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 두 번째 기업은 자체코어를 통해 하이퍼포먼스 용 MCU를 생산하는 인피니언 반도체를 소개한다. ‘오토모티브 제품은 신뢰성이 높기 때문에 노하우를 체득하는 것이 쉽지 않다’라는 커뮤니티 인터뷰이 최무석씨의 말을 떠올리며 차세대의 자동차인 하이브리드와 전기차 그리고 파워트레인에서 자율주행자동차까지 어느 하나 빠지지 않는 기능의 노하우를 듣기 위해 찾아갔다. 인터뷰는 인피니언 반도체에서 자동차 반도체 사업부를 담당하고 있는 최재홍 상무(사진)와 진행했다.

자체 트리플 코어 기반의 파워트레인, ADAS, 커넥티비티 주력

- 인피니언의 오토모티브 MCU의 주력 분야들은 무엇인가.

인피니언의 오토모티브 MCU 제품군은 ‘파워트레인’, ‘ADAS(샤시, 세이프티)’ 그리고 시장이 점점 커지고 있는 ‘어드밴스드 커넥티비티(Advanced Connnectivity)’ 등 3가지 영역에 집중하고 있다. 

- 자동차의 핵심, 파워트레인에서 인피니언의 솔루션은 유명하다. 인피니언이 이러한 경쟁력을 가질 수 있었던 배경은?

우선 파워트레인은 하이퍼포먼스가 필요한 분야이다. 특히 엔진 메니지먼트의 연료, 연비규제들을 만족하기 위해서 엄청난 데이터 연산을 수행해야 하기 때문이다. 주로 하이퍼포먼스의 MCU를 공급하는 것이 인피니언의 차별성이다. MCU 뿐만 아니라 실제 구동하기 위한 엔진, 트랜스미터, 엑츄레이터에 필요한 시스템 IC에도 하이퍼포먼스 제품들을 출시하고 있다.

하이퍼포먼스 위한 솔루션은 바로 ‘멀티코어’

- 인피니언의 자체 코어인 ‘트라이코어’는 멀티코어 추세를 반영했는데.

최근 2013~15년 사이에 주목할 점은 이전 세대와 다르게 멀티코어 추세라는 것이다. 현재 시장에서 보면, 자동차의 바디(body) 분야는 8비트면 충분하지만 이미 32비트 MCU 제품으로 넘어갔다. 하지만 바디는 하이퍼포먼스를 요구하지 않기 때문에 대체로 ARM 코어가 적용되고 플래시 메모리 용량이 적다.

하지만 인피니언의 주력분야인 파워트레인, ADAS, 커넥티비티는 하이퍼포먼스를 요구해서 퍼포먼스를 150%이상 올리고자 했다. 퍼포먼스를 올리면 제품의 온도가 올라가기 때문에 이것을 해결하기 위한 방법으로 2~4개의 멀티코어를 넣기 시작한 것이다.

지금 인피니언에서는 65나노 공정의 하이퍼포먼스용인 9시리즈(TCP29xT..) 같은 경우 코어가 3개 들어 있다.


- 그렇다면 인피니언의 트라이코어가 경쟁사의 멀티코어와 다른 점은 무엇인가.

인피니언의 트라이코어는 많은 양의 계산이 필요한 엔진과 트랜스 미션, 하이브리드 자동차와 같은 파워트레인과 ESC(자세제어기능), 스티어링, 레이더, 센서 퓨전 등의 ADAS 그리고 어드밴스드 커넥티비티 기능에 적합하다.

인피니언의 트라이코어는 현재 5세대까지 나온 상태고 명칭은 ‘오릭스(AURIX)’이다. 작년에 약 1억 5천만대 차량에 탑재되었다. 4세대 제품까지는 싱글 코어의 퍼포먼스를 유지했지만 올해 출시된 5세대 오릭스는 멀티코어를 채택하였다. 예를 들어 파워트레인에 엔진이나 트랜스미션 등 2개의 ECU가 있는데, 하나의 CPU가 ECU들을 제어할 수 있게 하였다.


- 최근 이슈가 되고 있는 ADAS에서의 인피니언 MCU가 타사와 차별화되는 점은 무엇인가.

ADAS 분야 중의 비전(Vision) 부분을 보면 레이더와 카메라에서 들어오는 많은 양의 시그널들을 처리하기 위해 DSP칩이 프론트엔드을 담당하고, 처리된 데이터들을 MCU가 다른 제어 ECU들과 통신한다. 즉 2개의 시그널 프로세싱과 2개의 MCU가 있었다. 그러나 이제는 기존의 시그널 프로세싱하는 부분들을 MCU의 하드웨어 엑셀레이터라는 SoC 칩으로 집어넣어, 하나의 MCU가 시그널 프로세싱과 포스트 프로세싱을 다 처리할 수 있다.

- ADAS 다음 단계라 할 수 있는 ‘오토노머스 드라이빙’에 대해 설명해달라.

실제 카메라나 레이다와 라이다 등의 시그널들을 프로세싱하는 것은 아직 한계가 있다. 이 때문에 그래픽카드를 사용하여 다른 ECU들 즉 EBS, ESC, 스티어링 등의 센서퓨전 솔루션을 만들고 있다. 센서퓨전의 핵심은 기본적으로 ASIL-D 등급을 만족해야 한다는 점이다. 또한 통신 라인들이 중요하기 때문에 ‘세이프티+시큐리티’가 동시에 이루어져야 한다.

- 인피니언의 우수한 센서기술은 MCU 분야에 어떤 영향을 미치는가.

센서 기술 중에는 레이더, 카메라, 울트라 소닉, 그리고 라이다 센서가 있는데, 인피니언은 레이더의 트랜스미트, 리시버, 시그널 모듈레이션 등에서 세계 1위 업체이다. 그래서 레이더 기술과 MCU 기술이 만나 시너지 효과를 일으켜 시스템 솔루션을 제공할 수 있다는 것이 강점이다. 자율주행차 구현을 위해 인피니언은 자체 레이더 기술과 MCU의 시스템적 기술을 가지고 다른 업체들과 협업할 예정이다.

기존 락스텝(Lockstep)과 차별성을 둔 ‘다이버스 캘큘레이션’


 

▶인피니언의 락스텝 과정

- 인피니언은 ASIL D 등급을 만족시키기 위해 독특한 락스텝(Lockstep) 기술을 적용했다는데 자세한 설명 부탁한다.

자동차 기능 안전성 국제 표준인 ISO2626의 ASIL-D 등급을 만족시키기 위해선 고장이 일어날 가능성이 제로에 가까워야 한다. 예를 들어, 계산기를 2번 사용하여 오류를 최소화하는 것과 같은 개념이다.

이전에는 락스텝(Lockstep)으로 2개의 같은 알고리즘으로 계산하였지만, 이 방법이 위험한 이유는 만에 하나 모를 전자파 장애로 두 클럭 모두 잘못된 결과가 나왔을 때 오류를 찾지 못한다는 점이다. 그래서 인피니언은 조금 다른 알고리즘으로 계산하는 방법을 찾았다. 그 방법은 하나의 클럭을 딜레이시키고 그 다음에 다이버스 캘큘레이션을 통해 계산의 정확도를 높인 것이다. 즉 똑같은 두 개의 계산기가 아니라 조금 다른 변형된 계산기로 두 번 계산하는 식이다. 이 기능은 인피니언의 코어에 모두 적용되어 있다.

- 인피니언만의 락스텝 기술을 개발하게 된 동기가 있었는가.

우리도 2012년에 락스텝 코어를 출시하려고 했었다. 이미 경쟁사들이 기술을 내놨기 때문이다. 하지만 2개의 같은 알고리즘을 똑같은 식으로 계산해야 한다는 점에 의문을 가졌고, 더 정확해 질 수 있는 뭔가가 있어야 할 것 같다는 고민을 했기 때문에 타사와 차별화할 수 있었다.
 
- 커넥티비티 분야에서의 인피니언 MCU의 핵심은 무엇인가.
                             

▶오토모티브의 커넥티비티

요새 텔레매틱스가 뜨고 있다. 예를 들어, 테슬라는 소프트웨어 업데이트를 매달 진행한다. 이밖에도 e-call부터 ADAS까지도 소프트웨어적으로 빌드업되고 있다. 현재는 소프트웨어를 업데이트 하려면 정비업체에 가야 한다. 하지만 커넥티비티가 지원되면 정비 업체를 찾아가지 않아도 되기 때문에 사용자들의 비용이 매우 절감될 것이다.

그래서 중요한 것은 결국 보안이다. 데이터를 받으려면 비밀 키를 넣고 자신의 정보가 들어간 심 카드 통해 이루어져야 한다. 이때 데이터 보안기능은 당연히 필요하고 그 보안을 위해 텔레메틱스에 인피니언 ‘오릭스’가 적용되기 시작했다.

멀티미디어 쪽에 이더넷이 시도되지만
컨트롤 분야에선 캔에프디 유지

- 자동차에서도 데이터 용량이 늘어나고 있다. 인피니언은 어떤 통신 방식을 지원하고 있으면 향후 어떤 변화가 있을 것 같은가.

ADAS는 엄청난 데이터가 필요하다. 산업용에서 쓰는 이더넷은 10MB이거나 100MB인데 다음세대에는 GB의 이더넷이 필요할 것이다. 하지만 2020년까지는 CAN FD를 쓸 수 밖에 없을 것이다.

이더넷의 경우는 현재 멀티미디어 부문에서 시도하고 있지만 전체 컨트롤로 확대한다면 가격부담이 클 것이다. 컨트롤러보다 외부에 있는 이더넷 스위칭들이 더 비싸기 때문이다. 오토모티브 제품은 특성상 10년 이상의 재고와 열 내구성 등의 퀄리티가 중요하다. 이더넷의 경우 도메인과 도메인 컨트롤의 백본 개념으로 쓰여지지 않을까 예상해본다.

- 인피니언은 ‘PSO SIL’이라는 자체 마크를 통해 FM모듈과 세이프티 매뉴얼을 제공한다는데.

그렇다. 이 마크가 없는 예전 제품을 사용할 경우 고객들이 직접 세이프티 케이스 등을 직접 갖춰야 한다. 소프트웨어로 한다면 하드웨어적으로 구성해야 하고 그 반대도 마찬가지다. 이 일들은 어마어마한 일이기 때문에 마크를 단 제품을 통해 편리하게 FM모듈과 세이프티 매뉴얼로 ‘ASIL-D’를 만족할 수 있을 것이다.



“저희는 단순하게 프로덕트만 판매하는 것이 아니라 노하우까지 고객들한테 제공하는 것이 인피니언의 장점이다. 한국시장에서 경험이 많은 기술을 가진 엔지니어들이 16명 정도 있다. MCU 파워, 센서들의 기술을 제공해주는 회사라고 생각한다.”

- 인피니언의 차량용 MCU 개발 방향이 궁금하다. 개발 로드맵을 간략하게 설명해준다면.

현재는 ‘오릭스’가 멀티코어로 출시되어 있고 프로세서는 65나노 공정으로 채택하고 있다. 2020년도에는 친환경 즉 하이브리드와 ADAS 그리고 자율주행 쪽으로 시장이 확대되기 때문에 그에 맞춰 더 많은 코어를 넣으려고 한다. 그래서 실제 오릭스에서는 최대 트리플 코어가 들어가 있지만 2018년에 나올 다음 세대 제품은 40나노 공정으로 6개의 CPU 코어가 들어갈 것이다. 

또한 ISO 26262의 ASIL-D를 만족하기 위해 별도로 락스텝 코어 4개의 쌍이 들어가서 하이엔드 급에서는 물리적으로 코어가 10개까지 들어간다. 게다가 V2X나 텔레매틱스를 통한 소프트웨어 업데이트를 위해 하드웨어 시큐리티 모듈이 내장되어 있는 상태있다.

다음 세대 제품군에는 모든 실리콘에 하드웨어 모듈이 내장될 것이다. 하드웨어 시큐리티 중에서도 지금은 대칭형 알고리즘만 지원하고 있지만 다음 세대에서는 디지털 서플리케이션이나 해쉬엔진이 필요하기 때문에 이런 기능들이 필요한 하드웨어적인 시큐리티를 제공할 예정이다.

인피니언은 궁극적으로 풀 오토너머스 드라이빙, 자율주행자동차 주행 분야를 위한 투자와 협력을 더 강화할 계획이다.

 

 

[인피니언 MCU 제품 소개]

인피니언의 차량용 MCU AURIX™,
차세대 자동차의 안전성 및 파워트레인 요구 충족



인피니언의 마이크로컨트롤러 오릭스(AURIX™)는 높은 수준의 안전성 기준과 보안을 충족하는 제품이다. 내연 엔진 제어, 전기차 및 하이브리드 자동차, 트랜스미션 제어 유닛, 새시 도메인, 제동 시스템, 전동 파워 스티어링 시스템, 에어백, 첨단 운전자 지원 시스템 등과 같은 다양한 유형의 애플리케이션에 적합하다.

ISO26262 인증 프로세스에 따라 ASIL D를 효과적으로 달성할 수 있도록 설계되었고 이 아키텍처는 최대 2개의 TriCore CPU를 록스텝 아키텍처로 이용하여 첨단 안전성 기술을 결합하고 있다.

오릭스 제품군들은 하이엔드 제품부터 로우엔드 제품까지 다양한 유형의 모듈러 제품들로 구성되었다. 8MB 임베디드 플래시를 포함하는 300MHz 트리플 코어 디바이스, 4MB 임베디드 플래시의 200MHz 트리플 코어 디바이스, 2.5MB 임베디드 플래시의 200MHz 듀얼 코어 디바이스, 1.5MB, 1MB, 0.5MB 임베디드 플래시의 130MHz 및 80MHz 단일 코어 및 단일 코어 록스텝 디바이스를 포함. 패키지 옵션은 BGA-516 패키지와 볼 호환 BGA-292 패키지(I/O 서브셋), 호환 가능한 LQFP-176, LQFP-144, LQFP-100, LQFP-64 패키지를 포함한다.

모든 AURIX 제품은 혹독한 자동차 환경에서 신뢰성 높인65nm 임베디드 플래시 기술로 제조 되었다. 지속적이고 안정적인 공급을 보장하기 위해서 두 군데의 생산 사이트에서 제조된다.