파워트레인 및 인포테인먼트, 차량간 통신, ADAS 등 자동차 주요부문 주력 

E4ds 뉴스는 다양한 전자제품의 두뇌로 불리는 MCU(Micro Controller Unit)를 주력하는 주요 반도체 기업을 찾아간다. MCU는 단순한 전자기기에서 IoT 시대의 자동차, 로봇 등 그 활용폭이 넓어지면서 갈수록 고성능 저전력 성능이 강화되고 있다. 이에 다양한 MCU 제품의 기능과 특징을 집중적으로 소개하고 이들 MCU 주요 업체들의 취재를 통해 각 기업들이 중점을 두는 기술들과 트렌드를 살펴 독자들의 제품 선택에 도움을 주고자 한다. <편집자 주> 


[취재 / 신윤오 기자, 김수진 기자] ‘MCU 기업을 가다’의 첫 번째 기업으로 오토모티브용 MCU로 유명한 프리스케일 반도체를 소개한다. 생명과 직결되는 자동차 보안성을 특히 강조한 MCU를 소개한 프리스케일 제품을 소개한다. 인터뷰는 프리스케일 반도체에서 오토모티브 MCU를 담당하고 있는 이진우 부장(사진)과 진행됐다. (※알림: 인터뷰 시점이 NXP와의 최종 합병 발표 이전이기 때문에 회사명을 프리스케일 반도체 그대로 표기한 점을 사전에 공지합니다.)


-프리스케일은 오토모티브 MCU 제품으로 유명하다. 먼저, 자동차에 적용되는 프리스케일의 주요 MCU 제품을 소개한다면.  

프리스케일이 집중하는 분야는 차와 차, 혹은 차와 사물 간에 네트워크, 레이더 이미지센서를 이용한 주변 환경 수집, 오디오 앰플리파이어, 인포테인먼트, 클러스터 및 파워 트레인 분야이다.

I.MX 프로세서와 MPC5748G는 인포테인먼트와 오디오 앰플리파이어 그리고 V2V, V2I에 범용적으로 사용된다. MPC5748G는 저전력과 안전성 지원 및 보안 기능이 뛰어난 수준으로 통합되어 다양한 종류의 네트워킹 통신용 주변 장치 세트를 제공한다. 

또한 I.MX는 ARM Cortex-A9 코어 1개, 2개 또는 4개가 통합된 프리스케일 시리즈로 성능과 최적화된 소비 전력, 확장성이 결합된 솔루션이다. 파워트레인과 레이더에는 MPC57xxK 제품이 적용되는데 이 제품은 오토모티브 레이더 시스템에 특별히 디자인되어 차세대 ADAS를 위한 높은 성능의 아날로그 통합과 퍼포먼스를 자랑한다.

어라운드 뷰를 구현하기 위한 Front Vision ADAS에 적용되는 S32V는 보안 부팅, 네트워크급 암호화 엔진, 보안 키 기능 있어 여러 자동차 제조사에서 제시하는 보안 하드웨어 확장 규정을 충족한다.

"프리스케일은 Automovie-IoT란 키워드로 무인 자동차의 미래를 내다보고 있다. 이 때 자동차 업계가 직면한 고대역폭 네트워크, 데이터보안 향상, 기능 안전성 구현 및 에너지 소비량 감소에 대응하기 위해 꾸준히 노력하고 있다” 고 이 부장은 밝혔다. 프리스케일이 어떻게 꾸준하게 노력하고 있는지, 프리스케일 MCU의 차별성에 대해 집중적으로 물었다.  


Vision ADAS, 보여주는 이미지에서 세이프티까지

-ADAS와 같이 안전을 위한 기능적 요소들이 강조되면서 MCU에도 안전 요소들이 추가되는데.

프리스케일은 ‘Functional safety’을 통해 불확실성 위험을 줄이는 것이 목표다. 랜덤폴트와 정해진 폴트(결함)들을 제거해 안전한 시스템 만들어야 하기 때문이다. OEM에서 계속 강조하는 부분이기도 하다. Vision ADAS의 경우, 보여주는 이미지에만 머물지 않고 세이프티(Safety)도 높이는데 주력한다. 현재는 비전을 위한 프로세서를 하나 쓰고 ‘Functional safety’를 위한 MCU를 또 하나 사용하여 전체 시스템을 만들게 된다. 향후 차세대 제품은 그 두 개를 하나로 만드는 것이다.

▲프리스케일 MCU가 적용되는 자동차 주요 부문.

-MCU도 결국 무인자동차에 초점이 맞춰진 것 같다. 이에 프리스케일은 어떻게 대응하고 있는가.

무인 자동차에서 안전은 최우선 요소이지만 기반 기술도 필요하다. 바로 차량 내 네트워크와 차량 외부의 네트워크이다. 이미지 센서로 수집한 외부 환경의 데이터를 통해 라우팅하고, 어떻게 속도를 맞출지 분석해야 한다. 하지만 사용자 차량의 데이터만으로 부족하기 때문에 외부의 DB와 통신하여 최적화된 값을 찾을 필요가 있다. 그러기 위해서는 V2C, 즉 자동차와 클라우드 간의 커뮤니케이션이 중요하다. 바로 이때 안전성 문제와 직결된다. 수집되거나 전송된 데이터들의 보안이 뚫려 해킹이라도 당한다면 생명을 위협하는 심각한 사고로 이어지는 건 당연지사기 때문이다. 이에 프리스케일은 보안을 중요시 해왔고 이에 적합한 기술을 지원해 왔다. 

-그렇다면 프리스케일의 보안 솔루션 기술의 핵심은 무엇인가.

I.MAX 프로세서와 게이트웨이를 위한 ‘MPC5748G’ MCU를 가지고 이더넷 차량용 네크워크 통해 시큐리티 무선 커넥션을 구현할 수 있다. 개념상으로 보면 VPN은 포인트 투 포인트로 안전한 통신을 할 수 있을 거라고 생각하지만 실제 중간에 빠져 있는 트랜스포트 레이어(Transport Layer)단 보안이 가장 약하다. 그래서 트랜스포트 레이어 시큐리티 프로토콜인 TLS나 DTLS, SSH 통해 사용되어야 한다. 

중요한 데이터 지켜주는 하드웨어 모듈 시큐리티 

-트렌스포트 레이어단에 어떻게 강력한 시큐리티가 적용되는가.

차량과 클라우드 간에 통신에서는 트랜스포트 레이어단에 시큐리티를, 차량 내부에서는 네트워크 레이어단의 시큐리티를 구현해야 한다. 그렇기 때문에 차량 내에서는 도메인을 나눠서 구분해줘야 한다(게이트웨이에선 익스터널과 인터널 도메인을 나누고, 차량 내부에는 시큐어 도메인과 노멀 도메인으로 나눈다).

키를 저장하는 시큐어 도메인과 Encryption 등을 담당하고 노멀 도메인은 커넥티트 어플리케이션과 라우팅 부분을 담당하여 중요한 데이터들을 지킬 수 있다. 프리스케일은 2가지 형태를 모두 지원하는데 ‘트러스트 존 부분’은 CSE/HSM 하드웨어 모듈 시큐리티를 가지고 있다.


" 오토모티브 분야에서 프리스케일의 장점은 포트폴리오가 다양하고 글로벌 기업이라는 점이다. 향후, 프리스케일 반도체는 하이엔드 급의 게이트웨이와 오디오 앰플리파이어와 레이더, 비전(Vision) 등 무인자동차 분야에서 중요시하는 기술을 지속적으로 개발할 예정이다. "


-프리스케일의 CSE 모듈에 대해 구체적으로 설명한다면.

현재 시큐리티 국제 표준은 2가지이다. HIS기구 산하의 SHE과 EVITA가 있는데 CSE는 세계최초로 SHE를 표준화한 시큐리티 구조를 MCU안에 넣은 것이다.

다시 말해, MCU안에 CSE 모듈이 들어가 있는 것이다. 주로 고성능 32비트 MCU에 들어가 있어 범용적인 측면에서도 보안이 중요해지고 있다는 것을 말해주고 있다. 두 가지 기능은 암호화(AES), 랜덤 넘버 제네레이션(RNG)이 있다. 표준은 OEM 선택에 따라 달라지기도 하는데 SHE는 독일 몇몇 기업에서 이미 표준화 되어 있지만 EU는 아직 이 두 표준(SHE과 EVITA)이 경쟁하는 상황이다. 

- 프리스케일의 시큐리티 특성이 타사와 다른 점이 있다면 어떤 것인가. 

우리는 MCU를 만들 때 ‘이런 것이 필요하겠다, 해서 만들진 않는다. 글로벌 티어 원이나, OEM과 일을 하면서 고객 니즈의 디바이스를 만들어야겠다는 협의를 통해 MCU를 만든다. 다른 업체 경우, 기존 디바이스에 시큐리티를 추가하기 때문에 가격을 내릴 수 있는 부분이 제한적이다. 하지만 로우(low) 엔드 제품의 시큐리티 제품은 프리스케일에만 있다. 프리스케일은 시큐리티 부분에서 꾸준하게 기술을 개발해 왔기에 비용을 높이지 않아도 제품을 만들 수 있었다.

▲게이트웨이에선 익스터널과 인터널 도메인을 나누고, 차량 내부에는 시큐어 도메인과 노멀 도메인으로 나누어 지원하여 보안성을 높였다. 


로우엔드 게이트웨이까지 시큐리티 적용해

- 프리스케일은 향후 시큐리티 특성을 어떻게 강화시켜 나갈 계획인가. 

시큐리티는 자동차 샷시 분야에는 빠져있지만 게이트웨이와 파워트레인, 로우엔드 바디에 MCU가 적용되어 있다. 타사의 경우 하이엔드 게이트웨이에만 시큐리티가 포커싱되어 있는데 프리스케일은 하이엔드 뿐만아니라 로우 엔드쪽에도 집중하였다. 그렇기 때문에 프리스케일의 솔루션은 게이트웨이와 인프라 간의 각 내부 이슈에 적합하다. 

- 끝으로 오토모티브 분야에서의 프리스케일 개발 방향은 무엇인가.

프리스케일의 장점은 오토모티브 분야에서 포트폴리오가 다양하고 글로벌 기업이라는 점이다. 향후, 프리스케일 반도체는 하이엔드 급의 게이트웨이와 오디오 앰플리파이어와 레이더, 비전 등 무인자동차 분야에서 중요시하는 기술을 지속적으로 개발할 예정이다. 



[프리스케일 주요 MCU 관련 제품]

1.센서 퓨전 기능을 자랑하는 S32V 비전 프로세서
충돌 방지 차량 구현으로 안전 체계의 새로운 틀 제시

프리스케일의 차량용 비전 시스템 온칩(Soc)인 S32V 비전 마이크로 프로세서는 자가 인식 차량을 자동화하고 '공동 운전' 방식을 현실화하는데 필요한 신뢰성, 안전과 보안 기능을 갖췄다.

S32V는 운전자의 편의 위주로 하는 현재의 "보조형" 기술의 틀을 깨고, 다양한 차량용 기준에 부합되는 기술을 활용하여 자동차가 데이터를 수집, 처리하며 위험한 상황에 직면했을 때 실제로 차량을 운전자와 함께 제어할 수 있는 기능을 현실화했다. 이는 현재 "보조형" 기술에서 미래의 완전히 자동화된 차량으로 발전해 가기 위해 반드시 필요한 중간 단계이다.

S32V 마이크로프로세서는 프리스케일의 세이프어슈어(SafeAssure) 기능 안전 프로그램에 따라 제작되었으며, 구조적 설계를 통해 엄격한 ISO 26262 기능 안전 표준을 충족할 뿐 아니라, 십억 분의 일(ppb) 단위로 측정되는 차량용 품질 기준에 맞추어 엔지니어링 되었다. 이러한 안정성에 2세대 코그니뷰(CogniVue) APEX 이미지 인지 처리 기술의 뛰어난 성능 비 전력 비율이라는 장점이 더해지고, S32V 디바이스가 수집한 시각 데이터를 레이더, LiDAR 및 초음파 정보를 포함한 다른 여러 데이터 스트림과 결합할 수 있는 기능도 제공하므로 최적의 해상도와 이미지 인식 정확도를 달성할 수 있다.


2. 트럭용 타이어 압력 모니터링 시스템 
안전한 차량 관리 및 IoT 어플리케이션을 위한 고급 데이터 분석

프리스케일 반도체는 트럭 및 대형 차량용FXTH8715 제품군 발표를 통해 타이어 압력 모니터링 시스템(TPMS) 포트폴리오를 성공적으로 완성하였다. 해당 제품은 업계에서 가장 작은 통합 패키지이자 가장 높은 정확도를 자랑하는 제품이다.

이 초소형 솔루션은 2축 가속도센서, 동작 센서, RF 송신기, LF 수신기, 압력 및 온도 센서, 마이크로 컨트롤러로 구성되며 모두 7 x 7mm 패키지 안에 포함되어 있다. 탁월한 정확성 뿐만 아니라 해당 솔루션은 압력, 온도, 가속도 값을 수집 및 송신할 수 있다. 이는 안전한 차량 관리의 개선 및 타이어 압력 감지 시스템을 미래 가치를 더해주는 최종 노드로 바꿔줄 수 있는 정교한 분석을 가능하게 한다.

프리스케일 센서 솔루션 사업부 총 책임자인 바박 타헤리(Babak Taheri)는  “프리스케일의 새로운 FXTH8715 제품군은 수송 관리자가 타이어 압력을 모니터링하고 운전자 행동을 추적하고 사전 유지보수를 최적화하는 데 도움이 되는 유용한 센서 데이터를 포착하고 전송함으로써 타이어 압력 모니터링을 새로운 수준으로 올릴 수 있다. 이러한 여러 기능이 결합되어 운송 회사에서 차량 사용을 최적화하고 고장시간을 줄일 수 있게 해준다"고 말했다.

FXTH8715 시스템의 통합 MCU와 전용 펌웨어는 최대 8KB의 플래시 메모리를 지원하여, 애플리케이션 유연성을 확대하고 출시 기간을 단축하고 더욱 안전한 솔루션을 위한 롤링 암호화를 지원한다.