HW 하이퍼바이저로 오버헤드 및 실시간 성능 강화

STMicroelectronics                          ST마이크로일렉트로닉스 진 용 하 차장

Stellar는 ECU 통합 및 도메인 컨트롤러를 위한 실시간 가상화 플랫폼을 지원한다. 여러 ECU들의 통합 개발에 대한 어려움을 MCU 내부의 하드웨어 하이퍼바이저를 통해 가상화를 구현할 수 있도록 해준다. 순수 소프트웨어만으로 구현한 하이퍼바이저보다 훨씬 적은 오버헤드와 실시간 성능을 제공할 수 있다. 

글 | 한상민 기자_Han@autoelectronics.co.kr




Q. 지난 Automotive Innovation Day(AID)에 어떤 것을 소개했는지 설명 부탁드립니다. 
A. 최근 개발되는 자동차는 너무 많은 제어기의 증가로 이를 효율적으로 해결할 수 있는 도메인 컨트롤러 및 존 컨트롤러가 요구되고 있습니다. 이번 AID에서 ST는 차세대 MCU인 Stellar MCU에 대해서 소개하며 Stellar MCU의 기능 중 도메인 및 존 아키텍처 대응을 위한 HW 하이퍼바이저, 연산 가속화 장치 DFA(Data Flow Architecture), OTA(Ove The Air) 대응을 위한 전략을 말했습니다. 



Q. 업계의 요구사항과 이에 대한 반영의 결과로 이전 제품과 현재 제품의 차이는 무엇인가요? 
A. 자동차 아키텍처는 커넥티드 카, 자율주행 등의 새로운 트렌드와 함께 많은 변화가 진행 중입니다. 이에 따라 Stellar MCU는 변화하는 새로운 트렌드에 맞춰 알맞은 기능들을 제공하고 있습니다.

먼저 Stellar는 ECU 통합 및 도메인 컨트롤러를 위한 실시간 가상화 플랫폼을 지원합니다. 여러 ECU들의 통합 개발에 대한 어려움을 MCU 내부의 하드웨어 하이퍼바이저를 통해 가상화를 구현할 수 있도록 도와줍니다. 각기 다른 ASIL 레벨의 ECU 애플리케이션들에 퍼리퍼럴(peripherals)과 메모리 공간을 전용으로 할당해 내부적으로는 강하게 고립시켜 각각의 애플리케이션들이 독립적으로 동작하도록 구현할 수 있습니다.

또, Stellar의 하드웨어 하이퍼바이저를 사용한 가상머신의 제공은 순수하게 소프트웨어만으로 구현한 하이퍼바이저보다 훨씬 적은 오버헤드와 실시간 성능을 제공할 수 있습니다. OTA 등을 통한 펌웨어 업데이드 역시 가상머신을 통해 다른 애플리케이션에 영향을 주지 않고 원하는 애플리케이션만 업데이트할 수 있습니다.


Q. 경쟁사 제품과는 어떤 차별점이 있을까요? 
A. Stellar SR6 MCU는 최대 400 MHz로 동작하는 6개의 Cortex-R52+ 코어와 200 MHz로 동작하는 3개의 Cortex-M4 코어를 탑재해 최대 7,000에서 16,000 DMIPS의 성능을 가지게 됩니다. 그리고 보안 측면에서는 더욱 향상된 HSM 2세대와 400 MHz로 동작하는 총 4개의 크립토 모듈을 지원합니다.

Stellar의 메모리는 ST만의 특별한 PCM(Phase Change Memory) NVM을 사용해 OTA 구현에 비용적으로 효율성을 극대화할 수 있습니다. PCM은 기존의 NOR 플래시보다 빠른 액세스 타임과 프로그래밍 속도를 지원하며, 삭제 시 구분된 섹터 전체를 지워야 하는 NOR 플래시의 한계와는 달리 싱글 비트 오버라이트가 가능하기 때문에 전체적인 플래시 프로그래밍 시간이 약 4.5배 빠르게 됩니다. 이는 자동차 아키텍처 트렌드에 맞춰 점점 더 커지는 MCU 플래시 프로그래밍에 있어 펌웨어 업데이트에 매우 큰 장점이 됩니다.
또한 ECU 통합 및 도메인 컨트롤러를 위해 물리적인 하이퍼바이저를 통한 가상화 기능이 지원됩니다. 이 가상화 기능을 통해 물리적 MCU에서 다중으로 애플리케이션을 공존할 수 있기 때문에 설계에 유연성을 향상시킬 수 있습니다.
 

Q. 이 제품과 관련 ST는 어떻게 고객을 지원합니까? 
A. Stellar SR6 MCU는 고객의 제어기 및 요구사항에 적합한 제품군을 선택하고 기능 구현을 위한 기술지원을 하고 있습니다. 적합한 제품의 선정과 각 기능 구현을 위하여 평가보드를 제작하고 회로도 등을 제공하며, MCU 기능을 확인할 수 있는 Eclipse 기반의 Stellar Studio IDE를 제공합니다. 그리고 AUTOSAR의 새로운 사양인 R20-11에 맞춰 MCAL을 개발하고 있고, HSM 펌웨어 등 Security Pack, 그리고 ISO 26262 사양을 준수한 Safety Pack을 준비하고 있습니다.

자동차의 경량화 및 친환경 그리고 커넥티드 카와 자율주행 등 새롭고 많은 트렌드를 통해 자동차 E/E 아키텍처는 급변하고 있습니다. 이제 자동차 회사들은 친환경 트렌드에 맞춰 와이어 하네스의 길이를 줄이고 차량의 무게를 줄이기 위해 현존하는 많은 ECU들을 통합해야 합니다. 또 커넥티드 카, 자율주행 등의 트렌드는 실시간적으로 점점 더 많은 데이터 처리와 높은 레벨의 보안 기능을 요구하고 있습니다.
앞으로 MCU는 멀티코어와 가상화를 통해 수많은 자동차 ECU들의 통합을 지원해야 하며, 데이터 라우팅 가속기, 더 빠른 코어 클록, Evita Full level의 보안 모듈을 필요로 하게 될 것입니다.


 

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