생성 인공지능(AI)과 거대 언어 모델(LLM)이 주목을 받고 있지만, 얼마나 많은 AI가 이미 임베디드 디바이스에 배포되어 있는지, 그리고 가정, 도시 및 산업 전반의 애플리케이션에 어떤 영향을 미치고 있는지 모르는 경우가 많다. 이를 지능형 사물인터넷(AIoT)이라고 하며, Arm을 기반으로 구축되고 있다.

Arm 홀딩스가 전용 디지털 신호 처리(DSP) 및 머신러닝(ML) 가속기의 비용 부담 없이 성능 향상을 요구하는 AIoT 애플리케이션을 위해 설계된 Arm Cortex-M52를 23일 발표했다. Cortex-M52는 임베디드 컴퓨팅 솔루션에서 ML을 현재보다 저렴한 비용으로 제공할 수 있는 잠재력을 제공할 예정인 것으로 전해진다.

Arm의 수석 부사장 겸 IoT 사업부 총괄 매니저인 폴 윌리엄슨(Paul Williamson)은 “AIoT 기술이 발전함에 따라 온디바이스 인텔리전스는 더 작고, 비용에 민감하며, 주로 배터리로 구동되는 디바이스에 가장 낮은 비용으로 배포되고 있으며, 디바이스의 클라우드에 대한 의존도를 낮추어 프라이버시 및 신뢰성 향상에도 기여하고 있다”며 “AI 지원 IoT의 출하량이 계속 증가하면서 파트너는 더 많은 ML 기능과 보다 간단한 개발 흐름에 액세스해야 하며, 이를 통해 파트너는 빠르게 혁신하고 확장할 수 있는 민첩성을 제공할 수 있다”고 전했다.

■ 광범위한 IoT 디바이스에 AI 기능 제공

Cortex-M52에는 소형 저전력 임베디드 디바이스를 위한 DSP 및 ML 애플리케이션에서 상당한 성능 향상을 제공하는 Arm Helium 기술이 포함됐다. 전용 NPU 없이도 엔드포인트에 컴퓨팅 집약적인 ML 추론 알고리즘을 배포할 수 있다. Helium 기술은 이미 네트워크 최전선에 있는 제품에서 구현됐지만, Arm의 파트너는 Cortex-M52를 통해 이 기능을 저비용의 전력 제한 디바이스에 적용할 수 있다.

Arm은 Helium 기술을 새로운 Cortex-M클래스로 확장하여 소형 임베디드 디바이스를 위한 마이크로컨트롤러의 매트릭스 및 DSP 컴퓨팅을 획기적으로 개선하고 있다. Cortex-M52는 Cortex-M33 및 Cortex-M4에서 마이그레이션하기 위한 간소화된 경로를 제공하여 오토모티브 및 산업 제어, 예측 정비(predictive maintenance), 웨어러블 센서 융합과 같은 보다 풍부한 UI, 음성 및 비전 경험을 지원하는 광범위한 AIoT 애플리케이션을 처리한다. Cortex-M52는 다양한 성능 포인트 및 구성에 걸쳐 확장을 위해 필요한 유연성을 제공하며, 별도의 처리 장치 없이 DSP 기능을 제공함으로써 실리콘 면적과 비용을 절감한다.

AIoT는 Arm에서 실행되며, Arm은 파트너들과 함께 DSP 및 ML 컴퓨팅 성능을 저전력 임베디드 애플리케이션에 시장을 위한 더 합리적인 비용과 액세스 포인트 제공해야 할 필요성을 확인했다. Cortex-M52 CPU는 초소형 디바이스에서 더 높은 수준의 AI 추론 성능을 제공하여 업계가 IoT 디바이스 배포를 더욱 확장할 수 있도록 지원한다.

■ 보안과 함께 최적 성능·비용 선택 제공

Cortex-M52는 마이크로컨트롤러에 ML 기능을 제공하는 데 있어 중요한 이정표인 새로운 효율성 지점으로 Armv8.1-M Cortex-M 라인업(Cortex-M55 및 Cortex-M85 포함)을 확장한다.

이는 Helium 지원 Cortex-M 제품군 중 가장 낮은 면적과 전력을 구현해 성능과 비용 사이에서 고민하는 반도체 업계에 선택권을 제공한다. Cortex-M52는 이전 세대에 비해 ML 성능이 최대 5.6배, DSP 성능이 최대 2.7배 향상돼 개발자들은 ML 및 DSP 성능이 모두 향상되는 이점을 누릴 수 있다.

보안은 특히 대규모로 출시되는 디바이스에서 여전히 중요하며, Cortex-M52는 향상된 소프트웨어 위협 완화 기능을 제공하는 PACBTI 및 Arm 트러스트존(TrustZone) 기술 등 Armv8.1-M을 위한 최신 보안 확장을 구현한다.

또한, Cortex-M52는 PSA 인증 레벨 2 실리콘을 구현하는 과정을 가속화해 차세대 PSA 인증 디바이스를 구현할 수 있다. 최신 Armv8.1-M 코어(Cortex-M55 및 Cortex-M85 포함)는 많은 오토모티브 및 산업용 제어 애플리케이션에서 기능 안전 기능을 제공한다. Cortex-M52는 이와 같이 확장된 안전 패키지 및 기능을 제공해 파트너가 이러한 애플리케이션에 배포되는 이전 세대의 Cortex-M에 비해 보다 빠르고 쉽게 FuSa 인증을 획득할 수 있도록 지원한다.

■ 초소형 엔드포인트 디바이스의 AI 개발 간소화

기존 임베디드 개발자는 AI에 필요한 수학, 데이터 분석, 툴체인 전문 지식 및 프로그래밍 기술을 갖추는 것에 어려움을 겪고 있다. AIoT 출하량이 증가하기 위해선 개발자에 대한 지원이 필수적이며, Arm Cortex-M52는 오늘날 최신 개발 흐름에 필요한 핵심 기능을 제공한다.

과거에는 Cortex-M52가 제공하는 ML 및 DSP 성능을 달성하려면 CPU, DSP, NPU를 조합해야 했기 때문에 하드웨어가 구축되면 개발자는 3개의 툴체인, 3개의 컴파일러, 3개의 디버거(debugger) 등을 사용해 칩의 코드를 작성, 디버그 및 튜닝해야 했다.

이제 Arm은 업계 표준의 사용자 친화적인 Arm Cortex-M 포트폴리오를 통해 단일 툴체인과 검증된 단일 아키텍처에서 AI를 구현할 수 있게 되었다. 이를 통해 기존 DSP 및 ML 워크로드에 대한 통합된 개발 흐름이 보장되며, 선도적인 머신러닝 프레임워크에 대한 특정 통합 및 최적화로 개발자는 원활한 경험을 할 수 있으며, 모든 Cortex-M에서 최고의 성능을 얻을 수 있다.

Cortex-M52는 Cortex-M55 및 Cortex-M85와 완벽하게 소프트웨어 호환이 가능하므로 개발자는 Helium을 중심으로 성장하는 소프트웨어 및 툴 에코시스템뿐만 아니라, 무료 소프트웨어 라이브러리 및 Arm 파트너 에코시스템의 광범위한 지식 기반을 활용하고 혜택을 누릴 수 있다.

IoT 및 임베디드 개발 프로세스를 간소화하고 가속화할 수 있도록 Cortex-M52는 실리콘보다 앞서 소프트웨어를 개발할 수 있도록 하는 클라우드 기반 제품인 Arm 가상 하드웨어(Arm Virtual Hardware)에서도 사용할 수 있다.