“운전대 잡은 AI, 시스템 온 칩으로 구현” ST, AI 탑재 자동차용 MCU ‘스텔라 P3E’ 전격 공개

실시간 엣지 AI와 NPU 결합으로 차세대 SDV 혁신 가속… 기존 프로세서 대비 연산 효율 30배 증대

글로벌 반도체 솔루션 기업 ST마이크로일렉트로닉스(ST)가 차량용 반도체의 패러다임을 바꿀 혁신적인 아키텍처를 공개했다. ST는 자동차 엣지 인텔리전스(Edge Intelligence) 구현을 위해 전용 인공지능(AI) 가속기를 내장한 업계 최초의 자동차용 마이크로컨트롤러(MCU)인 스텔라 P3E(Stellar P3E)를 발표했다. 이 제품은 미래 모빌리티의 핵심인 소프트웨어 정의 차량(SDV)으로의 진화 과정에서 지능형 제어 및 연산의 중추 역할을 수행할 것으로 기대된다.

기존 차량 제어 아키텍처는 개별 기능을 수행하기 위한 다수의 전자 제어 유닛(ECU) 분산 배치가 필수적이었다. 그러나 스텔라 P3E는 고성능 연산력을 기반으로 여러 기능을 단일 플랫폼에 통합하는 X-in-1 ECU 구현을 지원한다. 이를 통해 OEM(차량 제조사)은 시스템 복잡성을 낮추는 것은 물론, 차량 경량화와 함께 BOM(부품명세서) 비용을 획기적으로 절감할 수 있는 아키텍처 혁신 기회를 확보하게 됐다.

업계 최초 하드웨어 NPU 통합… 실시간 엣지 인텔리전스 실현

스텔라 P3E의 가장 핵심적인 혁신은 실시간 AI 처리를 전담하는 독자 기술인 ST 뉴럴-ART 가속기(Neural-ART Accelerator™)를 칩 내부에 통합했다는 점이다. 차량용 MCU에 전용 신경망 처리 장치(NPU)가 내장된 것은 이번이 업계 최초다. 이 가속기는 마이크로초(µs) 단위의 극도로 낮은 레이턴시를 보장하며 인공지능 연산을 수행한다.

성능 측면에서도 압도적인 경쟁 우위를 점했다. 기존 범용 프로세서 코어와 비교할 때 AI 워크로드 처리 효율이 최대 30배 향상되었다. 이러한 고성능 엣지 처리 능력을 바탕으로 자동차는 방대한 센서 데이터를 클라우드 경유 없이 차량 내에서 즉각 처리할 수 있다. 이는 부품의 이상 징후를 실시간으로 탐지하는 예지 보전 기술이나 물리적 센서를 대체해 주변 상황을 추론하는 가상 센서 솔루션을 구현하는 데 결정적인 기술 토대를 제공한다.

/// 참조 기사 ///
[심층분석] “기다림 없는 업데이트”… PCM이 플래시를 압도하는 이유

xMemory PCM 기술 적용… SDV의 가용성과 업데이트 유연성 확보

연산 성능뿐만 아니라 메모리 기술에서도 중대한 진보를 이뤄냈다. 스텔라 P3E에는 ST의 고유한 상변화 메모리(PCM) 기술인 xMemory가 탑재되었다. PCM은 기존 플래시 메모리 대비 2배 높은 고밀도와 뛰어난 읽기/쓰기 수명, 그리고 빠른 데이터 접근 속도를 보장한다. 특히 소프트웨어 저장 공간을 동적으로 할당할 수 있어 하드웨어 교체 없이 기능 고도화와 성능 최적화가 가능한 SDV의 핵심 가치인 무중단 OTA(Zero-downtime OTA) 업데이트 환경을 지원한다.

ST는 하드웨어와 더불어 개발 생태계 구축에도 박차를 가하고 있다. 데이터 과학자와 임베디드 엔지니어를 위한 ST 엣지 AI 스위트 및 나노엣지 AI 스튜디오와 같은 통합 개발 도구를 제공하여, 엄격한 자동차 보안 규격을 준수하면서도 정교한 AI 알고리즘을 신속하게 배포할 수 있도록 돕는다. 결과적으로 자동차 산업계는 이를 통해 더욱 지능적이고 반응성이 뛰어난 차세대 전동화 및 자율주행 차량을 시장에 선보일 수 있을 전망이다.

[용어 해설]

• MCU (Microcontroller Unit): 기기 제어를 위해 CPU, 메모리 등을 하나의 칩에 담은 반도체다. 자동차의 각종 기능을 제어하는 핵심 부품이다.
• SDV (Software-Defined Vehicle): 하드웨어가 아닌 소프트웨어를 통해 차량의 기능과 성능이 결정되고 업데이트되는 자동차를 뜻한다.
• NPU (Neural Processing Unit): 인공지능의 핵심인 신경망 연산을 효율적으로 처리하기 위해 설계된 전용 반도체 프로세서다.
• PCM (Phase-Change Memory): 열을 가해 물질의 상태를 변화시켜 데이터를 저장하는 차세대 비휘발성 메모리다. 읽기/쓰기 속도가 빠르고 수명이 길다.
• 가상 센서 (Virtual Sensor): 실제 물리적인 센서를 장착하지 않고, 다른 센서들의 데이터와 인공지능 모델을 결합해 필요한 정보를 계산해내는 기술이다.