주요 반도체 기업을 찾아간다. MCU는 단순한 전자기기에서 IoT 시대의 자동차, 로봇 등 그 활용폭이 넓어지면서 갈수록 고성능 저전력 성능이 강화되고 있다. 이에 다양한 MCU 제품의 기능과 특징을 집중적으로 소개하고 이들 MCU 주요 업체들의 취재를 통해 각 기업들이 중점을 두는 기술들과 트랜드를 살펴 독자들의 제품 선택에 도움을 주고자 한다.

[취재 / 신윤오 기자, 김수진 기자] ‘MCU 기업을 가다’는 이번에 폭넓은 MCU 제공으로 유명한 ST microelectronics(이하 ST)를 찾아갔다. ST는 IoT 시대에 걸맞게 다양한 애플케이션에 적용할 수 있는 600개 이상의 제품을 보유하고 있다. 2007년 STM32가 출시된 이후 현재 Coretex-M7를 기반한 STM32 F7까지 양산하였다. 또한 개발자들을 위해 무료로 개발 환경을 제공하고 트레이닝을 개최할 계획이다. 이에 ST코리아의 MCU를 총괄하고 있는 최경화 부장(사진) 만나 경쟁력의 비결을 들어본다.  

Coretex-M 기반의 다양한 애플리케이션을 충족

■  ST의 MCU하면 STM32가 떠오를 정도로 유명하다.
MCU 제품군에 어떤 제품이 있고 STM32의 가장 큰 특징은 무엇이라고 생각하는가.

2007년부터 Coretex-M을 기반한 STM32가 출시된 후 하이 퍼포먼스(High-perfomance)와 울트라 로우 파워(Ultra-low-power)를 충족시키는 다양한 제품군들이 개발되었다. 현재는 Coretex M7을 기반한 STM32가 F0~F7까지 출시되었고 초저전력 제품군에는 STM32 L0, L1, L4들이 있다.

STM32 제품군의 큰 장점은 역시 성능(Performance)이다. 물론 ARM 코어를 사용하여 성능이 높아질 수도 있겠지만 단순히 그것 때문에 성능이 좋다는 것은 아니다. 예를 들어 200MHz 클럭의 성능이라면 200MHz가 코어 그 자체로 동작하는 것이 아니라 기술 노하우가 반영됐을 때 가능한 것이다. ST는 ART(Adaptive Real-Time)라는 액셀러레이터 기능을 접목하여 최대의 성능을 낼 수 있었다. 

■ ART(Adaptive Real-Time)의 역할에 대해 구체적인 설명 부탁한다.

STM시리즈에서는 STM32 F4 제품부터 ART Accelerator(엑셀러레이터)가 들어가기 시작했다. M4 이전의 자사 제품들도 우수한 성능을 자랑했지만 이 엑셀러레이터가 적용되면서 더욱 우수한 성능을 발휘할 수 있었다. 만약 어떤 제품이 100MHz까지 작동한다고 밝혔을 때 그 100MHz는 클럭이 내는 속도일 뿐이다. 플래시 메모리(Flash memory)로 소프트웨어가 작동했을 때 100MHz가 온전히 나올 지는 미지수인 것이다.

그 이유는 플래시 메모리가 가지고 있는 고유의 스피드가 있기 때문이다. 메모리가 뽑아낼 수 있는 고유의 스피드는 48MHz 정도이다. 클럭이 올라가도 스피드가 동시에 올라가지 못하고 일정 부분에서 뚝뚝 끊어지는 병목현상이 나타난다. 이것은 플래시 속도를 개선하지 못했기 때문에 발생하는 문제이다. 하지만 ST의 ART 엑셀레이터는 플래시 속도를 올려서 성능이 놀라울 정도로 향상되었다.



▲ART Accelerator의 구조도


ART(Adaptive Real-Time) 엑셀러레이터로 
플래시로 인한 병목현상 해결하여 최대 성능 구현

■ 그렇다면 다른 회사들이 사용하는 엑셀러레이터와 어떤 점이 다르다는 말인가. 

우리가 ART라고 부르는 것을 타사에는 다른 명칭으로 엑셀러레이터가 들어가는 것으로 알고 있다. 혹은 클럭을 더 이상 증가시키지 않는 제품으로 나오거나 그 이상으로 구현하기 위해 MPU로 개발하는 회사도 있다. 요즘엔 작은 웨어러블 기기에도 그래픽이 많이 사용하기 때문에 그래픽에도 엑셀러레이터를 적용하여 그래픽 구현에 특화된 ‘Chrom-ART(크롬-아트)’를 개발하였다. 이 엑셀러레이터를 이용하면 CPU와 플래시 메모리의 성능을 구현하는 동시에 그래픽을 원활하게 동작 시킬 수 있어 시중에 있는 밴드, 스마트와치 등에 적용하고 있다.  

■ Coretex M7를 기반한 STM32 F7은 ST 제품 중에서 가장 최고의 성능이라고 하는 이유는 무엇인가.

Coretex M7 기반의 STM32 F7 같은 경우 DSP가 듀얼(2개)로 들어가 있다. DSP가 듀얼로 들어가면 각각 독립적으로 동시 동작하여 성능이 높아진다. 기다렸다가 다음 동작을 수행하는 것이 아니라 DSP가 각각 다른 역할을 수행하는 것이기 때문에 속도가 빠르다. 대신에 전력 소비가 높아진다는 단점이 있다.

웨어러블 같은 소형화 기기에 적합한 STM32 L4
다양한 기능 위해 페리페럴까지 저전력 설계


■ IoT 시대에는 고성능뿐만 아닌 오래 사용할 수 있도록 저전력도 중요한 요소이다. 이 부분도 ST가 무척 강조하고 있는데. 

물론이다. 저전력 제품으로는 STM32 L0, L1, L4가 있다. L0 경우 울트라 로우 파워 DNA라고 부르는 Coretex M0 플러스 코어(M0+)를 기반한 제품이다. 여기서도 마찬가지로 저전력 코어를 사용하지만 실제 구현을 위해 ST는 Peripheral(페리페럴)들을 저전력으로 구동할 수 있도록 제공한다. 1.65V로 ADC가 동작하고 MCU에 내장된 타이머 UART가 저전력으로 작동한다.

MCU 저전력 설계는 각 기업마다 런 모드(Run mode), 슬립모드(Sleep mode)처럼 조금씩 다르게 표현하지만 ST는 슬립 모드를 세분화하여 구분한다. 바로 애플리케이션에 따라 모드를 설정할 수 있게 하여 VBAT을 사용할 경우 4 μA(나노 암페어)까지 줄였다. 특히 저전력은 파워 모드(Power mode)에서 런 모드로 얼마나 빨리 깨어나는지에 대한 것도 중요한데 ST는 스톱 모드(Stop) 모드에서 플래시로 돌아올 때 5 μs(마이크로 세컨드) 이내에 가능하다는 장점이 있다.


■ 앞서 말한 것처럼 ST의 저전력 구현 기술이 타사와 차별성이 있다고 하는데, 구체적인 저전력 기술을 몇 가지 더 설명 바란다.