오늘날 AI는 우리 일상으로 스며들면서 많은 관심을 받고 있지만 스마트 시티와 데이터 센터, 헬스 케어, 지능형 공장 등 쉽게 볼 수 없는 임베디드 시장에서도 AI에 대한 수요는 지속되어 왔고, 근래 폭발적으로 수요가 증가하고 있다.

이에 수년간 관련 솔루션을 제공해온 AMD에서 발표한 2세대 버설(Versal) 적응형 SoC 관련 내용을 정리했다.

까다로운 운영환경의 임베디드 시스템 대응, AMD 2세대 버설 적응형 SoC

임베디드 시스템은 환경에 따라 광범위한 온도 범위, 폼팩터에 따라 가용 전력 및 열방출 환경, 물리적인 공간 제약, 실시간으로 변하는 실제 환경에 대한 대응, 보안 신뢰성 확보를 포함해, 장기간 공급 환경을 위한 사양 인증 요구 등 일반적인 환경에 비해 훨씬 까다로운 요구 조건을 충족해야 한다. 이처럼 까다로운 환경 제약에 놓은 환경에서 상당한 컴퓨팅 역량이 요구되는 워크로드를 처리할 AI 접목은 더욱 난이도가 높은 작업이 될 수 밖에 없다.

AMD에서 발표한 2세대 버설 적응형 SoC는 이러한 임베디드 환경에서의 AI 통합을 위한 원칩 솔루션이다. 현재 AI 임베디드 시스템은 대체로 다양한 센서를 통해 외부 데이터를 수집하는 전처리, 이렇게 모인 데이터 기반의 실시간 AI 추론을 거친 데이터를 바탕으로 결정을 내리고 디바이스를 제어하며, 피드백을 전달하는 후처리 과정일 거친다.

이러한 각 단계별로 분리된 멀티칩 구조에서는 요구 전력과 전력 공급의 복잡성, 요구되는 보드 및 시스템 크기, 메모리 용량, 칩간 레이턴시, 보안 등 다방면으로 임베디드 시스템에 AI를 통합하는데 제약이 발생한다.

AMD가 이번에 발표한 2세대 버설 적응형 SoC는 전처리와 AI 추론 단계를 통합한 1세대에, 후처리 부분까지 전 영역을 통합한 원칩 솔루션으로 재탄생한 것이 특징이다.

AMD의 2세대 버설 적응형 SoC는 AI 엔진이 포함된 '버설 AI 엣지 시리즈 Gen2'와 AI 엔진이 제외된 '버설 프라임 시리즈 Gen2' 두 가지 모델이 선보여 사용 환경에 따라 취사선택할 수 있다.

강력한 성능의 원칩 솔루션, 1세대와 2세대 상호 보완 전략

프로세싱 성능은 10배, AI 엔진의 전성비는 최대 3배 증가했으며, 특히 1세대의 프로그래머블 로직(PL)과 비교했을 때 2세대의 PL 리소스 자체는 비슷하지만, AI엔진과 보안, I/O 등을 담당하던 리소스가 분리되면서 유효 리소스의 확대 효과를 가져왔다.

원칩 통합 솔루션으로 설계되면서 비슷한 전력 풋프린트에서 4배의 이미지 처리 성능을, 스마트시티 구축을 위한 비전 어플리케이션 이미지 프로세싱과 비디오 스트리밍에서 각각 스트림당 보드 크기가 65% 및 35% 작아지는 효과를 볼 수 있어 설계 유연성을 높여준다.

2세대 버설 적응형 SoC는 FP8과 FP16,MX6, MX9 등 새로운 데이터 유형을 지원해 설계 및 어플리케이션 적용 유연성을 높인 것도 특징이다.

후처리를 담당하는 어플리케이션 프로세싱 유닛(APU)에는 최대 8개의 Arm Cortex-A78AE 코어로 200.3k DMIPs 성능을, 제어 기능을 위한 실시간 처리 유닛(RPU)는 최대 10개의 Arm Cortex-R32 코어로 28.5k DMIPs 성능을 발휘한다.

AMD는 2세대 버설을 공개하였지만 특성과 성능에 차이가 있는 만큼 1세대 모델은 AI 엣지 센서나 CPU 오프로드에 강점을 보이고, 2세대는 모든 임베디드 AI 프로세싱을 원칩으로 통합한 고성능 SoC인 만큼 컴퓨트 성느에 포커싱된 어플리케이션 위주로 포지셔닝, 두 제품군이 서로를 보완하도록 한다는 전략이다.

한편, 이번에 발표된 2세대 버설 적응형 SoC는 2025년 말 출시를 목표로 현재 관련 자료에 대한 얼리 엑세스가 진행 중이며, 샘플은 2025년 상반기, 평가 키트와 SOM은 2025년 중반 제공을 계획 중이다.