Arm, Cortex-A 애플리케이션 프로세서용 Ethos-U65 microNPU 공개

Arm이 Cortex-A CPU 코어와 애플리케이션 프로세서에서 원활하게 통합되도록 설계된 차세대 microNPU IP인 Ethos-U65를 발표했다. 이 IP는 NXP가 라이선스하여, 포즈 추정, 다중 얼굴 인식, 비디오 객체 탐지, 키워드 스포팅을 넘어선 완전한 음성 인식 등 고급 AI 워크로드를 지원하는 새로운 i.MX 프로세서 라인에 탑재될 예정이다.

Ethos-U65

Arm의 이전 microNPU인 Ethos-U55는 2020년 2월 마이크로컨트롤러급 시스템용으로 Cortex-M 코어와 짝을 이뤄 데뷔했으며, 16nm 또는 7nm 노드에서 1GHz 기준 최대 0.5 TOPS를 제공하고 3~256 MAC 유닛을 탑재했다. Arm의 광범위한 포트폴리오에는 Ethos-N77(4 TOPS), N57(2 TOPS), N37(1 TOPS)도 포함된다.

Ethos-U65는 U55의 저전력 설계를 기반으로 하지만 MAC 수를 512개로 두 배 늘려 1GHz에서 1 TOPS를 가능하게 한다. 애플리케이션 프로세서 환경에 맞춰 머신러닝 연산자에 대한 네이티브 지원도 확장했다고 Arm 기술 브리프는 전한다.

주도 라이선시

주도 라이선시인 NXP는 Arm과 협력하여 U65의 시스템 레벨 사양을 정의했다. 회사는 향후 i.MX 애플리케이션 프로세서 제품군에 microNPU를 탑재할 계획이라고 발표했다.

AI 애플리케이션 프로세서를 위한 NXP 아키텍처: Cortex-A, Cortex-M 코어와 microNPU 결합 (이미지: NXP)

구상 중인 AI 프로세서에서 Ethos-U65는 Cortex-M 및 Cortex-A 코어와 나란히 위치한다고 NXP의 AI/ML 하드웨어 수석 엔지니어 벤 에커만은 설명했다. Cortex-A는 마이크나 카메라 같은 주변장치 드라이버를 포함한 애플리케이션 스택을 처리하고, microNPU와 Cortex-M이 머신러닝 워크로드를 담당하여 결과를 Cortex-A로 반환한다.

"U55와 마찬가지로 U65도 인근 Cortex-M에 의존해 드물게 호출되어 완전한 하드웨어 구현이 정당화되지 않는 연산자를 지원합니다."라고 에커만은 언급했다. "이 설계는 유연성과 일정 수준의 미래 대비를 제공합니다."

U65는 U55보다 더 넓은 내부 버스를 가지며, Cortex-M 환경에서 일반적으로 SRAM을 사용하는 것과 달리 애플리케이션 프로세서 시스템에서 흔한 DRAM의 버퍼링과 레이턴시 특성을 수용하도록 설계되었다.

포트폴리오 채우기

NXP는 AI 지원 SoC 라인업을 확장하고 있다. 앞서 발표된 i.MX 8M+ 프로세서는 이미 베리실리콘 설계 기반의 NPU 가속기를 탑재해 2.3 TOPS를 제공하며, 씬 세그멘테이션, 실시간 비디오 얼굴/객체 인식, 음성 억양 해석 같은 작업에 충분하다. 하위 끝단에서는 Ethos-U55를 탑재한 NXP 마이크로컨트롤러가 사람 감지, 웨이크 워드 감지, 비디오 디노이징을 수행할 수 있다.

Ethos-U65 탑재 제품은 중간 티어를 차지하며, 다중 얼굴 인식, 더 정교한 음성 인식, 포즈 추정 같은 AI 애플리케이션을 처리한다. 에커만에 따르면 이 포지셔닝은 i.MX 8M+ 라인과 중복되지 않게 한다.

다양한 AI 애플리케이션의 연산 요구사항과 해당 NPU (이미지: NXP)

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