인공지능(AI), 머신러닝(ML) 및 사물인터넷(IoT)의 등장에 따라 애플리케이션들은 데이터를 수집하는 네트워크 엣지로 이동하고 있으며, 따라서 더욱 소형화되고 열 제한적인 폼팩터에서 보다 뛰어난 컴퓨팅 성능을 구현하고자 우수한 전력 효율을 갖는 솔루션의 필요성이 높아졌다. 마이크로컨트롤러, 혼합 신호, 아날로그 반도체 및 플래시-IP 솔루션 분야의 세계적인 리더인 마이크로칩테크놀로지(북아시아 총괄 및 한국대표: 한병돈)는 스마트 임베디드 비전 이니셔티브를 통해 소프트웨어 개발자가 PolarFire® FPGA에서 알고리즘을 쉽게 구현할 수 있도록 함으로써, 엣지 애플리케이션에서 우수한 전력 효율적 추론 기능에 대한 높은 수요를 충족시키고 있다. 해당 부문의 솔루션 포트폴리오에 추가된 마이크로칩의 VectorBlox™ Accelerator SDK(Software Development Kit)는 개발자가 FPGA 툴을 이용한 개발 프로세스를 많이 배우지 않고도 마이크로칩 PolarFire FPGA를 활용하여 저전력의 유연한 오버레이 기반 신경망 애플리케이션을 생성할 수 있도록 도움을 준다.

FPGA는 CPU나 GPU 대비 더욱 우수한 전력 효율성으로 초당 기가 연산(giga operations per second) 을 더 많이 수행할 수 있으므로 전력 제약적인 컴퓨팅 환경에서의 추론 기능 등 엣지 AI 애플리케이션에 이상적이지만, 전문적인 하드웨어 설계 기술을 필요로 한다. 마이크로칩의 VectorBlox Accelerator SDK는 FPGA 설계에 대한 사전 경험 없이도 C/C++로 코딩하고 전력 효율적인 신경망을 프로그래밍 할 수 있도록 설계됐다.

최고로 유연한 이 툴 키트는 TensorFlow 및 ONNX(open neural network exchange) 포맷으로 모델을 실행하여 가장 광범위한 프레임워크 상호운용성을 제공한다. ONNX는 Caffe2, MXNet, PyTorch 및 MATLAB®와 같은 여러 프레임워크를 지원한다. 마이크로칩의 VectorBlox Accelerator SDK는 여타 FPGA 솔루션과는 달리 Linux®와 Windows® 운영 체제에서 지원되며, 소프트웨어 환경에서 하드웨어의 정확성을 검증하는 bit-accurate 시뮬레이터도 포함하고 있다. 키트에 포함된 신경망 IP는 런타임 모드에서 서로 다른 네트워크 모델을 불러오는 기능도 제공한다.

마이크로칩의 FPGA 사업부 부사장 브루스 와이어(Bruce Weyer)는 “소프트웨어 개발자가 FPGA의 전력 효율성을 잘 활용하려면 새로운 FPGA 아키텍처와 독점적인 툴 흐름에 관한 전문 지식 없이도 멀티 프레임워크와 멀티 네트워크 솔루션을 포팅할 수 있는 유연성을 제공해야 한다”라며, “마이크로칩의 VectorBlox Accelerator SDK 및 신경망 IP 코어는 소프트웨어 및 하드웨어 개발자 모두에게 PolarFire FPGA에서 최고로 유연한 콘볼루션 신경망(convolutional neural network) 아키텍처를 구현하는 방법을 제공하므로, 동급 최고의 폼팩터, 열 및 전력 특성을 지닌 AI기반 엣지 시스템을 더욱 간편하게 구성하고 구현할 수 있다”고 설명했다.

엣지 내 추론 기능을 위해 PolarFire FPGA는 다른 경쟁사 디바이스 대비 최대 50% 낮은 총 전력을 제공하는 동시에, 최대 1.5 TOPS(tera operations per second)까지 제공 가능한 25% 더 높은 용량의 math block(두 개의 값을 사칙 연산해주는 block)을 지원한다. 또한, 개발자는 FPGA를 사용함으로써 디바이스 고유의 업그레이드 기능과 단일 칩 통합 기능을 토대로 커스터마이징 및 차별화할 수 있다. PolarFire FPGA 신경망 IP는 애플리케이션 성능, 전력 및 패키지 크기 트레이드오프(trade-off)에 맞게 다양한 크기로 제공되므로 고객은 11x11mm 의 작은 패키지 크기로 솔루션을 구현할 수 있다.

마이크로칩의 스마트 임베디드 비전 이니셔티브는 소프트웨어 및 하드웨어 개발자 모두에게 엣지 애플리케이션의 열 제약 및 소형 폼팩터 요건을 충족시키기 위한 툴, IP 및 보드를 제공하고자 작년 7월에 출시됐다. PolarFire FPGA가 다른 솔루션과 비교해 낮은 전력을 제공하므로 인클로저 내 팬을 별도로 구비할 필요가 없다. 또한, PolarFire FPGA는 사용자의 설계를 돕기 위해 더욱 다양한 기능 통합성을 제공한다. 일례로 스마트 카메라와 같은 애플리케이션에서 PolarFire FPGA는 머신러닝 추론을 통합하면서 센서 인터페이스, DDR 컨트롤러, ISP(image signal processing) IP 및 네트워크 인터페이스를 포함하는 이미지 신호 파이프라인 라인을 통합하는 것도 가능하다.

마이크로칩의 VectorBlox Accelerator SDK는 2020년 3분기에 출시될 예정이며, 6월에는 얼리액세스가 진행된다.