반도체 전문 온라인 매거진 - 올포칩

- 고성능 고효율 디지털 신호 처리(DSP)를 통해 다양한 분야에 걸쳐 우수한 임베디드 프로세싱 능력을 가진 디바이스 구현

저전력 고효율 프로세서 기술 선도 기업 ARM이 기존 ARM 기반 MCU 제품군 대비 두 배 향상된 연산 속도와 디지털 신호 처리(Digital Signal Processing, DSP) 능력을 제공하는 새로운 32비트 Cortex-M 프로세서를 출시했다. ARM Cortex-M7은 차세대 자동차, 커넥티드 디바이스 및 스마트 홈, 또는 공장에서 필요로 하는 하이엔드 임베디드 어플리케이션을 타깃으로 한다. Cortex-M7 프로세서와 초기 라이선스를 체결한 기업으로는 아트멜(Atmel), 프리스케일(Freescale) 및 ST마이크로일렉트로닉스(STMicroelectronics)가 있다.

노엘 헐리(Noel Hurley) ARM CPU부문 사업본부장은 “Cortex-M 시리즈에 Cortex-M7 프로세서가 추가됨으로써 ARM과 ARM 파트너사들은 Connected World를 위한 가장 높은 확장성과 소프트웨어 호환성을 자랑하는 솔루션들을 제공할 수 있게 되었다”며 “Cortex-M7의 다양한 응용에 쓰일 수 있는 확장성과 새로운 메모리 관련 기능들은 다양한 임베디드 어플리케이션 영역에 더욱 강력하고 스마트하며 신뢰할 수 있는 마이크로컨트롤러의 구축을 가능케 한다”고 설명했다.

Cortex-M7은 5 CoreMark/MHz[i]의 빼어난 성능을 자랑한다. 이로 인해 뛰어난 성능과 디지털 신호 컨트롤 기능을 제공하며, MCU 반도체 제조사들이 Cortex-M7을 사용해 더욱 까다로운 임베디드 어플리케이션에서 필요한 요구조건을 충족시키면서 개발 비용을 낮게 유지할 수 있도록 한다. Cortex-M7은 자동차 제어, 산업 자동화, 고급 오디오, 이미지 프로세싱, 다양한 커넥티드 자동차 어플리케이션 및 사물간인터넷(IoT) 등 스마트 제어 시스템에 탑재되는 다양한 어플리케이션에서 사용될 것으로 예상된다.

오디오와 이미지 데이터 및 음성 인식을 더 빠르게 처리하는 등, Cortex-M7 프로세서는 사용자들에게 명확한 기능적 그리고 성능적 장점을 제공한다. 프로세서 코어는 이미 익숙하게 사용되는 C 프로그래밍 모델을 제공하며 기존 Cortex-M 프로세서들과 2진 호환(binary compatible)이 가능하다. 또한 Cortex-M 아키텍처 기반의 생태계 및 소프트웨어 호환성은 기존 Cortex-M 코어에서 새로운 Cortex-M7으로 이동을 쉽게 할 수 있도록 한다. 이에 따라 시스템 개발자들은 다양한 범위와 종류의 코드들의 재사용을 통해 개발비와 유지비를 절감할 수 있다.

한편 지난 2013년, ARM 파트너사들은 30억개 이상의 ARM 기반 마이크로컨트롤러를 출하하는 업계 선도적인 실적을 거뒀다.

ARM Cortex-M7 주요 기능:
• 40LP 공정에서 2000 Coremarks를 400 MHz 처리 속도로 달성하는 6단계의 슈퍼스칼라(superscalar) 파이프라인

• 64비트 전송을 지원하는 AXI 인터커넥트(interconnect) 및 외부 대용량 메모리와 고성능 주변 기기에 효과적인 액세스를 가능하게 하는 파이프라인에 통합된 명령(Instruction)과 데이터 캐시(cache) 옵션

• 빠른 속도의 실시간 응답을 위한 밀착 결합 메모리(Tightly Coupled Memory) 인터페이스

• 광범위한 비용 및 성능 포인트에 Targeting을 가능하게 하는 구현단계에서 설정 할 수 있는 다양한 확장 기능들(Implementation configurability)

• 보다 우수한 시스템 가시성을 제공하는 임베디드 트레이스 매크로셀(Embedded Trade Macrocell)을 통한 상세 명령어와 데이터 추적(Trace) 기능 옵션

• 보안 패키지 선택 제공 및 ASIL D와 SIL 3 규격을 만족하는 결함 탐지(Fault detection) 기능. 이는 Cortex-M7이 자동차, 산업, 교통 및 제약 등 안전 관련 시장을 타깃으로 하는 기업에 최상의 선택임을 의미

• ARM 커넥티드 커뮤니티(Connected Community)가 제공하는 폭넓은 써드 파티 툴, RTOS(Real Time Operating System) 및 미들웨어 지원

파트너사 인용문
레자 카제로니안(Reza Kazerounian) 프리스케일 선임부사장 겸 총책임자는 “Cortex-M7은 아트멜(Atmel)의 Cortex-M 기반 MCU와 Cortex-A 기반 MPU(Microprocessor Unit) 사이에 잘 포지션 되어 있으며, 이를 통해 아트멜은 훨씬 우수한 프로세싱 솔루션을 제공할 수 있게 됐다”며 “Cortex-M 기반 MCU를 사용하는 고객들은 성능 및 시스템 기능을 향상시킴과 동시에 Cortex-M 시리즈 제품들의 용이성 및 소프트웨어 재사용을 극대화 시킬 수 있을 것이다. 우리는 ARM Cortex-M7이 IoT나 웨어러블 뿐만 아니라 자동차 및 성능과 전력 효율성을 활용하는 산업 어플리케이션 등 고성장 시장에 사용될 것으로 예상한다”고 밝혔다.

제프 리스(Geoff Lees) 프리스케일 MCU 사업부 부사장이자 총책임자는 “프리스케일의 Cortex-M7 기반 솔루션들이 MCU 성능을 놀라울 정도로 향상해 새로운 비즈니스 기회를 창출하고 있다”며 “프리스케일의 솔루션들은 앞으로 차량 제어, 산업 자동화 및 동력 변환 등의 다양한 분야에서 주요한 혁신과 시스템 수준의 효율성을 가져올 것이다. 이는 현재 빠르게 성장하고 있는 시장이며 Cortex-M7의 코어는 부수적인 DSP와 마이크로컨트롤러의 필요성을 없앤다”고 밝혔다.

다니엘 콜로나(Daniel Colonna) ST마이크로일렉트로닉스 마이크로컨트롤러 부문 마케팅 디렉터는 “고객들에게 보다 지능적이고 효과적인 처리 능력을 탑재한 STM32 마이크로컨트롤러를 제공하는 것이 ST의 주요 목표”라며 “Cortex-M7 코어는 현재 500개의 Cortex-M 기반의 마이크로컨트롤러 및 관련 툴과 소프트웨어 생태계에 확장된 호환성을 제공하며, 이를 통해 개발자들은 ST의 차세대 STM32 Cortex-M7 기반 MCU를 보다 빠르게 도입할 수 있게 됐다”고 설명했다.

ARM 기술 지원
• Cortex-M7 프로세서는 ARM Artisan® 7-track SC7 Ultra High Density Standard Cell Library 과 Power Management Kit (PMK) 을 이용한 물리적 구현(Physical Implementation)에 이상적이다.

• Cortex Microcontroller Software Interface Standard (CMSIS)는 CPU 코어에 대한 지원, DSP 라이브러리와 Cortex-M7 프로세서를 위한 RTOS 커널 레퍼런스 구현을 포함한다. CMSIS-Pack은 소프트웨어 컴포넌트, 디바이스 파라미터(parameters) 및 평가 보드에 대한 Delivery Mechanism을 제공함으로써 소프트웨어 개발 도구에서의 빠른 디바이스 커버리지 확보를 가능하게 한다.

• Cortex-M7 프로세서는 출시됨과 동시에 Keil µVision IDE 와 디버거를 통합한 ARM 컴파일레이션 툴 Keil® 마이크로컨트롤러 개발킷(Microcontroller development kit, MDK)을 지원받는다. 전세계적으로 가장 유명한 마이크로컨트롤러용 개발 환경으로 알려진 MDK는 Cortex-M7 프로세서에 디버그 어댑터인 ULINK 제품군과 함께 새로운 기능을 지원한다.

• CMSIS 및 MDK와 함께 Versatile Express Cortex-M Prototyping System은 Cortex-M7 프로세서 기반 설계 평가에 가장 이상적인 플랫폼이다.

• ARM 파트너사들은 이러한 개발도구들을 통해서 Cortex-M7 프로세서의 성능 및 에너지 효율적인 기능들과 밀접하게 연결 된 어플리케이션 개발 환경을 사용할 수 있고, 이를 통해 보다 빠르게 Cortex-M7의 기능을 실제로 구현 가능하다.

• Cortex-M7 프로세서는 또한 익스프레스로직(Express Logic), FreeRTOS, IAR 시스템(IAR System), 어톨릭(Atollic), DSP 컨셉츠(DSP Concepts), 멘토그래픽스(Mentor Graphics, 믹리움(Micrium) 및 세거(SEGGER) 를 포함한 써드 파티 툴, 소프트웨어 및 RTOS 벤더의 지원을 받는다.