아시아를 넘어 세계 자동차 전장기술의 현주소를 한 눈에 볼 수 있는 ‘오토모티브 월드 2015(AUTOMOTIVE WORLD)’가 지난 1월 14일부터 16일까지 일본 도쿄 빅사이트에서 열렸다. 그 뜨거운 현장을 다녀왔다.
일본을 대표하는 자동차 B2B 전시회인 ‘오토모티브 월드(AUTOMOTIVE WORLD)’에는 내로라하는 반도체·전자부품, 테스팅·시뮬레이션 툴 업체가 대거 참가한다. 자동차의 전자화와 IT융합이 가속화되고 차량 한 대당 들어가는 반도체 수가 크게 증가하고 있다는 방증이기도 하다.

오토모티브 월드는 2009년 1월 처음 개최된 ‘Int’l Automotive Electronics TechnologyExpo(CAR-ELE JAPAN)’를 비롯해 6회째를 맞는 ‘EV & HEV Drive System Technology Expo(EV JAPAN)’, 5회째를 맞는‘Automotive Weight Reduction Expo’, 3회째를 맞는 ‘Connected Car JAPAN’으로 구성된 자동차 종합 기술 전문 전시회다. 올해는 자동차 부품 가공기술 및 가공부품을 전시하는‘Automotive Components Processing Technology Expo’가 처음 개최됐다.

올해 CAR-ELE JAPAN에는 총 230개사가 참가했다. 그 중 20여개사가 반도체 및 전자부품 회사다. ST마이크로일렉트로닉스(이하 ST)는 ‘스마트 드라이빙’을 컨셉트로 ‘자율주행차(Autonomous car)’, ‘커넥티드카(Connected car)’, ‘그린카(Green car)’를 주제로 부스를 꾸몄다. ST는 전시회 기간 중 자율주행차를 구현하기 위한 ADAS 및 V2X 솔루션을 집중 소개했다. 이는 일본 주력 자동차 메이커들이 2020년 도쿄올림픽에 맞춰 자율주행 택시를 선보이겠다고 발표한 것과 무관하지 않다.
ADAS 및 커넥티드카

ST의 ADAS용 카메라 프로세서인 EyeQ3는 2005년부터 시작된 ST와 모빌아이(Mobileye) 간 협력을 통해 개발된 3세대 제품이다. EyeQ3는 모빌아이의 VMP(Vector Microcode Processor)코어 4개와 멀티-스레드 MIPS32 코어 4개를 탑재해 제어 및 데이터 처리에 있어서 최적의 균형을 제공한다. 특히 이전 세대보다 6배 이상 성능이 강화돼 보다 많은 추가 기능을 제공할 뿐만 아니라 이전보다 향상된 개체 구분을 위한 해상도 증대 등의 요건을 충족시킬수 있다.

1세대 프로세서인 EyeQ1은 다수의 양산차에 적용되고 있으며, EyeQ2는 볼보 S60 세단 시리즈에 적용됐다. 설명원은 현재 개발되고 있는 4세대 제품은 거리까지 정확하게 파악할 수 있는 기능이 제공될 것이라고 밝혔다.

ST 부스에서는 EyeQ3 외에 차량 주변에 밀리미터파를 조사하여 그 반사파를 이용해 장애물의 거리와 방향을 측정하는 24/77 GHz 레이더 트랜시버 IC를 소개했다. 이 IC는 다채널 구성이 가능한 모듈러 트랜시버로 ST의 SiGeBiCMOS 공정 기술과 첨단 RF 설계 노하우로 개발됐다. 24 GHz 레이더용 고집적 트랜시버 IC는 현재 양산되고 있으며, 77 GHz 레이더용 트랜시버 IC는 내년 초 양산될 예정이다.

자동차가 네트워크로 연결되는 커넥티드카 분야에서는 차와 차 또는 차와 인프라(도로, 신호등, 위성 등)가 통신하는 V2X(차차간·로차간 통신)가 주목받고 있다. 시장조사 회사인 IHS는 세계 V2V 통신 기기 출하 대수가 2017년에 약 70만대에서 2020년에 560만대로 증가할 것이라고 예측했다.

자율주행차의 보급과 도로의 안전을 비약적으로 향상시킬 V2X는 낮은 지연, 최고의 신뢰성을 갖춘 무선 신호의 송수신, 매우 안전한 통신 및 정확한 포지셔닝 정보로 운영될 필요가 있다.

ST 부스에서는 V2X용 IC를 탑재한 자동차가 신호등과 통신하고 브레이크를 자동으로 제어하는 개념과, 네트워크화된 자동차를 보안 위협으로부터 보호하는 자동차용 보안 솔루션을 소개했다.

ST는 V2X 통신 분야에서 이스라엘의 오토톡스(Autotalks) 사와 2017년까지 V2X 칩셋의 확대 보급을 목표로 협력하고 있다. 양사는 양산시장(massmarket)에 최적화된 2세대 V2X 칩셋 제조에 협력하고 있으며 기술과 자원을 상호 보완적으로 활용하고 있다. 오토톡스는 V2X용 반도체, 시스템 및 소프트웨어의 경험뿐만 아니라 보안, 모빌리티, 통신, RF 신호 처리 및 포지셔닝 기술에 대한 노하우를 제공한다. 현재 V2X 통신에는 미국이나 유럽에서 비면허 대역으로 개방을 고려중인 5.9 GHz대역 기반의 IEEE 802.11p WiFi 기술을 활용하고 있는데, ST는 V2X 보안문제를 자사 기술로 직접 다루고 있다.

설명원에 따르면, ST의 ADAS 제품은 독립 공인 평가업체인 엑시다(exida)를 통해 ISO 26262 인증을 받았다.
이외에도 ST는 커넥티드카 관련 반도체 솔루션으로 여러 위성 위치 확인 시스템으로부터 신호를 수신할 수 있는 원칩 포지셔닝 리시버 Teseo, 스마트폰/태블릿과 자동차 인포테인먼트 기기의 통신을 가능하게 하는 다이내믹 NFC 태그, 차내에서 모바일 기기의 충전을 가능하게 하는 무선 파워 솔루션과 USB 충전 제어 IC(USB 인터페이스로 최대 100 W까지 전력 공급이 가능한 USB PD 규격 지원) 및 SiC 기반 전력 MOSFET을 소개했다.


그린카

ST는독자적인BCD(바이폴라, CMOS, DMOS) 공정을 채용한 엔진 제어용 IC와 차량용 32비트 마이크로컨트롤러를 결합한 ECU용 솔루션의 데모를 시연했다. 이 데모에서는 액셀의 밟는 양을 마이크로컨트롤러가 연산하여 연료 밸브의 개폐를 제어하는 동시에 엔진 제어용 IC에 지시한다. 엔진 제어용 IC는 액셀의 밟는 양의 정보에 따라 연료분사 장치를 구동시킨다.

또한 ST는 전기차·하이브리드카용으로 갈바닉 절연 및 아날로그 로직 회로를 단일 칩에 집적한 첨단 모터 구동용 게이트 드라이버를 소개했다. BCD공정에 절연층을 생성하는 혁신을 결합한 이 제품은 다른 회로를 간섭하지 않고 최대 1500 V의 높은 전압에 대응할 수 있으며, SPI 통신 인터페이스를 통해 소프트웨어 설정이 가능하기 때문에 높은 유연성을 제공한다.

또한 ST는 VIPower 공정을 이용한 고성능 하이-사이드 스위치 IC를 사용하여 자동차의 LED 조명을 제어하는 데모를 시연했다. 이 제품군은 경쟁 제품보다 낮은 전압(4 V)에서 동작하는 동시에 다양한 온 저항(RDS(ON))에 대응하고 있다.
ST의 고전압 트랙션 인버터 및 48 V 넷 전기 트랙션 인버터용 마이크로컨트롤러 제품 라인은 ISO 26262 ASIL-D등급을 만족한다.


스마트 드라이빙 위한 센서 및 액추에이터

ST는 가속도센서와 자이로센서 등 기존의 차량용 MEMS 센서뿐만 아니라 MEMS 마이크로폰, UV 센서, 온도·습도 센서, 기압센서 등 환경 센서를 비롯해 근접센서 및 MEMS 피코프로젝터등 스마트 드라이빙을 실현하기 위한 광범위한 센서 포트폴리오를 소개했다.

부스에서는 자동차의 운전석에 각종 센서를 내장해 차내 환경을 감지하는 데모를 시연했다. 이 데모에서는 환경센서가 감지하는 UV·습도·기압 등 환경 정보 외에도 손목시계형 광학 심장박동 모니터가 감지한 운전자의 심장박동 정보를 직접 확인할 수 있었다. 또한 운전석 중앙에 근접 센서를 설치해 차량용 기기를 제스처로 조작하고, 시트 벨트 부분에 MEMS 마이크로폰을 내장해 음성으로 오디오를 조작(재생/정지)하는 장면을 연출했다.


보안

ST는 통신 기능을 갖춘 자동차의 시장 확대를 위해 요구되는 보안 확보를 위한 장치를 전시했다. 자동차 보안 관련해서는 차량 네트워크 통신을 암호화하기 위한 기능인 SHE나 HSM 등을 마이크로컨트롤러에 내장하는 방법이 알려져 있다. 자동차가 외부와의 통신을 안전하게 하기 위해서는 연결 인증을 위한 암호 키를 안전하게 저장하는 보안 전용 칩을 이용하는 방법이 있다.

예를 들어, PC의 경우 TPM(Trusted Platform Module)이라는 표준을 준수하는 보안 칩이 채용되고 있다.

TPM은 산업 기기용 표준도 책정이 완료되어 올해 자동차 시스템을 위한 규격도 릴리즈될 전망이다. 가장 광범위한 TPM 제품 라인을 제공하는 ST는 TPM을 이용한 보안 솔루션을 소개했다. ST의 TPM은 PC 클라이언트나 서버 등의 플랫폼뿐만 아니라 임베디드 시스템에서도 폭넓게 채용되고 있다.