[편집자주] 최근 자동차 산업은 친환경과 경량화, 커넥티드 카와 자율 주행 등 새로운 기술 발전의 추세 속에서 자동차 E/E 아키텍처가 급변하고 있다. 친환경 추세에 맞춰 배선 장치의 길이를 줄이며 차량의 무게를 가볍게 하기 위해서는 현존하는 많은 ECU들을 통합해야 한다. 기존에는 분산형으로 탑재되던 ECU가 소수 ECU에 의해 통합되고 중앙집중형으로 변화하며 기능별 집중화된 아키텍처와 영역별 집중화된 아키텍처로 설계 방향이 변화하기 시작했다. 여기에 더 많은 양의 실시간 데이터 처리 및 높은 레벨의 보안 요구까지 더해지며 차량용 MCU 솔루션의 중요성이 점차 커지고 있는 상황이다. 이에 ST마이크로일렉트로닉스의 Automotive 32bit MCU FAE 진용하 차장을 만나 관련 동향과 Stellar Next Gen ST Automotive 32-bit MCU 솔루션에 대한 이야기를 들어봤다.

■ Stellar Next Gen ST Automotive 32-bit MCU(이하 스텔라 MCU)에 대해 소개 부탁드린다

자동차 아키텍처는 커넥티드 카, 자율 주행 등의 새로운 트렌드와 함께 많은 변화가 진행 중이다. 많은 자동차 메이커들이 분산된 아키텍처(Distributed Architecture)로부터 도메인 기반 아키텍처(Domain Architecture) 더 나아가 영역 기반 아키텍처(Zonal Architecture)까지 도입하면서 차량에 들어가는 전자제어장치(Electronic Control Unit, 이하 ECU)들은 점점 더 통합되기 시작했다.

또한 전장용 MCU는 더 많은 컴퓨팅 파워(Computing Power)가 요구되고 있다. 스텔라 MCU는 ECU 통합 및 도메인 컨트롤러를 위한 실시간 가상화 플랫폼을 지원하는 첫 번째 Automotive MCU이다. 여러 ECU들의 통합 개발에 대한 어려움을 MCU 내부의 하드웨어 하이퍼바이저(Hypervisor)를 통해 가상화를 지원하게 된다. 각기 다른 ASIL 레벨의 ECU 애플리케이션들에 주변장치와 메모리 공간을 전용으로 할당해 내부적으로는 강하게 고립시켜 각각의 애플리케이션들이 독립적으로 동작하도록 구현할 수 있다.

스텔라 MCU의 하드웨어 하이퍼바이저를 사용한 가상머신의 제공은 소프트웨어(SW)로 구현한 하이퍼바이저보다 훨씬 적은 오버헤드(overhead)와 실시간 성능을 제공할 수 있다. 더불어 OTA 등을 통한 펌웨어 업데이트 역시 가상머신을 통해 다른 애플리케이션에 영향을 주지 않고 원하는 애플리케이션만 업데이트할 수 있다.

■ 차량에서의 OTA 트렌드와 스텔라 MCU에서 제공하는 OTA 솔루션의 장점은?

최근 차량에서의 OTA는 메모리 이중화가 관건이다. 차량이 운행하고 있는 가운데 디바이스에서 펌웨어를 수행하는 메모리 공간과 별도로 새로운 펌웨어를 다운로드하는 메모리 공간이 필요하다. 이는 펌웨어 메모리의 두 배 공간이 필요하기 때문에 메모리의 비용 부담이 커지게 된다.

ST 스텔라 제품군은 새로운 임베디드 플래시인 PCM(Phase Change Memory)를 사용함으로써 메모리 이중화 OTA에 대응해 고객사의 부담을 준다. 스텔라의 OTA X2모드는 메모리 이중화 구현에 있어 기존의 2배 사이즈의 플래시를 사용하는 것이 아닌 하나의 플래시로도 메모리 이중화를 구현한다.

PCM 메모리는 리텐션(retention)을 보장하기 위해 플래시의 저장 공간인 셀(cell)이 두개로 구성되어 있습니다. OTA X2모드가 아닌 스탠다드 모드의 경우에는, 하나의 로지컬 비트(logical bit) 값 0 혹은 1이 두 개의 셀로 저장되며, 두 개의 셀 값이 서로 다를 경우, 1 같은 경우, 0으로 로지컬 비트를 판단하게 된다.

OTA X2모드로 변경이 되면 두 개의 셀로 하나의 로지컬 비트를 사용하던 방식에서 두 개의 셀, 각각을 그대로 1비트 저장 공간으로써 사용하게 된다. 그렇기 때문에 OTA X2모드에서는 플래시의 사용 공간이 두 배로 늘어나는 효과를 가질 수 있게 된다. 이는 고객 애플리케이션에서 단순히 두 배의 공간만을 위해 큰 플래시 용량의 MCU를 사용하지 않아도 되는 장점이 생긴다.

또한 OTA 등을 통한 펌웨어 업데이트 역시 가상머신을 통해 다른 애플리케이션에 영향을 주지 않고 원하는 애플리케이션만 업데이트할 수 있다.

■ 최근 사이버 보안에 대한 법규가 강화되고 있는 추세에서 스텔라 MCU가 지원하는 보안 기능은?

스텔라의 보안(Security)은 이전 세대인 SPC5에서 가지고 있던 보안 기능보다 더욱 향상된 보안 성능을 제공한다. △외부 도구 액세스(External tool access)에 대한 보호 기능 △Host-HSM 간의 통신을 위한 전용 채널 기능 △라이프 사이클(Life Cycle)에 따른 보안 단계적 적용 기능을 지원하고 있다.

특히 HSM은 2세대로 200MHz의 클럭 속도를 가지는 Cortex-M4 코어로 독립적인 메모리와 다양한 주변장치가 존재하며 에비타 풀(EVITA FULL)을 만족한다.

또한 스텔라에 추가된 암호화 엔진(Crypto Engine)은 ASIL-D를 만족하고 400MHz의 속도로 HSM과의 암호 키 관리(key management), HOST와의 데이터 프로세싱 등을 수행해 데이터의 암복호화에 탁월하다.

■ 스텔라 MCU는 P/G/E 제품군으로 나뉘는데 각각의 제품군 활용에 있어서 적합한 애플리케이션(적용처)을 추천한다면?

스텔라 MCU P/G 제품군은 기본적으로 도메인 및 영역(Zone) 컨트롤러에 특히 적합하다.

세부적으로 보면 스텔라 P 제품군은 전송(Transmission) 등 차세대 드라이브 트레인 애플리케이션 및 전기화 통합·도메인 시스템에 사용된다.

스텔라 G 제품군은 데이터 라우팅 가속기를 통해 효율적이고 안전하게 게이트웨이 기능을 구현할 수 있어 CCU 등에 활용할 수 있다.

또한 스텔라 E 제품군의 경우 아날로그 퍼포먼스에 탁월한 성능을 가지고 있다. △트랜잭션 인버터(Traction inverter) △OBC △BMS △DC/DC 컨트롤러에 적합하다.

이외에도 메모리, 패키지별 다양한 제품 구성으로 각각의 애플리케이션에 맞게 호환성을 제공해 다양한 자동차의 차세대 애플리케이션에 사용될 수 있다.

■ 자동차 시장에서의 트렌드 변화가 MCU 발전에도 영향을 미치고 있다. 이러한 트렌드 속에서 ST MCU가 나아갈 방향과 앞으로의 해결과제는 무엇인가?

자동차의 경량화 및 친환경 그리고 커넥티드 카와 자율 주행 등 새롭고 많은 트렌드를 통해 자동차 E/E 아키텍처는 급변하고 있다. 현재 자동차 회사들은 친환경 추세에 맞춰 배선 장치의 길이를 줄이고 차량의 무게를 가볍게 하기 위해 현존하는 많은 ECU들을 통합해야 한다.

또한 커넥티드 카, 자율 주행 등의 트렌드는 실시간적으로 점점 더 많은 데이터 처리와 높은 레벨의 보안 기능을 요구하고 있다. 앞으로 MCU는 멀티 코어와 가상화를 통해 수많은 자동차 ECU들의 통합을 지원해야 하며, △데이터 라우팅 가속기 △더 빠른 코어 클럭 △에비타 풀 레벨의 보안 모듈이 필요할 전망이다. ■ e4ds news 독자들에게 한 말씀 부탁드린다

ST Automotive 차세대 MCU인 스텔라에 많은 관심 부탁드린다.

감사합니다.