래티스 반도체(Lattice Semiconductor Corporation, 이하 ‘래티스’)는 12월 3일 서울 강남구 그랜드 인터컨티넨탈 서울 파르나스 호텔에서 기자간담회를 열고, 자사의 새로운 저전력 FPGA 플랫폼인 ‘래티스 넥서스(Lattice Nexus)’와 이를 기반으로 한 제품을 소개했다. 삼성전자의 28nm FD-SOI 공정 기술을 기반으로 하는 ‘래티스 넥서스’ 플랫폼은 저전력의 엣지 애플리케이션을 위해 최적화된 것이 특징으로, 첫 번째 제품인 ‘CrossLink-NX’ FPGA는 동급 경쟁 제품보다 전력 소비를 최대 75% 절감할 수 있다.

래티스 넥서스 플랫폼은 사물인터넷(IoT)용 인공지능(AI)을 비롯하여 비디오, 하드웨어 보안, 임베디드 비전, 5G 인프라, 산업 자동화와 자율주행차 등 광범위한 애플리케이션 개발자에게 유용한 전력효율적 성능을 제공하도록 설계됐다. 또한 래티스 넥서스는 솔루션에서부터 아키텍처와 회로에 이르는 매 설계 단계마다 혁신적으로 설계되었으며, 대폭 줄어든 소비 전력으로 보다 뛰어난 시스템 성능을 제공할 수 있다. 한편 이 플랫폼은 삼성전자의 대량생산용 28nm FD-SOI(fully-depleted silicon-on-insulator) 공정 기술을 사용하며, 벌크형 CMOS에 비해 트랜지스터 누설이 50% 더 적은 것이 특징이다.

새로운 ‘래티스 넥서스’ 플랫폼 기반의 첫 제품 ‘CrossLink-NX’ FPGA 디바이스는 임베디드 비전 시스템 개발은 물론, 통신, 컴퓨팅, 산업, 자동차, 컨수머 시스템용 인공지능(AI) 솔루션 개발에 필요한 저전력, 소형 폼팩터, 신뢰성, 성능 특성을 모두 갖추고 있다. 특히 동급 경젱 FPGA 제품들보다 최대 100배 더 낮은 소프트웨어 오류율(SER), 고속 I/O 지원, 전체 디바이스 설정이 15ms 이내에 가능한 ‘인스턴트-온’ 성능, 엣지 디바이스에서의 효율적인 AI 추론 지원을 위한 높은 메모리 대 로직 비율 등의 특징을 갖췄다. 또한 시스템 크기를 최소화할 수 있는 소형 폼팩터 옵션을 제공한다.

▲ 잉 젠 첸 래티스 반도체 아태지역 사업개발 디렉터

▲ 새로운 개발 전략이 반영된 ‘래티스 넥서스’ 플랫폼은 삼성전자의 28nm FD-SOI 기반이다

잉 젠 첸(Ying Jen Chen) 래티스 반도체 아태지역 사업개발 디렉터는 이 자리에서, 래티스 반도체의 기존 제품 개발 방향은 컨슈머 세그먼트에 집중하고 있었지만, 향후에는 산업계의 변화와, 자동차나 통신 등에서의 FPGA 사용 증가에 따라, 이러한 부분에 대한 비중을 플랫폼 개발에서 더 반영하고자 한다고 소개했다. 또한 개발 방향에서도 ‘플랫폼’ 개념을 도입해, 하나의 플랫폼을 기반으로 여러 가지 유형을 가진 제품을 선보이고자 하고, 이를 통해 개발 비용의 부담을 줄이면서도 시장 출시 기간을 줄여 적절한 시기에 제품을 시장에 선보이고자 한다고 밝혔다.

현재 시장의 중요한 트렌드로는 5G의 성장과 클라우드의 확산이 꼽히며, 이 두 가지 트렌드는 임베디드 비전이나 안전 장비, 스마트 홈이나 스마트 팩토리 등에서 엣지 디바이스의 큰 변화를 만들고 있다. 또한 5G와 클라우드의 확산으로 엣지 프로세싱 수요가 높아지고, 임베디드 비전 애플리케이션에서도 브릿징과 프로세싱에 대한 요구가 커지며, 스마트 홈이나 팩토리, 자동차의 자율주행 중에서도 임베디드 비전의 중요성이 높아지고 있다고 밝혔다. 특히, 이러한 애플리케이션의 요구 사항 변화에서 반드시 요구되는 것으로 고성능, 저전력, 고신뢰성, 소형 폼팩터 등의 특징을 꼽았다.

래티스 넥서스 플랫폼은 삼성전자의 대량생산용 28nm FD-SOI(fully-depleted silicon-on-insulator) 공정 기술을 사용하며, 벌크형 CMOS에 비해 트랜지스터 누설이 50% 더 적은 것이 특징이다. 또한 래티스는 넥서스 플랫폼에서 ‘프로그래머블 백 바이어스’를 통해, 같은 실리콘에서도 저전력 혹은 고성능의 특성을 적절히 조절할 수 있는 프로그래머블 특성을 제공한다고 소개했다. 이 때, 저전력 설정을 통해서는 전력 소비를 줄여 운영 비용을 줄이고, 쿨링이나 안정성, 재고관리 등에서 최적화를 기대할 수 있으며, 이 플랫폼 기반의 제품에서는 28nm 기반 경쟁제품 대비 전력소비를 최대 75%까지 줄일 수 있었다고 덧붙였다.

AI 추론 애플리케이션 등에서 요구되는 ‘고성능’을 위한 부분으로는, 임베디드 비전이나 로직 프로세싱 등에서 높은 성능을 제공할 수 있도록 최고 수준의 메모리 대 로직 비율을 갖추고 있다는 점이 소개되었다. 또한 고성능 애플리케이션의 지원에 유리한 동급 최고 성능의 I/O와 함께 전원을 켜면 즉각적으로 사용 준비가 완료되는 초고속 I/O 부트 등의 특징을 갖추고 있다고 밝혔다. 이와 함께 중성자 복사 등에 영향을 받는 민감 영역을 최소화해 소프트웨어 오류율(SER) 측면에서의 신뢰성을 높였으며, 임베디드 비전 영역에 최적화된 LUT4 구조와 전반적인 구성 최적화로 패키징 또한 최소화할 수 있었다고 덧붙였다.

▲ 새로운 플랫폼 기반에서 임베디드 비전 애플리케이션에 최적화된 ‘CrossLink-NX’

‘CrossLink-NX’ FPGA 디바이스는 새로운 ‘래티스 넥서스’ FPGA 플랫폼을 기반으로 제작된 첫 제품이다. 이 제품은 프로그래머블 코어에 약 17,000~40,000개의 로직 셀과 DSP 블록을 갖추고 있고, 저전력, 고성능 모드를 지원하며, 높은 메모리 대 로직 비율로 엣지 디바이스에서의 AI 추론 등에서 높은 성능을 제공할 수 있다. 또한 인터페이스 지원에서는 2.5Gbps D-PHY 8개 레인, 5Gbps PCIe 2.0 1개 레인을 제공하며, 고속 프로그래머블 I/O 지원에서는 12개의 1.5Gbps 차동 I/O, 1066Mbps DDR3 인터페이스 등을 갖추고, 총 I/O 수는 최대 192개를 지원한다. 이 외에도 I/O 준비에 3ms, 디바이스 전체 설정은 15ms 이내에 가능한 ‘인스턴트 온’ 성능도 제공한다.

현재 임베디드 비전 애플리케이션에서의 주요 요구사항으로는 다양한 종류의, 복수의 센서와 디스플레이를 지원할 수 있는 유연성, FHD 이상의 4K, 8K로의 이동 등 보다 고해상도와 높은 프레임레이트로의 이동, MIPI및 레거시 컴포넌트와의 연결성 지원, 저전력 소형 폼팩터에서도 엣지에서의 AI 추론을 수행할 수 있는 고성능에 대한 부분을 꼽았다. 그리고 이러한 시장 동향에 따라, 하드웨어에서도 저전력과 고성능, 소형 폼팩터, 높은 신뢰성과 사용 편의성 등의 특성이 요구되고 있다고 덧붙였다.

래티스는 CrossLink-NX가 동급의 경쟁 FPGA 제품들과 비교해 최대 75% 적은 전력 소비량을 제공하며, 이를 통해 배터리를 사용하는 환경에서 더 긴 사용시간의 구현이 가능하고, 운영과 제조 비용을 절감할 수 있다고 소개했다. 또한 소형 폼팩터 측면에서는, 경쟁 제품대비 최대 10배 적은 면적으로 구현된 6*6mm 폼팩터의 CrossLink-NX 40K LC 제품이 준비되어 있으며, 이러한 제품들을 통해 더 작은 크기의 시스템 설계를 구현할 수 있다고 밝혔다. 이 외에도 2.5Gbps MIPI나 5Gbps PCIe 2.0, 1066Mbps DDR3 인터페이스 등의 고속 인터페이스를 갖추고, 로직 셀당 170bit의 메모리 용량을 통해 임베디드 비전이나 AI 추론에서 지연시간을 최소화한 고성능을 지원할 수 있다고 덧붙였다.

‘인스턴트-온’ 측면에서는, I/O 설정에 3ms, 디바이스 설정에는 8ms 정도만 필요해, 뛰어난 편의성과 함께 전력 효율을 높이고, 보안성이 중요한 애플리케이션에서 가장 먼저 켜지고, 가장 나중에 꺼지는 디바이스 구성에도 효과적이라고 소개되었다. 이와 함께, 반응형 임베디드 디스플레이에서의 활용에도 지연 시간을 크게 줄일 수 있을 것이라 밝혔다. 이 외에도, 신뢰성 측면에서는 동급 경쟁 제품보다 최대 100배 낮은 소프트웨어 오류율(SER), 대량생산에서 검증된 신뢰성, 산업용 동작온도 범위 지원 등을 통해, 안전성과 신뢰성이 관건인 미션 크리티컬 애플리케이션에서도 경쟁력 있는 솔루션을 제공한다고 덧붙였다.

▲ 래티스의 CrossLink-NX 제품군의 주요 특징

▲ 사용성 측면에서는 다양한 IP 코어와 함께 기능이 강화된 새로운 설계 도구가 소개되었다

래티스의 CrossLink-NX 제품군은 크게 로직 셀 약 17,000개의 CrossLink-NX-17과 로직 셀 약 39,000개의 CrossLink-NX-40으로 구분된다. 이 중 NX-17의 경우 0.4Mb EBR, 24개 DSP, 2개의 PLL, 2.5Mb LRAM 등을 갖추고 있으며, NX-40은 1.5Mbits EBR, 56개의 DSP, 3개 PLL, 1Mb LRAM을 갖추고 있다. 그리고 래티스는 NX-40쪽의 메모리가 더 작게 구성된 이유로 I/O 수에 따른 확장성을 꼽았으며, NX-17의 경우 적은 I/O로 외장 메모리를 연결하기 쉽지 않은 만큼, 내부에서 모든 처리를 해결할 수 있도록 했고, 임베디드 비디오, 저지연성 비디오 프로세싱이나 AI 추론 등에 더 적합한 특징을 가지고 있다고 밝혔다. 반면 NX-40은 외장 메모리 활용 등에서 I/O 구성이 좀 더 여유가 있다고 덧붙였다.

패키지 측면에서는, NX-17은 3.7*4.1mm 72wlcsp 패키지부터 14*14mm 256caBGA까지의 패키징이, NX-40은 6*6mm 121csfBGA부터 17*17mm 400caBGA 패키지까지 다양한 크기의 패키징이 준비되어 있다고 소개되었다. 이 중 발표 시점에 준비되는 패키지 옵션은 NX-40의 10*10mm 72QFN, 9.5*9.5mm 289csBGA, 17*17mm 400caBGA의 세 가지 정도다. 그리고 NX-17 제품군 등은 추후 2020년에 선보일 예정이라고 언급했다. 한편, 래티스는 예정보다 빠른 일정으로 공개된 이 ‘CrossLink-NX’가 30개 이상의 고객들과 계약이 진행중이며, 이미 선도적 고객사들에서 시스템을 개발하고 있고, 소프트웨어와 IP도 즉시 사용 가능한 상태라고 밝혔다.

개발 도구 측면에서는 새로운 Radiant 2.0 설계 소프트웨어를 지원하는 것 외에도, 래티스는 현재 널리 사용되고 있는 MIPI D-PHY, PCIe, SGMII, OpenLDI 같은 IP 코어들의 강건한 라이브러리와, 4:1 이미지 센서 애그리게이션 같은 일반적인 임베디드 비전 애플리케이션용 데모 자료들도 함께 제공하고 있다고 밝혔다. 그리고 새로운 ‘Radiant 2.0’ 설계 도구에서는 사용자가 실시간으로 버그를 수정할 수 있게 해주는 온칩 디버깅 툴, 향상된 타이밍 분석 기능, 설계 변경 주문(ECO) 편집기, 신호무결성 분석을 위한 동시 스위칭 출력(SSO) 계산기 등의 기능이 제공된다고 소개했다.


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