퀄컴 IoT 센서 전용의 신형 칩 발표, AI 보안 카메라 등 개발 촉진
※ 아래 글은 정보통신기술진흥센터(IITP)가 발간하는 주간기술동향 1843호(2018. 4. 25. 발행)에 기고한 원고입니다.
▶ IITP에서 PDF 포맷으로 퍼블리싱한 파일을 첨부합니다. 가독성이 좋으니 참고하시기 바랍니다.
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퀄컴은 IoT 엣지 디바이스의 비전 처리 전용 브랜드로 ‘Qualcomm Vision Intelligence Platform’을 만들고, 그 첫번째 행보로 SoC(시스템온칩) 제품 2개를 발표하였음
Ø 퀄컴은 칩뿐만 아니라 관련 소프트웨어도 제공하며, 이 중에는 학습된 신경망을 SoC에 구현하여 AI 추론을 실행하는 소프트웨어도 포함되어 있기 때문에, 칩과 소프트웨어를 조합하면 가령 AI 보안 감시 카메라의 개발을 보다 용이하게 할 수 있음
Ø 퀄컴은 Vision Intelligence Platform(비전 인텔리전스 플랫폼)의 응용분야로 산업 및 생활용 감시 카메라와 스포츠 카메라, 웨어러블 카메라, 360도·180도 가상현실(VR) 카메라, 로보틱스, 스마트 디스플레이 등을 꼽고 있음
<자료> Future Source [그림 1] QCS605칩과 360도 VR 카메라 |
Ø 이번에 발표된 2 종류의 SoC인 ‘QCS605’와 ‘QCS603’은 모두 삼성전자의 1세대 10nm FinFET 공정(10LPE)에서 제조하게 되며 현재 샘플 제품을 출하 중에 있음
Ø 퀄컴과 대만의 알텍(Altek)은 현재 QCS605를 기반으로 한 360도 VR 카메라의 레퍼런스 디자인을 제공 중이며, QCS603을 기반으로 한 산업용 감시 카메라의 레퍼런스 디자인은 2018년 하반기에 제공할 예정임
비전 인텔리전스 플랫폼에서 주목 받고 있는 AI 추론 처리는 ‘퀄컴AI 엔진’을 통해 제공되는데, 퀄컴은 학습된 신경망을 AI 엔진에 맞게 최적화하는 소프트웨어도 제공하고 있음
Ø ‘QCS605’와 ‘QCS603’은 모두 퀄컴의 스마트폰용 SoC인 ‘스냅드래곤(Snapdragon)’ 프로세서에서 이동통신(LTE)용 모뎀 회로를 제외했을 뿐 동일한 칩 내부 구성을 채택하고 있는데, QCS605가 상위 제품으로 QCS603보다 동작 주파수가 높고 기능이 많음
Ø CPU 코어를 예로 들면, 두 칩 모두 ARMv8-A 아키텍처에 퀄컴 독자적인 마이크로 아키텍처인 ‘카이로(Kyro) 300’을 통합했으나, 상위 제품인 QCS605는 동작 주파수 2.5GHz인 ‘카이로 300 골드’ 2개와 동작 주파수 1.7GHz인 ‘카이로 300 실버’ 6개 등 총 8코어로 구성
Ø 반면 하위 제품인 QCS603은 동작 주파수 1.6GHz인 ‘카이로 300 골드’ 2개와 동작 주파수 1.7GHz인 ‘카이로 300 실버’ 2개 등 총 4코어 구성을 채택하였음
Ø CPU 코어를 제외하면, 두 제품 모두 GPU 코어로는 퀄컴 ‘아드리노(Adreno) 615’, DSP(디지털신호처리) 코어로는 퀄컴 ‘헥사곤(Hexagon) 685 벡터 프로세서’, ISP(이미지신호처리) 프로세서로는 퀄컴 ‘스펙트라(Spectra) 270’을 탑재하고 있음
Ø 이 밖에 IEEE 802.11ac 지원 와이파이 회로(QCS605는 2×2 MIMO 지원), 블루투스 5.1 회로, GNSS(글로벌 내비게이션 위성 시스템) 수신 회로, 동영상 압축 신장 회로, 오디오 처리 회로, 디스플레이 출력 회로 등을 탑재하고 있어 기능은 매우 풍부한 편
Ø 비전 인텔리전스 플랫폼의 AI 추론 처리가 이루어지는 ‘퀄컴 AI 엔진’ 시스템에서는 신경망 처리 전용 회로가 아닌 앞서 기술한 CPU 코어, GPU 코어, DSP 코어 등 3종의 프로세서 코어를 이용함
Ø 구체적으로 살펴보면 ‘스냅드래곤 신경 처리 엔진(Neural Processing Engine, NPE)’이라 불리는 소프트웨어가 학습된 신경망을 3종의 프로세서 코어에 분산하는 형태로 구현함
Ø 이를 위해 퀄컴은 텐서플로우(Tensorflow)나 카페(Caffe) 등 업계 표준 프레임워크를 통해 학습된 신경망을 AI 엔진에 최적화하는 소프트웨어도 함께 제공하고 있음
한편, 반도체 소프트웨어 프로그래밍 업체인 카덴스 디자인 시스템(Cadence Design Systems)도 비전 처리 및 AI 추론 처리를 위한 DSP 코어 신제품을 발표하였음
Ø 신제품 ‘텐실리카 비전(Tensilica Vision) Q6 DSP’(이하 비전 Q6)는 DSP 연산을 수행하는 회로로, 비전 처리 및 AI 추론 처리용 IC 설계 시에 이용됨
Ø 이전 제품인 ‘비전 P6’ DSP에 비해 연산 성능이 1.5배, 전력 효율이 1.25배 증가하였는데, 16nm FinFET 프로세스에서 비전 Q6를 구현하는 경우 최대 동작 주파수는 1.5GHz임
Ø 카덴스 측에 따르면 비전 Q6는 비전 P6와 마찬가지로 단독으로 비전 처리나 AI 추론 처리도 가능하지만, 규모가 큰 CNN(Convolutional Neural Network)을 처리하는 경우 상위제품인 ‘비전 C5 DSP’와 조합하여 사용하는 것이 효율적이라고 함
Ø 비전 Q6나 P6가 는 256 병렬 처리가 가능한 반면 비전 C5는 1024 병렬 처리가 가능하기
<자료> Cadence IP [그림 2] 카덴스 디자인 시스템의 DSP 제품별 주 사용 용도 |
DSP 코어 신제품은 AI 추론 처리를 위한 지원 기능이 풍부해졌으며, 카덴스는 비전 처리나 광범위한 데이터 처리를 위한 다양한 개발 플로우도 준비하고 있음
Ø 추가된 지원 기능 중 대표적인 것은 ‘안드로이드 신경망(Android Neural Network, ANN)’ API 지원으로, 안드로이드용 앱에서 비전 DSP의 호출이 용이하게 되었음
Ø 또한 대응 가능한 학습 프레임워크도 늘었는데, 지금까지 지원한 카페 외에도 텐서플로우와 ‘텐서플로우 라이트’도 지원함
Ø CNN 중에 사용자 고유의 커스텀 계층을 넣는 작업도 쉽게 할 수 있게 했는데, MobileNet, SegNet, YOLO 등 업계에서 잘 알려진 학습된 CNN의 동작 검증을 시행할 수 있음
Ø 카덴스 측은 학습된 신경망에서의 개발 흐름뿐만 아니라 비전 처리나 광범위한 데이터 처리를 위한 개발 플로우도 준비하고 있는데, OpenCL 또는 C/C++, OpenVX 등으로 작성한 디자인도 DSP에 구현할 수 있게 하려는 것임