마이크로세미, 차세대 SmartFusion®2 FPGA 출시

– 혁신적인 보안, 신뢰성, 저전력 갖춰

– 업계 유일의 플래시 기반 FPGA로 방위, 산업, 항공, 통신, 의료 애플리케이션 용

전력소비량, 보안, 신뢰도, 성능 등에서 차별화되는 반도체 솔루션 제공업체인 마이크로세미 (Microsemi Corporation)는 새로운 SmartFusion®2 FPGA 제품군을 발표했다.

마이크로세미의 차세대 SmartFusion2 시스템-온-칩 (SoC) FPGA는 고도의 보안, 뛰어난 신뢰성, 낮은 소비전력 등이 필수적인 국방, 산업, 항공, 통신 및 의료용 애플리케이션들을 위해 디자인되었다.

SmartFusion2는 태생적으로 신뢰성이 있는 플래시 기반의 FPGA 패브릭과 166MHz ARM® Cortex™-M3 프로세서, 진보된 보안 처리 가속기, DSP 블록, SRAM, eNVM, 그리고 고성능 통신 인터페이스를 모두 하나의 칩에 통합해 제공한다.

마이크로세미의 제임스 피터슨 (James J. Peterson) 사장 겸 CEO는 “수년 전에 우리는 제품 포트폴리오를 강화하고, R&D에 집중하며, 진입장벽이 높은 고부가가치 시장을 위한 핵심 제품 및 기술을 전략적으로 추가해서 고부가가치 시장에서 성장을 지속한다는 전략을 세웠다.”라고 말하며, “오늘 발표하는 새로운 SmartFusion2 제품군은 우리의 전체적인 시스템 솔루션 포트폴리오를 넓히는 한편, 보안이 필수적이고, 신뢰성을 희생할 수 없으며, 소비전력이 중요한 애플리케이션들에서 주도적인 위치를 굳히기 위해 개발 중인 업계를 선도하는 제품이다.”라고 덧붙였다.

마이크로세미의 에삼 에라스마위 (Esam Elashmawi) 부사장 겸 제너럴매니저는 “새로 출시되는 SmartFusion2 SoC FPGA는 안전이 절대적으로 중요한 방위, 산업, 항공, 통신 및 의료 분야의 애플리케이션들을 위해 개발되었는데, 여기에서는 디바이스들이 믿을만하게 그리고 오류 없이 동작해야만 한다.”라고 말하면서 “SmartFusion2 디바이스들은 소비전력을 극도로 줄이면서 보안성과 신뢰성을 확보하기 위해 필요한 차별화된 기능들을 가지고 있다. 이 차세대 디바이스들은 집적도가 매우 높으며 업계 표준 인터페이스들을 지니고 있어 훨씬 더 넓은 범위의 주요 애플리케이션들에 사용될 수 있다.”라고 덧붙였다.

현재 마이크로세미는 이미 항공기 운항 데이터 기록기, 무기체계, 심장박동 안정기, 휴대용 라디오, 통신 관리 시스템, 그리고 산업용 모터 제어 등을 포함해 다양한 애플리케이션에 SmartFusion2를 사용할 계획을 가지고 있는 주요 고객들과 작업을 진행 중이다.

SmartFusion2: 디자인 및 데이터 보안성

최근에 방위, 산업, 항공, 통신 및 의료 시스템들에 대해 발생하는 공격들로 인해 전자 시스템 보안 및 훼손 방지의 필요성이 대두되고 있다. SmartFusion2는 비휘발성 플래시 기술에 기반한 최첨단 디자인 보호 기능을 통해 기밀로 분류된 가치가 매우 높은 디자인들을 훼손, 복제, 과장, 역 엔지니어링, 위조 등으로부터 보호하는 것을 쉽게 만들어주는 혁신적인 보안 역량을 갖추고 있다.

SmartFusion2는 FPGA 업계에서 유일하게 물리적으로 복제가 불가능한 기능 (PUF) 키의 사용 및 재생성 역량을 통한 보안 키 저장 능력을 가진 견고하고 근원적으로 믿을만한 디바이스로, 가장 진보된 디자인 및 데이터 보안을 제공한다.

SmartFusion2 는 또한 CRI 사가 제공하는 기술을 이용해 차분전력분석법 (Differential Power Analysis – DPA) 공격을 방어할 수 있는 유일한 시스템-온-칩 FPGA이다. 사용자들은 또한 내장된 암호 처리 가속기를 이용할 수도 있는데, 여기에는 AES-256, SHA-256, 384 비트 ECC 엔진과 NRBG (비확정성 난수 비트 생성기) 등이 포함된다.

이런 기능들과 플래시 기반의 패브릭이 결합되어 SmartFusion2는 시장에서 보안성이 가장 뛰어난 FPGA이다.

SmartFusion2: 고도의 신뢰성

마이크로세미의 프로그래머블 반도체 솔루션은 단일 이벤트 전복 (SEU)에 대한 신뢰성과 면역성이 뛰어나기 때문에 방위 및 항공 산업에서 널리 쓰이고 있는데, SEU는 바이너리 비트의 변화를 일으켜 데이터를 훼손하고 하드웨어 오류를 가져온다. 산업 및 의료용 애플리케이션에서도 SEU 방지에 대한 필요성이 증가하고 있다.

Smartfusion2 디바이스들은 IEC 61508, DO254 및 DO178B를 포함해 업계의 많은 표준을 만족시키며, SEU에 대한 면역성이 제로 FIT이다.(주: FIT는 고장률을 나타내는 단위. 1 FIT는 10억분의 1을 말하며, 일반적으로 대규모 집적 회로(LSI)의 랜덤 고장률은 100~1,000 FIT이다.)

SmartFusion2 플래시 FPGA 패브릭은 외부의 설정이 필요하지 않다는 것이 또 하나의 장점인데, 파워가 꺼져 있을 때 FPGA의 설정이 유지되고 디바이스가 “즉시 켜지기 (instant-on)” 때문에 추가적인 보안성이 확보된다.

SmartFusion2는 임베디드 된 모든 SRAM 메모리를 SEU 에러로부터 보호하는 유일한 시스템-온-칩 FPGA이다. 이것은 Cortex-M3 임베디드 메모리, 이더넷, CAN 및 USB 메모리에 SECDED (single error correction, double error detection – 단일 에러 수정, 이중 에러 감지) 보호기법을 사용해서 가능하고, DDR 메모리 컨트롤러에도 선택사양으로 적용할 수 있다.

플래시 기반의 아키텍처와 제품의 태생적인 속성으로 인해, SmartFusion2는 SEU 발생 방지가 필수적인 항공분야와 같은 고도의 애플리케이션을 위해 이상적인 솔루션이다.

SmartFusion2: 저전력

SmartFusion2는 동급의 SRAM-기반 FPGA들에 비해 100배가 적은 대기전력을 사용하면서 성능엔 영향을 받지 않는다.

간단한 명령어 하나면 Flash*Freeze 대기모드가 작동된다. 이 모드에서는 모든 레지스터와 SRAM이 기존의 상태를 유지하고, I/O 상태가 설정될 수 있으며, 마이크로프로세서 서브시스템 (MSS)을 작동시킬 수 있고, MSS 주변기기와 관련된 저속 클럭과 I/O도 작동시킬 수 있다. 약 100 마이크로 초면 Flash*Freeze 모드를 해제시킬 수 있다.

이 점은 짧은 시간 내에 활동이 집중적으로 일어나는 짧은 주기의 애플리케이션에 이상적인데, 크기, 무게, 소비전력이 극도로 중요한 군사용 라디오가 대표적인 예이다.

SmartFusion2: 기술 정보

마이크로세미의 플래시 기반 SoC FPGA는 5만 개의 룩업테이블 (Look-up Table: 결과 정의표)을 가진 디바이스의 경우 프로세서를 포함해 불과 10밀리와트의 정적 소비전력으로 신기원을 열었으면서도 성능의 저하는 전혀 없다. Flash*Freeze 대기모드에서는 소비전력이 1밀리와트로 떨어지는데 이것은 유사한 SoC FPGA 또는 FPGA에 비해 약 100분의 1에 해당하는 수치이다.

SmartFusion2 디바이스는 LUT5천 개에서 12만 개까지 다양한 집적도의 제품이 있으며 여기에 임베디드 메모리, 디지털 신호 처리를 위한 복수의 축적 블록들이 더해진다.

유연한 5G SERDES의 PCIe 인터페이스와 고속 DDR2/DDR3 메모리 컨트롤러들을 포함하고 있으며, 166MHz ARM Cortex-M3 프로세서를 보유한 MSS, 온-칩 64KB eSRAM과 512KB eNVM이 탑재되어 있어 시스템 전체의 비용이 최소화된다.

이 MSS는 또한 임베디드 추적 매크로셀 (embedded trace macrocell – ETM), 8KB 명령문 캐시, 그리고 컨트롤러 영역 네트워크 (controller area network – CAN), 기가비트 이더넷, 고속 USB 2.0 등의 주변기기 인터페이스 등을 추가해 더욱 강화되어 있다. 데이터 보안 애플리케이션을 위해 선택사양인 보안 가속기도 사용할 수 있다.

SmartFusion2를 이용한 디자인 작업

시스템 디자이너들은 새로 발표된 사용법이 간단한 Libero® SoC 소프트웨어를 사용해 SmartFusion2 디바이스들을 디자인할 수 있다. Libero SoC에는 업계를 선도하는 시놉시스 (Synopsys)의 합성, 디버깅 및 DSP 지원 기능과 멘토그래픽스 (Mentor Graphics)의 시뮬레이션 기능이 전력 분석, 타이밍 분석, 그리고 푸쉬 버튼 디자인 플로우 기능과 통합되어 있다.

펌웨어 개발 역시 Libero SoC에 완전히 통합되어 있으며 GNU, IAR 그리고 Keil의 컴파일 및 디버깅 툴도 사용할 수 있고, 모든 디바이스 드라이버와 주변기기 초기화도 시스템 빌더 (System Builder) 선택에 기반해 자동으로 생성된다. ARM Cortex-M3 프로세서는 EmCraft Systems의 리눅스, FreeRTOS, SAFERTOS 그리고 Micrium의 uc/OS-III 등의 운영체제에 대한 지원을 포함하고 있다.

아이씨엔 매거진 2012년 11월호