ST마이크로일렉트로닉스(이하 ST)는 지난 1월 13일부터 15일까지 사흘간 일본 도쿄 빅사이트에서 열린 제8회 국제 카일렉트로닉스기술전(Car-Ele JAPAN)을 통해 V2X 통신용 칩셋을 비롯해 최신 스마트 드라이빙(Smart-Driving) 지원 반도체 솔루션을 선보였다. 이번에 하이라이트된 제품은 이스라엘의 오토톡스 사와 공동 개발한 V2X 솔루션이다.

ST는 첨단운전자지원시스템(ADAS), 커넥티비티(connectivity), 첨단 안전 및 환경 성능 등 다양한 최첨단 스마트 드라이빙 기술 개발에 열쇠를 쥐고 있는 반도체 솔루션을 공급하고 있다. ST는 이번 전시회에서 이스라엘의 오토톡스(Autotalks) 사와 공동 개발한 V2X 통신용 칩셋을 데모를 통해 선보였다.

이 칩셋은 베이스밴드, 호스트 MCU(host MCU) 및 보안 MCU(secure MCU)를 집적했으며, GNSS를 지원하는 ST의 포지셔닝 IC와 함께 사용된다. 이 솔루션은 위성으로부터 위치정보와 IEEE 801.11p를 이용한 V2X 통신을 통해 주변 차량과 도로상황을 분석하는 시스템을 구현한다. 또한 ST는 보행자나 장애물, 심지어 도로 표지판이나 차선을 검출하는 비전 기반 시스템을 겨냥해 저조도 조건에서 높은 다이내믹 레인지와 최고 수준의 신호 대 잡음비(signal-to-noise ratio)를 특징으로 하는 차량용 CMOS 카메라 모듈을 소개했다.

이외에도 ST는 자동차가 인터넷이나 모바일 기기와 연결되는 커넥티비티 시장을 겨냥해 보안 규격 TPM(Trusted Platform Module) 2.0을 준수해 물리계층에 최고 수준의 보안성을 실현한 차량용 보안 MCU를 소개했으며, 자동차 등급의 블루투스 로우 에너지(BLE) 지원 네트워크 프로세서와 NFC 디바이스를 사용해 차량 내 기기와 스마트폰을 연결하는 데모도 시연했다.

오늘날의 자동차는 첨단 안전 기능을 제공하기 위해서 다수의 센서를 활용해 차량의 다양한 정보를 수집한다. 차량용 MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems) 기술의 주요 공급사인 ST는 이번 전시회에서 자동차 긴급통보 시스템용 3축 가속도센서(High-G Sensor), 에어백용 단축/2축 가속도센서 등 다양한 차량용 MEMS 센서를 선보였다. 또한 ST는 위성의 위치 정보가 닿지 않는 장소에서 추측항법(dead reckoning, DR) 내비게이션 기능을 위한 6축 센서 모듈(3축 가속도 센서+3축 자이로 센서)과 포지셔닝 IC(Teseo 제품군)을 결합한 데모도 시연했다.

ST는 환경 부하 경감을 위한 하이브리드카(HEV)/전기차(EV)의 배터리 전력을 효율적으로 이용할 수 있도록 폭넓은 항복전압(40 V~1500 V)을 지원하는 파워 MOSFET과 트렌치 필드 스톱(trench-field-stop) 기술을 이용한 IGBT도 소개했다. 이들 제품은 HEV/EV의 전력제어장치(PCU)의 DC-DC 컨버터나 인버터에 적합하며, 전력 손실 및 발열을 감소시켜 PCU의 소형화를 통해 자동차의 전체 에너지 효율을 높여준다.

ST는 부스 우측에 자동차 애플리케이션을 위한 완전한 차량용 MCU 포트폴리오를 배치했다. ST의 Power Architecture™ 기반의 차량용 32비트 MCU는 엔진 제어, 트랜스미션, 안티-록 브레이크 시스템(ABS), 전동 파워 스티어링(EPS), 액티브 서스펜션, ADAS 등 높은 신뢰성이 요구되는 제어 애플리케이션에 적용된다. 최근엔 실시간 안전 관련 스마트 드라이빙 애플리케이션을 겨냥한 차량용 MCU 포트폴리오를 확장하기 위해 32비트 ARMv8-R 프로세서를 라이선스했다.

이외에도 ST는 트랜스미션 제어용 IC, 지능형 하이사이드 드라이버, 측거(distance-measurement) 센서, EEPROM, 차량용 이더넷 보호 장치, 모터 드라이버 등 차량용 애플리케이션의 가능성을 확대하는 다양한 솔루션을 전시했다.

차세대 V2X 칩셋

ST와 오토톡스는 미국 도로교통안전국(NHTSA)의 새로운 요구사항을 충족하는 2세대 V2X 칩셋(CRATON2) 개발 소식을 지난해 10월 보도자료를 통해 전했다. 전시장에서 만난 오토톡스의 램 샬롬(Ram Shallom) 마케팅 이사에 따르면, 올해부터 이 칩셋이 스마트 드라이빙 시스템을 개발하는 주요 업체들에게 제공될 예정이다.

ST 자율주행(autonomous) 코너에서는 바로 이 V2X 칩셋을 선보였다. 두 종류의 V2X 솔루션은 오토톡스의 기존 RF 트랜시버 PLUTON(제품번호 ATK3100)과 ST의 기존 GNSS 리시버 테세오(Teseo)가 공통으로 포함돼 있다. 양사가 공동 개발한 CRATON2(제품번호 ATK42XX) 베이스밴드 프로세서와 SECTON(제품번호 ATK40XX) 모뎀 IC는 ST에서 제조하고 오토폭스가 판매한다. 현재 두 제품 모두 샘플링 중이며 올해 양산 예정이다.

지금까지 외장형으로 지원하던 암호화 엔진 등의 보안 요소를 통합한 CRATON2는 PLUTON RF 트랜시버와 GNSS용 IC 테세오(Teseo), 블루투스 로우 에너지(BLE)를 결합해 완벽한 V2X 스탠드얼론 솔루션을 제공한다. SECTON은 CRATON2에서 MCU를 제외한 IC로, 사용자가 직접 시스템에 적합한 MCU를 선택할 수 있는 기회를 제공한다(그림 1 참조).

샬롬 마케팅 이사에 따르면, V2X 솔루션의 주요 핵심 부분은 보안 처리 회로다. 이 솔루션의 보안 처리 회로는 1초에 2,000대의 차량 인증이 가능하다. 또한 ST는 카 내비게이션용이 아닌 V2X용 GNSS에서 요구하는 1 m 정도의 정밀도를 충족하기 위해 자사 포지셔닝 IC(Teseo 제품군)용 옵션 소프트웨어를 개발했다.

ADAS용 CMOS 이미지 센서

차량용 CMOS 카메라 모듈에 탑재된 이미지 센서 VG6640은 HDR(High Dynamic Range) 픽셀 아키텍처에 의해 132 dB의 우수한 다이내믹 레인지를 제공한다. 이 센서는 다양한 설정 모드가 있어서 어떠한 불리한 조명 조건에서도 사용할 수 있다. 이 센서는 3가지 노출 시간에 기초해 대상의 모든 세부사항까지 포착할 수 있으며 LED 깜박임을 완화시킨다. 또한 저조도 조건에서 이미지 포착 능력을 향상시키기 위해 이중 변환 이득 기능(dual conversion gain function)을 제공한다. 이로 인해  최소 다이 조도(die illumination)는 불과 1 mLux이다.

VG6640은 또한 높은 수준의 ASIL 기능도 갖추고 있다.

VG6640과 함께 요구되는 STV0991은 예측형 H.264 비디오 인코딩을 포함하고 있어 외부 메모리 없이 동작하는 이미지 프로세서다. 특정 이미지 스케일링과 색 공간 변환을 지원하는 전용 이미지 재구성 경로는 ‘에지 검출’과 ‘옵티컬 플로’ 2개의 하드웨어 가속 비디오 분석 기능에 데이터를 보낸다. 이들 블록은 에너지 효율이 우수한 픽셀 처리 능력을 제공하며 측면차량 경고 시스템(Cross Traffic Alert, CTA) 등의 경량 소프트웨어 구현 ADAS 알고리즘의 부분 실행을 가능하게 한다.

또한 SfM(structure from motion)이나 대상 분류(objects classification)와 같은 복잡한 알고리즘을 ECU 수준에서 실행하는 경우에도 계산 비용이 크게 절감된다. 이러한 응용범위가 넓은 스마트 카메라 솔루션을 보완하기 위해 이더넷과 LVDS 통신을 포함해 일반적인 주변장치에 대응하는 폭넓은 외부 인터페이스를 제공한다.