스마트팩토리에서 스마트시티에 이르기까지 점점 더 자동화되는 세상은 전자기기에 더 빠른 속도, 지능과 정밀도를 요구하고 있다. 인간과 함께 작업에 투입되는 종류의 자동화 모바일 로봇의 예를 들어본다면, 이러한 로봇들은 물체 주변을 안전하게 탐색하기 위한 정밀한 모터 제어, 나노초 단위의 의사결정을 위한 빠른 처리 속도, 그리고 서로 소통하며 함께 작업할 수 있는 협업 능력을 필요로 하게 된다.

앞으로는 전자 시스템에 이러한 고급 에지 분석과 높은 실시간 응답성을 추가하는 것이 더 쉽고 저렴해질 것이다. 스마트 연결 시스템의 실현을 위해 필수불가결한 마이크로컨트롤러가 진화하는 데 영향을 미치는 요소에는 어떤 것들이 있는지, 마이크 피에노비(Mike Pienovi) TI의 Sitara™ MCU 총괄 매니저와 문답을 살펴보자.

[기술기고문] “고성능 MCU가 업계를 재편성하는 5가지 방식

Q: 마이크로컨트롤러에 대한 신규 수요는 어떤 트렌드에 의해 발생하고 있는가?

제조, 데이터센터, 스마트 시티, 차세대 자동차 등 업계 및 엔지니어와의 대화를 통해 TI가 알게 된 것은 엣지에서 발생하는 인텔리전스와 시스템 간 전송되는 대량의 데이터에 대한 폭발적인 수요의 증가이다. 엣지 인텔리전스는 중앙 컨트롤에 의존하지 않고 실제로 실시간 의사결정이 필요한 기기와 더욱 가까운 거리에서 작업을 수행할 수 있게 해주는 역할을 수행한다. 따라서 공장 로봇과 같은 경우에는 복잡한 지시사항을 수행하는 데 필요한 신속한 실시간 의사결정을 내릴 수 있는 동시에 저렴한 비용으로 기계 간 데이터 전송이 가능하며 로컬에서 보안 데이터를 처리하여 데이터 보호 또한 가능하게 된다. 그리고 이렇듯 로봇이 더 빠르고 정확하게 작업을 수행한다면 모든 기업의 궁극적인 목표인 생산라인에서의 최대 아웃풋을 위한 생산성과 효율성 증대를 달성에 가까워질 수 있다고 생각한다. 

또 다른 주요 트렌드는 기능 안전에 대한 높아지는 요구이다. 이제는 사람과 기계가 상호 작용하는 경우가 많아졌기 때문에 이러한 경우에 문제가 발생하지 않도록 다양한 메커니즘과 시스템 제어 장치를 고안할 필요가 있다. 따라서 이러한 시스템 작동을 가능케 할 수준의 성능과 정밀도를 갖추는 것과 더불어 이에 대한 추가적인 고민이 필요한 시점이다.

이러한 시스템들이 점점 더 서로 연결되고 있기 때문에 더 높은 기기 처리 성능, 장치 간 통신을 위한 대역폭 증대, 실시간 제어 시스템 개선, 향상된 안전 및 보안을 제공하는 마이크로컨트롤러(MCU)에의 수요가 증대되고 있다.

Q: MCU는 어떻게, 그리고 왜 진화하고 있는가?

기존의 플래시 기반 MCU는 일반적으로 센서, 스위치, 모터와 같은 구성 요소를 제어하는 데 사용된다. 하지만 현재 증가하는 자동화 수요를 충족시키고자 하는 고객들은 MCU에 성능 향상, 대용량 데이터의 빠른 연산 및 다양한 연결 시스템 간 통신 등 전통적으로 프로세서 역할에 가까웠던 기능들을 다수 요구하고 있다.

TI의 목표는 실제로 구현 가능한 수준의 설계에서 고객이 만족할만한 성능을 제공하는 동시에, 보안 또는 네트워킹을 비롯한 시스템의 추가 요구 사항을 충족하는 임베디드 프로세싱 솔루션을 개발하여 엔지니어가 설계 과제를 해결할 수 있는 다양한 옵션을 제공하는 것이다. TI는 마이크로컨트롤러와 프로세서 간의 격차를 해소하는 한편, 처리 요구 수준이 두 배에서 세 배 가까이 증가 중인 전자 시스템을 위한 추가 기능을 제공하기 위해 새로운 Sitara AM2x MCU를 설계했다.

처리 요구 사항이 두 배 또는 세 배로 증가하는 전자 시스템을 위한 추가 기능을 제공하기 위해 새로운 Sitara AM2x MCU를 설계했다.

Q: 로봇 공학 외에도 고성능 MCU사용 시 이점이 있는 다른 시스템에는 어떤 것이 있나?

산업 전반에 걸쳐 고성능 MCU를 사용할 수 있는 방법은 다양하다. 하지만 그 중에서도 눈에 띄는 두 가지 시장은 자동차 및 그리드 인프라 영역이다. 두 영역 모두 더 빠른 수준의 컴퓨팅 시스템을 요구하고 있는데, 소프트웨어로 정의된 자동차 수준에서는 고성능 MCU의 저지연 실시간 제어 루프를 활용하여 고급 파워트레인 제어를 구현하거나 더 높은 처리 성능을 통해 차량 내 네트워킹을 위한 통신 처리량을 높일 수 있다. 또, 동일한 기술을 그리드 어플리케이션에 사용하여 그리드에서 차량으로 더욱 스마트한 에너지 전송을 지원할 수도 있다.

스마트 빌딩의 센서 기술 확산을 위해서도 더 나은 처리 성능에 대한 수요가 존재하는데, 엣지의 시스템에 분석 영역을 통합할 수 있다면 건물의 환경에 따라 더 빠르고 복잡한 의사 결정을 내릴 수 있어, 실내 온도나 조명을 맞춤 설정하는 등의 작업을 효과적으로 수행 가능하다.

Q: 이러한 기술이 미래에는 어떤 일들을 가능하게 할 것인가?

개인적으로는, 예를 들어 자동차의 어댑티브 서스펜션과 같이 오늘날 프로세서 수준의 기술이 사용되는 주요 시장을 살펴보고 이를 더 간단한 방식으로 수행할 수 있도록 돕는 것에 흥미를 느낀다. TI는 엔지니어가 비용 효율적인 분석 기능을 디바이스에 도입할 수 있도록 지원하고 있는데, 이를 통해 향후 이러한 기능이 시장에 더욱 널리 보급될 수 있을 것으로 생각한다.

엔지니어링 관점에서 생각해보자면, 마이크로컨트롤러에 훨씬 더 높은 수준의 성능을 제공하게 된다면 임베디드 개발에 대한 배경 지식이 부족한 사람도 이러한 솔루션에 대한 작업을 수행할 수 있게 될 것이다. TI는 설계 프로세스를 더 쉽게 탐색할 수 있는 하드웨어 및 소프트웨어 리소스를 제공하여 고객이 이 기능을 손쉽게 활용할 수 있도록 서포트하고 있다. 최종적으로 TI의 목표는 엔지니어가 이 기술을 통해 미래 시스템을 더욱 쉽게 설계할 수 있도록 하는 동시에, 새롭고 혁신적인 방식으로 자동화되고 있는 세상에 발맞추어 진화하고 있는 고객의 요구에 적절히 응하는 것에 있다.

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