XMOS, 엣지 AI 추론을 위한 저비용 크로스오버 프로세서 Xcore.ai 출시

영국 브리스톨 — XMOS가 자사의 Xcore 프로세서 코어를 머신러닝용으로 재설계하여, AIoT 기기를 위한 크로스오버 프로세서인 Xcore.ai를 출시했습니다. 단 1달러부터 시작하는 가격으로, 컴팩트한 저전력 패키지에서 고성능 추론을 약속합니다.

Xcore.ai는 XMOS의 독자적인 Xcore 아키텍처를 기반으로 한 3세대 제품입니다. 엣지 기기에서 실시간 AI 추론과 의사결정을 위해 설계되었으며, 신호 처리, 제어, 통신 작업도 처리합니다.

이전 세대와 달리, 3세대 칩은 머신러닝 워크로드를 지원하는 벡터 파이프라인을 통합했습니다. 초저전력 엣지 AI에서 성능과 메모리 밀도 면에서 수십 배의 이득을 제공하는 바이너라이즈드(1비트) 신경망을 네이티브로 실행하는 유일한 크로스오버 프로세서입니다. 정확도와의 약간의 트레이드오프만 있습니다. Xcore.ai는 32비트, 16비트, 8비트 데이터 타입도 지원합니다.

Xcore.ai, 엔드포인트 애플리케이션을 위한 새로운 AI 지원 SoC 클래스인 크로스오버 프로세서에 합류 (이미지: XMOS)

Xcore.ai는 AI 역량을 갖춘 엔드포인트 프로세서의 새로운 클래스인 크로스오버 프로세서의 일부입니다. NXP가 만든 이 용어는 애플리케이션 프로세서의 성능과 마이크로컨트롤러의 저전력, 실시간 동작을 결합한 장치를 설명합니다.

"고객들은 마이크로컨트롤러를 75센트 미만, 약 100 MIPS를 제공하는 Cortex-M0, M3, M4 칩으로 봅니다. 반면 SoC는 기가헤르츠에서 쿼드 A53 코어를 가질 수 있습니다. 이 두 극단 사이에는 상당한 격차가 있습니다. 특히 수천 MIPS를 요구하는 음성 중심 워크로드에 대해 이 중간 계층은 고유한 이름이 필요합니다."라고 XMOS CEO Mark Lippett이 EETimes와의 독점 인터뷰에서 말했습니다.

음성 인터페이스

XMOS의 2세대 XVF3510은 2019년 7월 출시된 음성 인터페이스용 ASIC으로, 동일한 Xcore 설계를 기반으로 합니다. XVF3510 기반 레퍼런스 솔루션은 이미 Amazon Alexa Voice Service 인증을 받았습니다.

음성 분야에서의 실적을 고려할 때, Xcore.ai 칩은 초기에 키워드 스포팅이나 동적 사전 기능이 필요한 음성 인터페이스 애플리케이션을 타겟으로 할 것입니다.

"음성은 엣지에서 가장 중요한 AI 워크로드이며, 앞으로 수년간 그럴 것입니다."라고 Lippett은 말했습니다. "음성 경험을 향상시키기 위해 기기는 점점 더 멀티모달이 되어, 사람의 존재나 음성 방향 감지 같은 컨텍스트를 제공하는 추가 센서를 통합할 것입니다."

Mark Lippett (이미지: XMOS)

"오디오를 넘어 멀티모달 데이터를 활용하여 사용자 경험을 개선할 기회가 많습니다."라고 그는 덧붙였습니다.

프라이버시, 보안, 안전 요구사항은 종종 처리가 엔드포인트에서 수행되도록 요구합니다. Lippett은 아이들이 주방에 있을 때만 음성과 레이더를 사용하여 오븐을 비활성화하는 가전제품을 예로 들었습니다.

신속한 개발을 지원하기 위해 Xcore.ai는 음성 인터페이스 생성을 위한 라이브러리와 함께 제공되며, 고객이 맞춤형 솔루션을 설계할 수 있는 유연성도 제공합니다. 카메라 입력을 위한 MIPI 인터페이스도 사용할 수 있습니다.

Xcore 아키텍처

Xcore.ai 칩은 최대 3,200 MIPS, 51.2 GMACCs, 1,600 MFLOPS를 제공합니다. 1MB의 내장 SRAM과 확장을 위한 저전력 DDR 인터페이스를 포함합니다.

비슷한 주파수에서 동작하는 비교 가능한 Cortex-M7 디바이스 대비, XMOS는 Xcore.ai가 32배의 AI 성능과 15배의 DSP 성능을 제공한다고 주장합니다.

"엔드포인트 시장에서는 가격 대비 성능이 가장 중요합니다."라고 Lippett은 강조했습니다. "우리는 Xcore.ai를 대량 생산 시 1달러로 공격적으로 가격 책정했습니다. 비교 가능한 Cortex-M7의 약 절반 비용으로 극적인 성능 이점을 제공합니다."

Xcore는 메모리, ALU, 벡터 유닛을 가진 타일에 배열된 논리 코어 기반 (이미지: XMOS)

Xcore.ai는 XMOS의 독자적인 Xcore 아키텍처를 기반으로 합니다. 코어는 I/O, DSP, 제어 또는 AI 기능에 할당될 수 있는 논리 코어로 구성됩니다. 각 타일은 8개의 논리 코어를 포함하며, 칩당 2개 타일, 공유 메모리, ALU, 벡터 유닛을 가집니다.

"Xcore를 차별화하는 것은 리소스의 예측 가능한 공유입니다."라고 Lippett은 설명했습니다. "아키텍처가 멀티코어인 것은 워크로드를 가속화하기 위함만이 아니라, 중요한 기능에 전용 리소스를 할당하여 결정론적 타이밍을 보장하기 위함입니다."

펌웨어에서 논리 코어에 고유한 기능을 매핑하면 완전히 소프트웨어 정의된 '가상 SoC'가 가능해집니다. 예를 들어, 한 코어는 I²S, I²C, LED 드라이버를 처리하고, 다른 코어들은 신경망 처리와 기존 소프트웨어 작업을 수행합니다. 이 소프트웨어 중심 접근 방식은 개발을 가속화하고, IoT의 동적 요구를 충족하며, 비용을 절감하여 틈새 시장에서도 경제적인 솔루션을 가능하게 합니다.

Xcore.ai 디바이스에 매핑된 애플리케이션 예시 (이미지: XMOS)

"시장은 더 넓은 범위의 기능을 요구하고, 기업들은 신속하게 대응해야 합니다."라고 Lippett은 말했습니다. "어떤 세그먼트에도 맞지 않을 수 있는 일반적인 플랫폼을 구축하는 것은 위험합니다. Xcore.ai를 사용하면 제조사들은 더 낮은 CAPEX로 신속하게 기기를 출시하고, 더 작고 표적화된 베팅을 할 수 있습니다."

XMOS는 크로스오버 프로세서 공간에 진입하는 주요 마이크로컨트롤러 제조사들과 어떻게 경쟁할까요?

"우리는 ARM 기반 SoC를 복제하지 않을 것입니다."라고 Lippett은 말했습니다. "경쟁하는 유일한 방법은 아키텍처적 이점, 즉 Xcore에 내재된 성능과 유연성을 통하는 것입니다."