안전한 실시간 통신은 산업 및 자동차 애플리케이션에서 필수적이다. 현대의 산업 환경은 점점 더 복잡해지면서 다양한 통신 프로토콜을 요구한다. 이러한 상황에서 실시간 통신과 제어를 안정적으로 처리하려면 지능형 시간 민감형 네트워킹(TSN) 스위치가 필요하다. 특히, 자동차 산업에서는 소프트웨어 정의 차량(SDV)으로의 전환이 빠르게 진행되면서, 기본 차량 아키텍처가 이더넷(Ethernet) 기반 통신 시스템에 의존하고 있다.

글로벌 반도체 기업 NXP(지사장 임영도)가 산업 제어, 텔레매틱스, 자동차 게이트웨이, 건물 및 에너지 제어 등에 적합한 ‘i.MX 94’ SoC 제품군을 14일 출시했다.

‘i.MX 94 제품군’은 통신, 안전, 실시간 제어 등의 기능을 단일 SoC에 결합해 실시간 통신과 동작 조정 시 최적화된 엔드투엔드 성능을 보장한다. 또한, 2.5Gbps 이더넷 TSN 스위치를 통합해 산업 및 차량용 애플리케이션에서 다양한 프로토콜을 사용할 수 있어 유연한 구성으로 안전한 통신을 구현한다.

멀티 코어 설계로 ‘고성능·저지연’ 지능형 에지 프로세싱 구현

64비트 애플리케이션 프로세서의 이 제품군은 Arm의 최대 4개의 Cortex-A55, 2개의 Cortex-M33, 2개의 Cortex-M7 코어 구성으로 향상된 실시간 처리 기능을 갖추고 있다.

개발자는 NXP의 ‘리얼타임 에지(Real-Time Edge)’ 소프트웨어 프레임워크로 코어에서 실행되는 실시간 애플리케이션 수준 작업을 조합해 설계할 수 있으며, ‘QNX 뉴트리노’, ‘그린 힐즈 인티그리티’ 같은 다양한 타사 운영 체제를 활용할 수 있다.

또한, 작업을 하드웨어나 소프트웨어에서 분리할 수 있는 ‘안전 파티션’과 시스템 내에서 중요한 안전 기능 관리와 보호하는 영역인 ‘기능 안전 섬(safety island)’을 갖춰 ‘IEC 61508 SIL2’와 ‘ISO 26262 ASIL-B’ 규정 준수를 지원한다.

레거시부터 최신 프로토콜까지, ‘통합 네트워킹’ 갖춘 프로세서

이 제품군에는 2.5Gbps 이더넷 TSN 스위치를 탑재해 빠른 초기화와 저전력 모드, NXP의 실시간 에지 소프트웨어를 지원한다.

이 소프트웨어는 레거시 구현부터 실시간 필드 통신 ‘OPC-UA FX’와 대량 데이터 전송 갖춘 ‘OPC-UA PubSub’ 등 다양한 산업용 프로토콜을 처리하며, 네트워크 가상화를 위한 하드웨어 지원으로 소프트웨어 정의 네트워킹(SDN)을 구현할 수 있다. XDP 및 DPDK 등 개방형 표준을 활용해 멀티코어 작업 처리에 적합하다.

그 밖에, 프로피버스, 모드버스, 캔오픈, IO링크와 같은 직렬 필드버스 프로토콜과 프로피넷, 이더캣, 이더넷/IP, CC링크 등 이더넷 기반 실시간 네트워킹 프로토콜, AVB/TSN, 이더넷 OPC-UA, 프로피넷 오버 TSN 등을 포함한 프로토콜의 TSN도 구현할 수 있어 산업 자동화 애플리케이션에 효과적이다.

‘양자 컴퓨터 대응 보안’과 ‘실시간 5G 통신’ 구현

한편, 이 제품군은 포스트퀀텀과 공개 키 암호화로 양자 컴퓨터의 공격을 막고 장치 보안을 장기적으로 관리할 수 있다. 특히, 보안 모듈 ‘엣지락 시큐어 인클레이브’로 안전한 상태로 복원할 수 있으며, 성능 저하 없이 포스트 양자 암호화를 활용해 보안 부팅, 보안 디버그, 보안 업데이트 등 제공하며, ‘런타임 보호’나 ‘엣지락 2GO’ 키 관리로 공격자 차단 및 자동 복구할 수 있다.

이 외에도, 산업용 TSN과 차량용 연결성 애플리케이션을 위해 암호화 가속기 엣지락 액셀러레이터(EdgeLock Accelerator)를 통합해 빠른 부팅, 실시간 고속 메시지 서명, 인증, 암호화를 5G 속도로 수행해 안전한 통신을 구현한다. 아울러, ‘IEC 62443’, ‘ISO 21434’ 보안 표준과 ‘유럽 사이버복원력법’을 준수해 OEM과 자산 소유자가 사이버 사고에 대응하고 장비의 가용성을 유지할 수 있다.

‘eIQ 뉴트론 NPU 탑재’로 머신 러닝·보안 기능 강화

‘i.MX 94 제품군’에 포함된 ‘eIQ 뉴트론’ NPU는 NXP eIQ 머신 러닝 소프트웨어 개발 환경을 사용할 수 있다. 이 NPU는 0.5TOPS의 머신 러닝 성능을 갖춰 결함 스캔, 기계 진단, 실시간 예측 유지보수 등을 수행할 수 있으며, 머신 러닝 기반 사이버 보안으로 침입 탐지와 보호 기능도 수행할 수 있어 중요한 시스템과 인프라 조작 시도로부터 안전하게 보호한다.

NXP는 이 제품군에 전원 관리 솔루션 ‘NXP PF9455 PMIC’을 포함해 시스템 설계에 활용할 수 있게 했으며, 산업 및 IoT 애플리케이션용 ‘IW612 트라이 라디오’ 무선 솔루션을 통합해 와이파이 6, 블루투스 5.2와 802.15.4 등을 지원해 스마트 장치를 쉽게 연결할 수 있다. 차량용 보안을 위한 ‘AW693’ 고집적 SoC도 포함돼 듀얼 와이파이 6E와 블루투스 5.3을 동시에 사용해 소프트웨어 정의 차량으로의 전환을 돕는다.

NXP 찰스 닥스(Charles Dachs) 산업과 IoT 부문 총괄 매니저 겸 수석 부사장은 “이 제품군은 산업 자동화와 자동차 텔레매틱스 애플리케이션에 필요한 고성능 에지 프로세싱과 고급 네트워킹, 보안, 안전, AI 기능을 갖췄다.”고 말했다.

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