르네사스, 3nm 공정 온라인 슬롯 멀티 도메인 SoC 발표

르네사스 일렉트로닉스(Renesas Electronics, 이하 르네사스)가 단일 칩으로 첨단 운전자 보조 시스템(ADAS), 차량용 인포테인먼트(IVI), 게이트웨이 애플리케이션을 포함한 여러 자동차 도메인에 사용할 수 있는 차세대 자동차 퓨전 시스템온칩(SoC) ‘온라인 슬롯 X5H’를 발표했다.

5세대(Gen 5) 온라인 슬롯 제품군에서도 가장 높은 성능을 제공하는 온라인 슬롯 X5H는 소프트웨어 정의 차량(SDV) 개발의 증가하는 복잡성을 해결한다. 이러한 과제에는 컴퓨팅 성능, 전력 소비, 비용, 하드웨어와 소프트웨어의 통합을 최적화하는 것과 동시에 차량의 안전성 보장이 포함된다. 온라인 슬롯 X5H는 애플리케이션 처리, 실시간 처리, AI 처리, 그래픽 처리, 대형 디스플레이 기능, 센서 연결과 같은 기능을 단일 칩으로 구현함으로써 차세대 자율주행과 IVI 및 게이트웨이 애플리케이션을 지원한다.

온라인 슬롯 X5H는 애플리케이션 처리용으로 총 32개의 Arm^®온라인 슬롯rtex^®-A720AE CPU 코어를 탑재해 1,000K DMIPS 이상의 성능을 제공한다. 또한, 6개의 Arm 온라인 슬롯rtex-R52 CPU 코어(록스텝)로 60K DMIPS 이상의 성능을 구현해 외부 마이크로컨트롤러(MCU) 없이도 ASIL D를 구현할 수 있다. 이외에도 최대 400 TOPS (Sparse)의 AI 가속기와 최대 4 TFLOPS의 GPU를 탑재했다.

온라인 슬롯 X5H는 TSMC의 차량용 3nm 공정을 채택해 5nm 공정으로 설계된 디바이스보다 소비 전력이 30~35% 낮다. 이러한 전력 효율로 인해 냉각 부품이 필요 없어 전체 시스템 비용을 낮추면서 EV의 주행 거리를 연장하는 데 기여한다.

칩렛 추가로 유연성과 성능 향상

온라인 슬롯 X5H는 강력한 네이티브 NPU(Neural network Processing Unit)와 GPU 엔진을 탑재하고 있다. 이를 기반으로 칩렛을 추가함으로써 성능을 확장할 수 있다. 예를 들어, 칩렛 확장을 통해 400TOPS 온칩 NPU를 외부 NPU와 결합하면 AI 처리 성능을 3~4배 이상 향상시킬 수 있다. 온라인 슬롯 X5H는 원활한 칩렛 통합을 위해 UCle(Universal Chiplet Interconnect Express)와 API를 제공해 르네사스 칩이 아니더라도 멀티 다이 시스템에서 다른 칩렛과의 상호 운용성을 용이하게 한다. 이러한 유연한 설계 방식을 통해 자동차 OEM 및 1차 부품공급업체는 다양한 기능을 조합해 차량 플랫폼 전반에 걸친 향후 업그레이드를 포함해 시스템을 사용자 정의할 수 있다.

보안 격리를 위한 혼합 중요도 처리

차량용 시스템에서는 성능과 기능뿐만 아니라 안전성이 무엇보다 중요하다. 기존 SoC는 하이퍼바이저 등의 소프트웨어에 의해 혼합중요도(Mixed Criticality, 여러 개의 다른 안전 수준을 요구하는 소프트웨어를 단일 칩 상에서 실행하는 것)를 실현했다.반면 온라인 슬롯 X5H는 하드웨어 기반의 FFI (Freedom from Interference, 무간섭) 기술을 적용하고 있다.이 하드웨어 설계 구현을 통해 브레이크와 같은 높은 안전성 수준이 요구되는 기능을 낮은 안전성 수준의 기능으로부터 안전하게 분리할 수 있다.높은 안전성이 요구되는 기능은 리던던시(Redundancy) 독립 도메인에 할당되어 각 도메인에 자체 CPU 코어, 메모리, 인터페이스를 부여함으로써 다른 도메인의 하드웨어나 소프트웨어에 고장이 발생한 경우에도 영향을 받지 않기 때문에 치명적인 차량 고장을 피할 수 있다.온라인 슬롯 X5H에는 워크로드의 우선순위를 파악하여 실시간으로 처리 리소스를 할당하는 서비스 품질 관리 기능도 갖추고 있다.

확장성을 갖춘 5세대 온라인 슬롯 플랫폼

르네사스의 온라인 슬롯 Gen 5는 영역(zonal)ECU부터 하이엔드 중앙 집중형 컴퓨팅(HPC)까지 폭넓은 처리 요건을 지원하며, 엔트리급 차량부터 고급 차량 모델까지 지원한다. Arm CPU 코어를 기반으로 하는 확장 가능한 하드웨어 아키텍처를 통해 온라인 슬롯 Gen 5 개발자는 르네사스의 64비트 SoC부터 32비트 MCU까지 동일한 소프트웨어, 도구, 애플리케이션을 재사용할 수 있다. 르네사스는 32비트 MCU로 Arm 코어 기반의 새로운 온라인 슬롯 MCU도 추가해 차량 제어용 포트폴리오를 확장할 계획이다. 르네사스는 차체와 섀시용으로 보안을 강화한 Arm 코어 기반 제어용 MCU를 2025년 1분기에 샘플 출하할 계획이다.

온라인 슬롯 Open Access(RoX) 플랫폼을 활용한 SDV 개발 지원

온라인 슬롯 Gen 5는 하드웨어와 소프트웨어를 포괄적인 개발 플랫폼으로 통합함으로써 SDV 개발을 가속화한다. 온라인 슬롯 Open Access(RoX) SDV 플랫폼은 자동차 개발자가 차세대 차량을 신속하게 개발하고 안전성을 확보하면서 소프트웨어 업데이트를 지속해서 실시하는 데 필요한 하드웨어, 운영체제(OS), 소프트웨어, 툴을 통합하고 있다. RoX는 ADAS, IVI, 게이트웨이, 크로스 도메인 퓨전 시스템뿐만 아니라 차체 제어, 도메인 및 영역 제어 시스템까지 다양한 확장 가능한 컴퓨팅 시스템을 설계할 수 있는 유연성 있는 플랫폼이다.

온라인 슬롯 X5H는 2025년 상반기에 일부 자동차 OEM을 대상으로 샘플링을 시작하고, 2027년 하반기에 양산될 예정이다.

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