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크리아(Kria™) K24 SOM은 모터 제어에 최적화되었다

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인터뷰/체탄 호나(Chetan Khona), 시니어 디렉터, AMD

글/이공흠 기자(leekh@seminet.co.kr)

AMD가 프로덕션 SOM 포트포리오 Kria 포트폴리오를 K24 SOM 론칭을 통해서 더욱더 포트포리오를 확대하게 되었다. K24 SOM 더불어서 개발을 더욱더 용이하게 지원해 드릴 수 있는 스타터 키트도 같이 론칭될 예정이다. AMD가 스타터 키트의 이름을 KD 240 드라이버 스타터 키트로 명명을 하였다.

AMD가 이렇게 전기 구동 모터에 집중을 하는 이유는 전기 모터가 아주 널리 사용되고 있기 때문이다. 대중교통, 풍력 터빈, 로보틱스 그리고 농업에서 사용하는 어떤 항공 시스템이라든지 의료 기기 등에 이르기까지 굉장히 널리 사용이 되고 있다 보니까 전 세계적으로 산업용 에너지 사용의 70%를 전기 모터가 차지하고 있다.

즉 공장이나 대중 교통, 에어컨, 건축 그리고 물류 등에 이르기까지 이렇게 전기 모터가 널리 사용되고 있기 때문에 전문가들에 따르면 세계적으로 전기 사용을 줄이는데 있어서 애플리케이션 단에서 이 부분에서만 전기 사용을 줄여도 애플리케이션 당 15 ~ 40% 전기 사용 절감이 가능하다라고 얘기하고 있다.

AMD Kria K24 SOM 같은 경우는 신용카드의 절반에 달하는 절반밖에 되지 않는 크기이다. 이것을 사용함으로써 사용자들은 전력 사용량을 줄임과 동시에 토크를 늘리고 다른 성능 요인들을 더욱 더 강화할 수가 있게 된다.

그러면서도 모터의 소음과 진동은 줄일 수가 있게 되고, AI를 활용한 예측 유지 보수 등이 가능하게 되고 업데이트 등이 가능해서 수명 연장을 각 모터 별로 실현을 할 수가 있다. 이러한 모든 것이 가능한 이유는 K24가 제공하는 DSP 역량, DSP 기능 그리고 이후에 설명할 여러 가지 성능 요소와 관련된 부분이다.

DSP 부분이 고성능 그리고 전력 효율적이다. 이 부분 때문에 가능하다라고 볼 수 있겠다. AMD가 기존 제품인 K26 SOM을 여러가지 측면에서 보완을 하는 제품이 또 K24 SOM 이다라고 발표했다. 

커넥터 호환성이라는 확장성이 두 개의 SOM 간에 보완이 되고 있고, 그 외에도 여러 가지 제어의 측면이든지 모터 유형을 지원하고 있다.

그래서 단순히 DSP 집약적인 애플리케이션이나 모터뿐만이 아니라 그 이외의 부분에 있어서도 효과적인 적용이 가능하다. Kria SOM 대해서 아마 알고 있다면 FPGA 전문가가 아니더라도 잘 활용할 수 있다라는 것이 또 장점이다. 소트프웨어 엔지니어라는 AI 과학자, 로봇공학자 등도 처음 사용하는 사람이더라도 이것을 잘 사용할 수 있게 제품이 만들어져 있다.

또 K24는 Python 그리고 매트랩, 시뮬링크 업무에서도 컨트롤 시스템 엔지니어들을 위해서 이런 부분을 다 지원하고 그 외에도 앞서서 설명한 어떤 전통적인 FPGA 연결 작업에 대한 부분도 지원을 하고 있다. AMD가 이번 론칭과 더불어서 새로운 바이타스 라이브러리 등도 같이 론칭을 계획하고 있다. K24 SOM은 AMD의 K26 SOM을 보완하고 또 확장성을 제공하는데 동일하게 징크 울트라스케일 플러스 MPSoC 아키텍처를 사용하고 있기 때문이다. 그러나 두 개의 SOM 간의 유사점과 차이점이 있다. 

먼저 유사점을 살펴 보면, A53 쿼드 코어 그리고 듀얼 코어 R5F 제공하고, 하드웨어 ROT 제공한다. K24 같은 경우는 K26 확장성을 위한 옵션으로 사용이 가능하다. 사이즈, 비용 그리고 속도 측면을 조정을 할 수가 있다. 예를 들어서 K26 같은 경우는 4GB LPDDR4를 사용하고 있지만 K24 같은 경우는 2GB LPDDR4를 사용하고 있다. 특히 K24 산업용 등급에 대해서는 AMD가 ECC 프로텍트가 되는 메모리를 2GB LPDDR4에 추가하였다.

K24는 자체가 AI 추론 지원을 하지만 다양한 센서에 대한 접근성 아날로그 시그널 등을 통해서 AI에 적용하는 것뿐만 아니라 데이터 생성 부분에 있어서도 지원이 가능하다. AMD Kria SOM 제품의 궁극적인 목표는 새로운 유저들이 적응형 컴퓨팅을 사용할 수 있게끔 하는 것이다. 그리고 이 애플리케이션들이 다 모터 컨트롤 기반의 애플리케이션들이 있는 것은 아니고, DSP 집약적인 경우도 있고, 센서 퓨전인 경우도 해당된다.

징크 울트라스케일 플러스 어댑티브 SoC 같은 경우 AMD K24 SOM에서 사용하고 있는데, 이것은 K24를 위해서 특별히 만들어진 것이다. 특히 혼합 임계를 가지고 있어서 혼합 임계 시스템이 되어 있어서 AMD가 일부 기능에 대해서는 실시간으로 우선 순위를 주고, 더 중요한 우선 순위를 먼저 주고, 다른 기능에 대해서는 최선의 노력 정도만 하면 되는 중요도 정도로 주거나 혹은 그 사이 어딘가쯤으로 조정을 할 수가 있다.

이러한 부분은 특히 기능 안전 시스템 관점에서 매우 중요하다. 이와 더불어서 하드웨어 ROT 특히 AMD가 TPM2.0을 통해서 사이버 보안을 더욱더 강화하는 하드웨어 ROT 지원을 하고 또한 그 빌트인 디스플레이 GPU를 통해서 시각화 기능 역시 지원을 하고 있다.

확장 가능한 센서 퓨전 같은 경우 AMD가 프로그램 업그레이드를 통한 I/O 구조를 가지고 있기 때문에 거의 모든 환경 센서나 방향 센서나 비전 센서 등에 커넥트가 가능하다. 그리고 AMD가 IP만을 통해서 산업용 네트워킹을 지원할 수가 있게 되었다. 이런 것들을 통해서 EtherCAT 아니면 이더넷 IP 또는 타임 센스티브 네트워킹(TSN) 정도까지 지원이 가능하다. 

특히 이번 제품이 ARM 프로세싱 시스템 중심의 기기를 가지고 있다라는 것이 또 중요한 부분인데, 이것이 프로그래머블 로직에 대한 엑세스를 제어하기 때문에 이것을 기반으로 경쟁력이 있는 여러 가지 성능 요소들을 실현을 할 수가 있게 된다. K14 SOM 같은 경우 신용카드 절반 크기라고 소개했다. 이것이 실현될 수 있었던 것은 인포패키징이란 AMD가 징크울트라스케일+에서 도입한 기술이 있었기 때문에 가능하다. 인포는 인티그레이티드 팬아웃(InFO) 약자인데, 칩의 어떤 설계나 생산에 있어서 전통적인 기판이 포함되지 않는 것을 가리킨다.

K24를 사용하게 될 경우 기존 대비 레이턴시 측면에서 약 2.3배 정도의 장점이 있는 것으로 나타나고 있다. 단일 축 드라이브 애플리케이션에서 지연시간 이점은 이 축이 늘어나는 경우에 그 장점은 더욱더 강화된다. 그래서 예를 들면 세 개 축에 대한 애플리케이션이 있다라고 할 경우 K24를 사용하게 되면 DSP 프로세서 대비 일곱 배 정도의 장점이 있다라고 강조했다.

산업용 제어 시스템에서의 레이턴시는 굉장히 중요한 부분이다. 복잡도가 올라갈수록 K24가 제공하는 그 지연 시간 측면의 장점이 더욱더 확대되기 때문에 이 부분이 굉장히 큰 장점일 것이라고 생각하고 있다.

특히 전력 소모가 적은 부분이 중요한 포인트로 많이 부각이 되고 있는데, 여기 그림에서 보는 것처럼 인기가 많은 다른 GPU 기반의 저전력이라고 하는 SOM과 비교를 해보아도 K204가 제공하는 강점이 굉장히 크다라는 것을 알 수 있다.

이제 프로덕션 시스템상의 SOM의 실질적인 측면에 대해서 설명하자면, 상단 그림은 아마도 AMD 사용자들이 K24를 실제로 사용하기 시작하셨을 때 가장 인기있는 부분, 장점으로 꼽힐 부분으로 생각한다. 바로 무엇이냐면 AMD 엔지니어링 팀에서 아주 플래닝을 잘 세워 준 덕분에 K24에서 K26으로 혹은 그 반대로 26에서 24로 스와핑이 굉장히 용이하다는 점이다. 호환성 높은 240 커넥터가 공통으로 사용이 되고 있기 때문에 전환의 사용이 굉장히 용이하다. 

K24는 지금 현재 시장에 존재하는 다양한 형태의 모터 타입을 다 지원한다. 특히 최근 들어서 가장 널리 사용되고 있고 인기가 많은 브러시리스 DC 모터도 지원이 가능하고 그 중에 이제 로보틱스에서 많이 사용이 되고 있는 서브 모터 제어에 대한 지원이 가능하다.

여기서는 간단하게 브러시리스 모터와 서버에 대해서만 설명을 하였지만 AMD 에코시스템을 활용해서 여기 슬라이드에 적어드린 모든 모터 제어에 대한 지원이 가능하고 앞서 설명했던 K24가 가지고 있는 장점들이 동일하게 다 적용된다고 보면 되겠다.

AMD가 K24 SOM을 더 쉽게 사용하실 수 있도록 KD 240 드라이브 스타터 킷을 같이 론칭했다. 이것을 사용할 경우 사용자들은 1시간 미만으로 모터제어를 실행과 가동이 가능하다. AMD가 모터 컨트롤 키트 두 개를 제공할 예정인데, 한 개는 AMD가 바로 발표하고 또 다른 한 개는 몇 달 후에 소개할 예정이다. 

AMD 드라이브 스타터 키트의 주요 부분에 대해서 알아보면, 크기 측면에 있어서는 AMD가 앞서서 론칭했던 Kria 스타터 키트와 크기는 비슷하다. 애플리케이션 용도로 제작이 된 것이기는 하지만 다양하게 개발자들이 사용할 수 있게끔 제작이 되었다. 그림에서 가운데 부분에 K24 SOM이 들어가고 그 상단과 주변부에 걸쳐서 여러 가지 USB, 이더넷 그리고 캔버스 등이 들어가게 된다.

우측 하단 쪽을 보시게 되면 모터 센서 등에 대한 커넥터 그리고 좌측에 pmod 등 개발자들이 필요한 모든 것이 다 포함되어 있다. 이것으로 간단하게 전용 커넥션과 액세서리 팩 그리고 AMD가 제공하는 가이드와 다른 리소스 등을 활용해서 다섯 개의 간단한 단계만으로 시작을 할 수가 있다.

AMD의 Kria SOM 스타터 키트에 대해서 고객으로부터 사용의 용의성 측면에서 굉장히 좋은 피드백을 많이 받고 있다.

AMD가 타겟하고 있는 사용자들 같은 경우는 앞서서 설명한 대로 당연히 임베디드 하드웨어, 소프트웨어 개발자들도 있지만 특히 Python 그리고 제어 시스템 개발자들도 AMD가 공략을 하고 있다. 특히 이들 개발자 같은 경우에는 다양한 DSP 중심의 설계들이 매트랩과 시뮬링크라는 두 개의 플로우를 사용하고 있다. 그리고 이런 모든 사용자들이 AMD Kria를 사용하시게 됨으로써 지난 2년간 AMD 고객을 분류해 보면 굉장히 다양한 범주에 걸쳐서 AMD Kria를 사용하고 있음을 알 수가 있다.

AMD가 ROS2와 AI 프레임워크도 지원을 하고 있다. 그래서 하드웨어 자체도 굉장히 중요하지만 그 엔지니어들이 사용하는 개발 플로우 측면에 있어서도 AMD가 굉장히 중점을 두고 있다. 또한 선택적으로 사용할 수 있는 KD240에 대한 액세서리 제품도 같이 론칭이 될 예정이다.

좌측에 있는 AMD Kria KD240 모터 액세서리 팩은 AMD가 같이 론칭을 하는 그런 제품이다. 이 제품 같은 경우에는 고도의 정밀성을 제공하는 쿼드러처 엔코더를 포함하고 있다. 우측에 보는 레브 로보틱스 같은 경우는 이제 AMD가 출시 예정이다. 레브 로보틱스 같은 경우는 2-in-1 키트로 여러 재미있는 프로젝트에 활용을 할 수 있는 비전 AI 옵션을 갖춘 볼 슈터, 간단한 로봇 팔, 센서리스 FOC 가속 앱 이런 부분에서 활용이 가능하다. 볼 슈터 같은 경우에는 DSP 프로세싱을 사용해서 일관성 있는 결과를 얻는 것이 중요하다. KD240을 USB 카메라에 부착해 AI 를 활용해서 더 정밀하게 공략하는 이런 부분에 활용이 가능하다. 두 번째 키트 같은 경우는 올 하반기 후반에 제공될 예정이다.

이렇게 해서 AMD Kria 제품을 더욱더 광범위하게 확장할 수 있게 되었다. 여기에는 세 개의 스타터 키트가 포함이 되고 K24 그리고 K26 SOM이 포함된다. AMD 포트포리오는 여러 가지 유스케이스 측면에서도 다양한 옵션을 제공하고, 개발 측면 뿐만아니라 프로덕션 측면에서 보았을 때 가격이나 전력 소모나 사이즈등 필요할 때 더욱더 많은 옵션을 제공할 수 있게 되었다.

고객분들께서는 amd.com 혹은 다양한 온라인 판매 채널을 통해서 이들 제품을 구매하실 수 있다.

K24 SOM 출시가 물론 그 제품 자체로도 굉장히 의미가 있고 좋은 제품이지만 특히 의미가 있다고 보는 것은 포트폴리오 전반적으로 확장성을 제공했다는 점에서 더 큰 긍정적인 효과가 있는 것 같다. 특히 두 가지 장점을 더 강조해서 설명하면, 스타터 키트 같은 경우 K24에 대한 부분이 매우 저전력 사용이므로 수동 냉각만으로도 작동이 가능하다.

그리고 스타터 키트 가격 같은 경우에도 한 개에서 세 개 사이에서의 구입 그리고 상업용 등급과 산업용 등급이 주문 가능하다.

AMD의 Kria SOM 포트폴리오가 이번에 K24로 더욱더 확장이 되었다. 특히 모터 제어와 다른 DSP 집약적인 애플리케이션에 있어서 효과적인 제품이다라고 요약할 수 있다. 지금 즉시 KD240 그리고 그 모터 액세서리 팩 중에 한 가지 그리고 상업용 등급의 K24가 주문이 가능하다. 그 이후에는 두 번째 그 모터 액세서리 팩 그리고 산업용 등급의 K24 SOM에 대해서는 추후에 주문이 가능하다. 

AMD의 어떤 전반적인 로보틱스 전략 차원에서도 K24가 굉장히 중요한 제품이지만 앞서 설명한대로 전 세계의 산업용 에너지 사용량의 절감에 AMD가 조금이나마 기여할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

마지막으로 조금 강조해서 전하고 싶은 이야기는 요즘과 같은 산업 환경에서의 IoT가 널리 활용되고 있는 시대에 K24가 단순히 모터 제어뿐만 아니라 특히 산업용 IoT의 중요한 역할을 차지하는 어떤 구동 시스템 전반에서의 제어 측면에서도 굉장히 많은 장점을 제공한다는 것이다. 

leekh@seminet.co.kr
(끝)
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