2020 전기차 수요, 2019 대비 30% 증가
전기차 EDT MCU, 실시간 제어 능력 중요
인피니언, ASIL-D 준수하는 MCU 공급


미국의 바이든 행정부가 20일, 공식적인 업무를 시작했다. 도널드 트럼프 전 대통령과 달리 기후 변화 문제에 관심이 많은 조 바이든 대통령은 2050년까지 미국의 온실가스 배출량을 ‘0’으로 만들겠다고 밝혔으며, 관용차를 미국산 전기차로 대체하는 행정명령에 서명했다.

또한, 유럽연합(EU)은 올해부터 자동차의 평균 이산화탄소 배출량 기준을 1km당 130g에서 95g으로 높였으며, 기준을 초과하면 1g당 95유로의 벌금을 물도록 했다. 이에 미국의 GM, 독일의 폭스바겐 등 세계 주요 자동차 제조사들이 전기차 제조사로의 전환을 선언한 상태다.

자동차 산업의 중심이 내연기관차에서 전기차로 바뀌고 있다. 해당 변화는 환경 문제뿐만 아니라 새로운 성장 동력을 찾으려는 자동차 제조사들의 절실함도 한몫하고 있다.

2020년, 글로벌 자동차 수요는 코로나19 팬데믹이란 악재에 7,650만대로 전년 대비 15% 하락했으나, 그럼에도 전기차 수요는 280만대로 전년 대비 30% 증가한 것으로 나타났다. 또한, 전기차 전문 제조사, 테슬라의 주가는 2020년 한해에만 9배 폭등했다.

IHS 마킷에 따르면 글로벌 전기차 수요는 2025년에 1,120만 대, 2030년에 3,110만 대까지 증가할 전망이며, 전체 신차 판매량 중 약 32%를 차지할 것으로 예상된다. 이제 자동차 시장에서 경쟁력을 갖추기 위해서는 다양한 전기차 역량을 강화해야 한다. 여기에는 전기차에 탑재되는 전장과 이들을 제어하는 MCU 제품의 선택도 들어간다.

인피니언 테크놀로지스 코리아 오토모티브 사업부에서 MCU 지원 업무를 담당하고 있는 김하람 차장은 “기존에는 긴 충전 시간과 짧은 주행 거리, 부족한 충전소 때문에 많은 소비자가 전기차 구매를 망설여 왔다”라면서도, “전반적인 기술의 발전으로 전기차 효율이 늘어나고, 대중들이 친환경을 중요하게 여기게 되면서 해당 시장이 성장 일로를 걷고 있다”라고 말했다.

전기차에는 내연기관차에 없던 고전압 배터리, 전력 변환 장치, 고용량 인버터 모터 등을 전자적으로 제어하는 장치들이 장착된다. 인피니언에선 전기차를 운행하는 데 필요한 제어기들을 통틀어 EDT(Electric Drive Train)라 부르고 있다. EDT에 포함되는 제어기들은 전기차의 성능은 물론, 안전과 보안까지 담당하고 있어 안정적인 실시간 고효율 연산이 필요하다.

◇ 내연기관차 MCU 외부 부품 기능을 내재화한 전기차 MCU

현재 인피니언은 내연기관차 파워트레인(Powertrain) 제어기를 위한 MCU도 지속 공급하고 있다. 김 차장은 “내연기관차 MCU는 높은 사양이 기본”이라며, “복잡한 여러 신호를 통합하여 상태를 파악하고, 주어진 많은 양의 데이터를 기반으로 엔진에 연료를 주입할 타이밍과 압축, 연소, 배기 등을 정밀하게 제어해야 하기 때문이다”라고 이유를 들었다.

전기차 EDT용 MCU와 내연기관차 파워트레인 제어기용 MCU는 요구 사항이 다르다. 김 차장은 “내연기관차 MCU는 복잡한 신호들의 연산을 최소화하는 주변 장치를 내장해야 하지만, 전기차 MCU는 고성능 타이머 및 아날로그-디지털 변환 장치 등 실시간 제어 능력을 많이 요구하고 있다”라고 설명했다.

김하람 차장은 “인피니언은 전기차 시장 확장에 대비해 고전압 DC/DC 컨버터에 대응하는 고주파수 PWM, 연산을 가속하는 가속기(Accelerator), 적은 잡음으로 빠른 변환이 가능한 ADC(Analog-to-Digital Converter) 등을 양산하고 있다”라고 밝혔다.

그러면서 “기존에 MCU 외부에 장착되어 있던 많은 아날로그 부품들을 없애고, 그 역할을 MCU 내부 기능으로 대체해 디지털화하여 전기차와 전장 제조사의 BOM(Bill of Material)을 줄이도록 지원하고 있다”라고 부연했다.

◇ 안전, 보안 등 최신 요구사항 충족하는 MCU 공급할 것

EDT는 전기차의 성능은 물론, 안전, 보안까지 담당한다. 김 차장은 “현재까지 EDT는 보안과 안전이 요구되는 경우가 많지 않았지만, 향후 개발되는 애플리케이션에는 ISO 26262 ASIL-D 등급의 기능 안전을 요구할 것”이라며, “소프트웨어를 무선으로 업데이트하는 OTA(Over The Air) 기능이 적용되면서 보다 높은 보안 등급도 요구하게 될 것”이라 말했다.

김하람 차장은 “인피니언은 자사의 전기차 EDT MCU를 기반으로 전기차 애플리케이션을 개발하는 제조사를 위해, 제품을 ASIL-D 등급에 맞출 수 있도록 안전 및 검증 가능한 문서를 제공하고 있다”라고 밝혔다.

국내외 주요 자동차와 전장 제조사는 최근의 흐름에 발맞추기 위해 노력하고 있다. 김 차장은 “인피니언은 그들과 밀접한 관계를 유지하고 있다”라며, “최신 요구사항에 걸맞은 고품질의 반도체 개발과, 꾸준한 기술 지원을 통해 시스템에 적합한 제품을 공급하는 ‘P2S(Product to System)’ 구축에 노력하고 있다”라고 설명했다.

◇ 차량 내 원활한 통신을 위한 가속기 등 개발하고 있어

인피니언은 현재 차량용 반도체 시장에서 네덜란드의 NXP 반도체, 일본의 르네사스 일렉트로닉스, 미국의 텍사스 인스트루먼트 등과 경쟁하고 있다. 향후 전기차 시장에서 경쟁사와 차별화된 인피니언의 전략은 무엇일까.

김하람 차장은 “MCU 성능 개선만큼 중요한 것이 제조사들의 개발 비용과 시간 절약을 이끄는 것”이라며, “인피니언은 MCU 성능을 높이는 동시에, 세대가 변해도 코어 유전자는 유지하기 위해 노력하고 있다”라고 말했다. 하드웨어와 소프트웨어 호환성을 제공하여 제조사가 개발 시간과 비용을 절약할 수 있도록 한다는 것이다.

그뿐만 아니라 김하람 차장은 “앞으로 사용될 도메인(Domain)이나 존(Zone) 제어기에서 중요시되는 AP(Application Processor)와의 효율적인 통신 교류가 이루어질 수 있도록 여러 형태의 통신 루팅 가속기(Routing Accelerator) 및 연산 부하를 줄일 수 있는 관련 가속기들을 제공하거나 개발 중에 있다”라고 밝혔다.