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엣지 컴퓨팅이 빠르게 확산되면서 짧은 지연시간과 저전력, AI 컴퓨팅, 안전 및 보안을 충족할 수 있는 솔루션에 대한 요구가 높아지고 있다. 스마트 비전, 무인항공기, 협업 로봇, ADAS 및 자율주행을 비롯해 내시경이나 초음파와 같은 의료기기에 이르기까지 다양한 지능형 엣지 애플리케이션에서 AI가 핵심 역할로 부상하고 있으며, 이러한 엣지 애플리케이션의 AI 기반 자율 기능을 실현하기 위해서는 실시간의 초지연 성능이 필요하다.

자일링스(Xilinx)는 GPU 대비 와트 당 AI 성능은 4배, 컴퓨팅 밀도는 이전 세대 적응형 SoC 대비 10배 향상된 버설 AI 엣지(Versal AI Edge) 시리즈를 출시했다. 엣지에서 엔드포인트까지 AI 혁신을 달성할 수 있도록 설계된 버설 AI 엣지 시리즈는 차세대 분산 지능형 시스템을 위한 세계에서 가장 확장성이 뛰어난 적응형 포트폴리오이다.

GPU 대비 최대 4배의 와트당 AI 성능 제공

버설 AI 엣지 적응형 컴퓨팅 가속 플랫폼(ACAP: Adaptive Compute Acceleration Platform)은 최고 레벨의 기능 안전을 갖춘 자율주행과 협업 로봇, 공장의 예측유지보수 및 헬스케어 시스템, 항공우주 및 방위 시장을 위한 다목적 페이로드 등 광범위한 애플리케이션에 지능형 기능을 제공한다. 이 포트폴리오는 AI 엔진-ML(AI Engine-ML)을 기반으로 기존 AI 엔진 아키텍처에 비해 4배의 머신러닝 컴퓨팅을 제공하며, 진화하는 AI 알고리즘을 위해 향상된 메모리 계층과 새로운 가속기 RAM을 통합했다. 이러한 아키텍처 혁신을 통해 GPU 대비 최대 4배의 와트 당 성능과 보다 짧은 지연시간을 제공함으로써 훨씬 더 뛰어난 기능을 갖춘 엣지 장치를 구현할 수 있다.

AI 기반 자동화 시스템은 센서에서 AI 및 실시간 제어에 이르기까지 전체 애플리케이션을 가속화할 수 있는 높은 컴퓨팅 밀도를 필요로 한다. 버설 AI 엣지 디바이스는 징크 울트라스케일+(Zynq UltraScale+) MPSoC 대비 10배 향상된 컴퓨팅 밀도를 제공함으로써 보다 지능적인 자율 시스템을 구현할 수 있다. 또한 버설 AI 엣지 디바이스는 공급업체들이 ASIL C 임의의 하드웨어 무결성 및 ASIL D 체계적 무결성 레벨을 준수할 수 있도록 자동차(ISO 26262), 산업(IEC 61508), 항공전자(DO-254/178) 등 다양한 시장의 여러 안전 표준을 지원한다.

자일링스의 버설 AI 엣지 시리즈 수석 제품라인 매니저인 레한 타히르(Rehan Tahir)는 “엣지 컴퓨팅 애플리케이션은 열 및 지연시간에 대한 엄격한 제약조건 내에서 유연한 컴퓨팅 프로세싱을 통해 새로운 요구사항과 시나리오에 따라 진화할 수 있는 아키텍처가 필요하다.”며, “버설 AI 엣지 시리즈는 보다 뛰어난 지능형 기능을 필요로 하는 다양한 애플리케이션에 이러한 핵심 속성을 제공하며, 지능형 엣지 센서에서 CPU 가속기에 이르기까지 확장이 가능한 버설 포트폴리오의 중요 제품 중 하나다.”고 밝혔다.

자일링스의 버설 AI 엣지 블록 다이어그램(좌측) 및 AI 엔진-ML(우측)

버설 AI 엣지 시리즈는 이미 생산 검증이 완료된 7nm 버설 아키텍처를 기반으로 짧은 지연시간의 AI 컴퓨팅을 수행할 수 있도록 소형화되었으며, 6W 미만의 전력 효율과 엣지 애플리케이션에서 필요로 하는 안전 및 보안 요건을 모두 제공한다. 또한 다양한 프로세서를 내장한 이기종 플랫폼인 버설 AI 엣지 시리즈는 임베디드 컴퓨팅을 위한 스칼라 엔진(Scalar Engine)과 센서 융합 및 하드웨어 적응성을 위한 적응형 엔진(Adaptable Engine), 그리고 엣지 애플리케이션을 타깃하는 ASSP 및 GPU와 비교할 수 없는 최대 479(INT4)TOPS까지 확장이 가능한 AI 추론과 비전, 레이더, 라이다(LiDAR) 및 SDR(Software Defined Radio) 등의 첨단 신호 프로세싱 작업부하를 위한 지능형 엔진(Intelligent Engine)을 사용하여 알고리즘에 따라 엔진을 최적화할 수 있다.

커넥티비티 블록은 LPDDR-4266, 32Gb/s 트랜시버에서 레벨-2 이상의 ADAS에 중요한 최대 8메가픽셀 해상도 이상의 비전 센서를 위한 네이티브 MIPI 지원을 비롯해 40G의 다중 레이트 이더넷 및 CCIX를 갖춘 PCIe Gen4에 이르기까지 엣지 애플리케이션에서 필요로 하는 모든 프로토콜을 충족한다. 또한 버설 AI 엣지 시리즈는 더욱 강력한 AI 엔진과 가속기 RAM을 비롯한 향상된 메모리 계층을 갖추고 있어 수많은 시장의 광범위한 애플리케이션에 매우 적합하다.

버설 AI 엣지 ACAP은 하드웨어 및 소프트웨어 개발자 모두 액세스가 가능하다. 하드웨어 개발자를 위한 비바도(Vivado) 디자인 툴과 소프트웨어 개발자를 위한 바이티스(VitisM) 통합 소프트웨어 플랫폼, 데이터 과학자를 위한 바이티스 AI, 그리고 플랫폼의 타깃 애플리케이션을 위한 가속 라이브러리와 도메인별로 특화된 운영체제 및 프레임워크 등을 통해 모든 개발자들이 손쉽게 설계를 시작할 수 있도록 지원하고 있다.