ST마이크로일렉트로닉스(STMicroelectronics, 이하 ST)가 새로운 성능 기록을 세운 STM32H7 마이크로컨트롤러 시리즈 출시를 25일 발표했다. 더욱 발전된 지능형 스마트 기기를 위한 제품으로 ST의 STM32 플랫폼 중에서도 가장 큰 SRAM 메모리(1Mbyte)와 가장 풍부한 커넥티비티 주변장치 세트를 내장하고 있다.
이러한 성능 향상은 ST 자체의 최첨단 40nm 칩 제조 공정 기술에 제품 아키텍처의 혁신이 더해지면서 가능했으며, 이를 통해 코어 성능을 높이고 시스템을 통한 초고속 데이터 전송을 구현하면서도 구동 모드 상의 전력소모는 280uA/MHz 이하, 대기 모드일 때는 7uA 이하로 줄일 수 있었다. 새로운 시리즈의 첫 번째 제품은 STM32H743으로 400MHz로 동작하는 ARM® Cortex®-M7 코어를 탑재했다. 이 MCU는 ARM의 최고 성능 Cortex-M 코어 적용하여 현재 업계에서 최고 성능을 구현하는 제품이다.
STM32H7 마이크로컨트롤러는 산업용 게이트웨이, 홈 오토메이션, 통신 장비, 스마트 컨슈머 제품뿐만 아니라 고성능 모터 제어, 가전 제품, 풍부한 유저 인터페이스를 갖춘 소형 기기에 이상적이다. 또한 암호화 가속기, 보안 키 저장과 같은 첨단 보안 기능을 통합하고 있어서 커넥티드 제품들을 생산 과정이나 사용 현장 모두에서 온라인 위협으로부터 보호할 수 있다. 사물인터넷 기기들에게는 완벽한 조건이다.
ARM의 CPU 및 미디어 프로세싱 그룹의 사업부장인 제임스 맥니븐(James McNiven)은 “다양한 IoT 및 임베디드 애플리케이션은 확장 가능한 MCU 솔루션이 필요하다”고 말하고, “H7 시리즈의 뛰어난 성능으로 개발자들은 하이-엔드 임베디드 시장에 대응할 수 있고 ARM Cortex-M 기반 디바이스의 효율성과 사용 편의성을 모두 제공받을 수 있다. Cortex-M7에서 지원하는 ARM 엠베드(mbed™) OS 기술을 통해 첨단 소프트웨어 스택에 손쉽게 액세스할 수 있어 개발 속도를 보다 빠르게 할 수 있다”고 밝혔다.
ST의 마이크로컨트롤러 부문 사업본부장인 미쉘 뷔파(Michel Buffa)는 “STM32H7 시리즈는 업계 최고의 동작 성능과 더불어 온칩 리소스도 크게 늘렸고 차세대 임베디드 시스템에서 필히 요구되는 전력 절감을 실현했으며 보안 위협과 침입에 대해 최고의 보호 기능을 제공한다. 특히 획기적으로 높아진 메모리 크기로 기존에 개발 시 경험해야 했던 개발 제약 요소를 줄이고 신제품이 시장에 출시되는 기간을 줄일 수 있다”고 설명했다.
특히, STM32H7 시리즈는 STM32F7 시리즈와 동일하게 ARM Cortex-M7 코어를 내장하고 있다. 새로운 STM32H7 시리즈는 업계 최초로 첨단 40nm 플래시 공정으로 생산된 Cortex-M7 제품으로 400MHz로 구동하는 최초의 제품이기도 하다. 이렇게 향상된 성능 덕분에 STM32H743은 856DMIPS[1] 및 EEMBC® CoreMark® [2] 스코어 2010이라는 새로운 기록을 수립했다.
메모리 크기를 향상시킬 수 있었던 핵심 요소는 ST의 40nm 공정으로, STM32H743에 듀얼-뱅크 플래시2MB와 대용량SRAM 1MB을 구현할 수 있었고 이를 통해 하이-엔드 임베디드 개발을 복잡하게 만드는 리소스의 제약을 없앨 수 있다. STM32H743은 고유의 L1 캐시 및 TCM 메모리를 갖추고 있어서 내부/외부의 메모리와도 효율적으로 동작한다. 따라서 보다 정교하고 풍부한 기능을 갖춘 애플리케이션 개발할 수 있고 제한된 리소스 안에서 특정 기능을 개발해야 했던 예전과 달리 엔지니어들의 시간과 노력을 아낄 수 있다.
STM32H7 시리즈의 출시와 더불어 ST는 새로운 차세대 STM32 온칩 주변장치 기능들도 선보인다. STM32H743은 이 시리즈의 첫 번째 제품으로 CAN FD, SDCARD(4.1), SDIO(4.0), MMC(5.0)와 같은 첨단 포로토콜 및 표준을 지원하는 통신 주변장치 35개를 갖추고 있다. 또한 최고 2Msample/s 속도로 동작하는 저전력 14비트 ADC와 12비트 DAC, OP앰프는 물론, 400MHz로 동작하는 고분해능 타이머를 갖춘 22개의 타이머 등 아날로그 기능 11개가 향상되어 지원된다.
STM32H7 MCU 시리즈는 획기적으로 향상된 성능 및 리소스뿐만 아니라, STM32 다이나믹 이피션시(Dynamic Efficiency™) 전력 절감 기능이 탑재되어 이전 STM32F7 시리즈 때보다 동적 전력 소모를 절반으로 줄일 수 있다. 이러한 전력 효율 향상은 ST의 독자적인 최첨단 40nm 칩 제조 공정 기술에 전력소모를 정밀하게 최적화할 수 있는 ST의 다이나믹 이피션시 기술이 합쳐져서 가능했다. 이러한 최적화에는 성능 요건에 따라 전력소모를 조정하는 동적 전압 스케일링(Dynamic Voltage Scaling)과, 전력 절감 모드에서 코어를 활성화하지 않고도 메모리에서 직접 데이터를 캡처하는 BAM(Batch-Acquisition Mode)을 들 수 있다.
또한, 다이나믹 이피션시의 전력 관리를 지원하는 다중 메모리 도메인을 구현했다. D1, D2, D3 도메인은 고성능 AXI 버스 매트릭스(D1 도메인)를 통해 상호 연결된 프로세싱 중심 업무와 주변장치, 커넥티비티 업무(D2 도메인), 전력 절감 Batch Acquisition Mode(D3 도메인)를 각각 담당한다. 각 도메인은 전력 절감을 극대화하기 위해 각개 전원을 온/오프할 수 있으며, 프로그래밍된 상황에 맞추어 재활성화가 가능하다.
ST는 이렇게 향상된 주변장치를 제공하면서도 STM32F4 및 F7 제품 시리즈에 걸쳐 제공되는 마이크로컨트롤러 제품 간의 핀, 주변장치, 소프트웨어의 호환성을 제공하여 기존의 편리함도 계속 유지한다. 이 교차-호환성은 애플리케이션 확장과 더불어 설계 기술이나 기존 코드를 여러 프로젝트에 적용하는 과정 등을 간소화 할 수 있도록 돕는다.
설계를 실제 구현하는 역량은 ST의 Cortex-M7 기반 마이크로컨트롤러인 STM32F7 시리즈에서 이미 상당한 발전을 이루었다. 평가 보드와 누클레오(Nucleo) 키트, 디스커버리 키트(Discovery Kit)가 STM32Cube 임베디드 소프트웨어와 함께 STM32H7 시리즈용으로도 제공될 예정이며, 첨단 소프트웨어 스택을 활용할 수 있도록 ARM 엠베드 OS 지원도 가능하게 된다.
LQFP100에서 TFBGA240까지 현재 6개의 패키지로 샘플 공급이 이루어지고 있다. 플래시 1MB와SRAM 1MB을 갖춘 100핀 LQPF100 패키지 타입의 STM32H743VGT6는 10,000개 주문 시 예상 가격이 8.17불에서 시작한다. 한편, STM32H743과 앞으로 출시될 STM32H7 제품 라인의 양산은 2017년 2분기로 계획되어 있다. 추가 정보는 www.st.com/stm32h7에서 확인이 가능하다.
