윤양호 지사장 

자동차는 더 많은 카메라, 센서, 디스플레이를 탑재하며 ‘데이터 고속도로’를 요구하고 있다. MIPI Alliance가 제정한 SerDes 표준 A-PHY가 주목받는 이유다. A-PHY 기반 칩을 개발·공급하는 발렌스는 MIPI A-PHY가 EMC, EMI 내성, 전력, 지연, GPS 간섭, 총 시스템 비용 측면에서 가장 경쟁력 있는 SerDes 기술임을 강조한다. 

글│윤범진 기자, bjyun@autoelectronics.co.kr




차량 아키텍처는 공간, 무게, 복잡성 측면에서 한계에 도달하고 있다. 또한 카메라, 레이다, 라이다와 같은 각종 첨단 센서가 차량 곳곳에 배치되면서 센서가 생성하는 데이터 양이 폭증하고 있다. 이로 인해 차량 내 시스템 간의 빠르고 안정적인 데이터 전송을 위한 고대역폭, 제로 지연(zero latency), 장거리 연결성(long-reach connectivity)을 지원하는 인터페이스 기술이 필요하다. 이와 함께 차량 기능이 점점 소프트웨어 중심으로 이동함에 따라, 기존처럼 각 제어장치(ECU)가 독립적으로 작동하는 구조는 한계에 직면하고 있다. 대신, 중앙 집중식 처리 방식이 도입되면서 시스템 전체를 하나의 강력한 플랫폼으로 통합할 수 있게 됐고, 이는 곧 소프트웨어 정의 자동차(SDV)의 기반이 되고 있다. 이에 따라 인터페이스 사양 또한 존(zonal) 아키텍처와 대역폭 및 성능 요구사항을 충족해야 한다.

이런 혁신 속에서 중요한 기술적 요구사항 중 하나가 전자기 간섭(Electromagnetic Interference, EMI)에 강한 설계, 높은 EMC 성능이다. 차 내부의 전자장치가 점점 많아지면서, 각 장치 간 간섭 없이 안정적인 통신을 유지하는 것이 매우 중요하기 때문이다. 
EMI 문제로 인한 리콜 사례로 링컨 아비에이터(Lincoln Aviator)를 들 수 있다. 2024년 5월, 포드는 2020 ~ 2024년형 링컨 아비에이터 SUV 약 10만 9,000대를 리콜했다. 후진 시 차량 중앙 콘솔 근처에서 스마트폰을 사용할 경우, 후방 카메라 영상이 깜빡이거나 왜곡되는 문제가 발생했기 때문이다. 이는 포드 차량에만 탑재되는 소형 컴퓨터 모듈인 액세서리 프로토콜 인터페이스 모듈(Accessory Protocol Interface Module, APIM)이 스마트폰에서 발생하는 EMI에 영향을 받아 발생한 것이다.

발렌스 세미컨덕터 코리아(Valens Semiconductor Korea) FAE 김형석 소장은 “EMI 문제는 단순한 기능 장애를 넘어 소송, 조사, 리콜, 심지어 승객의 생명까지 위협할 수 있는 심각한 문제로 이어질 수 있다”고 지적했다.

이 문제를 해결하기 위한 기술로, 발렌스는 디지털 신호 처리(DSP) 기반 PHY 솔루션을 제안한다. 발렌스에 따르면, 이 기술은 멀티 기가비트급 전송속도에서도 오류 없는 안정적인 연결을 보장하며 고성능, 장거리 전송을 지원하는 동시에, 간단하고 비용 효율적인 채널 설계를 가능하게 한다. 
이처럼 EMI에 강한 설계를 바탕으로 error-free 링크를 유지하고 고속 전송을 실현하는 A-PHY는 ADAS나 자율주행에서 신뢰성을 확보하는 데 중요한 역할을 할 수 있다. 또한, MIPI A-PHY는 중앙 집중형 아키텍처와 완벽히 호환되며, SDV 구현을 위한 핵심 데이터 백본 역할을 할 수 있다. 

김 소장은 “DSP 기반의 접근 방식을 적용하고 있는 발렌스의 A-PHY 칩셋은 세 가지 핵심 기술 — Adaptive Equalization, Noise Cancellation, Local Retransmission(패킷 재전송) —을 기반으로 EMI 문제에 대해 경쟁 기술(GMSL, ASA, FPD-Link) 대비 압도적인 우위를 점하고 있다”고 강조했다. 


실제 환경에서는 케이블의 상태나 길이에 따라 신호 품질이 달라질 수 있다. 발렌스 A-PHY 칩셋은 특히 ‘적응형 이퀄라이제이션(Adaptive Equalization)’ 기술을 통해 케이블 전체 길이에 걸쳐 전송 중 발생하는 손실을 보상함으로써 안정적인 디지털 신호 복원을 가능하게 한다. 
또한, 환경에 따라 순간적으로 유입되는 협대역 간섭(Narrow-band interference, NBI)이 발생할 수 있는데, 발렌스 A-PHY 솔루션은 이를 노이즈로 인식해 고속 적응형 노이즈 제거(Noise Cancellation) 기능을 통해 처리한다. 패킷이 순간적으로 손상되는 경우에는 초고속 PHY 레벨 재전송(Local Retransmission) 메커니즘을 통해 패킷 오류를 정정한다. 

김 소장은 “실제로 오류가 발생할 확률(PER)은 10⁻¹⁹(1E-19) 수준으로, 이는 100년에 한 번 패킷 오류가 발생할까 말까 할 정도의 낮은 수치다. 사실상 차량의 전체 수명 주기 동안 오류가 발생할 가능성이 거의 없다고 볼 수 있다”며 “발렌스 기술은 초고속 링크 분야에서 뛰어난 노이즈에 대한 회복력을 바탕으로 탁월한 안정성을 핵심 강점으로 내세우고 있다”고 말했다.

A-PHY는 기존의 복잡한 브리지 IC를 제거하고, MIPI CSI-2 및 DSI-2와 같은 상위 계층 프로토콜을 네이티브로 지원함으로써 시스템 통합을 단순화하고 무게와 비용을 절감한다. 
실제 A2MAC1의 보고서에 따르면, A-PHY 기반 솔루션을 채택한 결과, 기존의 독점적인 SerDes(Serializer/Deserializer) 솔루션과 비교해 최대 15%의 전체 시스템 비용 절감 효과를 얻을 수 있는데, 특히 하네스와 커넥터 비용이 63%까지 절감됐다. 또한, A-PHY는 표준화된 SerDes 프로토콜로서 다른 공급업체와의 호환성을 보장하고, 시스템 설계의 복잡성을 줄이며, 차량 네트워크의 통합을 촉진한다. 
그러나 MIPI A-PHY 인터페이스의 광범위한 도입을 가로막는 장애물이 있다. 비교적 새로운 표준이라 호환가능한 칩셋, IP 코어, 모듈, 개발 도구 등의 생태계와 대규모 양산 차량에의 적용사례가 아직은 제한적이다.

발렌스 세미컨덕터 코리아 대표 윤양호 지사장은 “MIPI A-PHY는 공개된 표준(Open standard)으로, 다양한 반도체 제조사가 이를 기반으로 칩을 설계하고 공급할 수 있어 멀티 벤더 환경이 가능하고 비용(TCO), 호환성, 장기 안정성 측면에서 유리하다”며 “기존의 SerDes 인터페이스는 규격이 공개돼 있지 않거나 호환이 제한적이어서, 시스템 설계 시 해당 벤더의 칩과 생태계에 종속될 수 있을 뿐만 아니라, 거의 독점 공급이기 때문에 가격 협상이 어려울 수 있고 다른 벤더로의 기술 확장성 제한으로 시스템 구성이나 업그레이드에 유연하지 못하다”고 지적했다. 

독점적 공급의 위험성은 자동차 업계가 이미 호되게 경험한 바 있다. 
윤 대표는 “우리는 지난 2021년에 글로벌 차량용 반도체 공급 부족 사태를 통해 독점적인 공급망이 얼마나 큰 영향을 주는지 경험했고, SerDes 반도체 또한 예외가 아니라고 본다”라고 말했다.



윤양호 대표는 “MIPI A-PHY는 고해상도, 고대역폭 환경에서도 EMC 문제없이 안정적인 성능을 보장한다”고 말했다. 김형석 소장(좌측)은 “MIPI A-PHY가 가장 높은 EMC 내성을 보여주는 것은 실제 자동차 환경에서 신뢰성이 더 높다는 의미”라고 말했다.  



SerDes 솔루션 중의 솔루션 

발렌스는 MIPI A-PHY 솔루션이 유수의 자동차 제조사가 수행한 SerDes 솔루션 벤치마크에서 경쟁 솔루션보다 거의 모든 항목에서 높은 점수를 받았다는 점을 강조했다. 

김 소장은 “특히, 다양한 심층 EMC 테스트에서 MIPI A-PHY의 강점이 가장 두드러졌다. MIPI A-PHY는 세 가지 ― BCI(Bulk Current Injection), RI(Radiated Immunity), RE(Radiated Emission) ― 테스트에서 영상이 끊김 없이 정상 동작했다. 이는 MIPI A-PHY가 가장 높은 EMC 내성을 보
여주며 실제 자동차 환경에서 신뢰성이 더욱 높다는 것을 의미한다”라고 말했다. 

벤치마크에서는 A-PHY가 GPS 신호 수신을 방해하지 않는다는 것을 확인했다. 실제 평가 차량에서, A-PHY는 연결 후 오히려 더 많은 위성 신호를 수신했다. 이는 자동차 시스템에서 위치 정보의 신뢰성과 EMC 측면에서 중요한 장점이다. 발렌스의 자료에 의하면, A-PHY는 경쟁 기술이 처리할 수 있는 노이즈의 10배 이상을 견뎠다. 

김 소장은 “케이블에서 발생하는 EMI는 GPS 수신에 영향을 줄 수 있다. 그러나 MIPI A-PHY는 연결 후 위성 수신 개수 면에서도 경쟁 솔루션과 현저한 차이를 보였다. 실제로 MIPI A-PHY는 20개 이상의 위성 수신이 가능했던 데 비해 경쟁 솔루션은 우리의 절반에도 미치지 못했다”라고 말했다. 

국내 유수의 자동차에 탑재된 빌트인 캠 1은 전·후방 카메라 모두 Full HD 해상도를 지원한다. 빌트인 캠 2는 Quad HD(QHD) 해상도를 지원한다. 김 소장은 앞으로 QHD를 거쳐 4K 해상도로 발전할 것으로 전망했다. 

“4K30, 4K60으로 올라갈수록 EMC 위험은 점점 더 커질 수밖에 없다. 다만, 현재 기준으로 차폐 동축 케이블을 사용하는 3 ~ 5m 구간 내에서는 큰 문제가 없어 보이지만, 실제 자동차 환경에서 EMC 위험성을 실감하지 못하는 경우가 많다. 앞으로 차량에 탑재되는 카메라 센서의 수는 계속 증가할 것이고, 그 해상도 또한 높아질 것이어서 EMC 문제는 현실적인 과제가 될 것이다”라고 말했다.

윤 대표는 “MIPI A-PHY는 고해상도, 고대역폭 환경에서도 EMC 문제없이 안정적인 성능을 보장한다. 특히 일반적인 동축 케이블은 지속적인 하중이나 물리적 스트레스를 받을 경우 시간이 지나면서 차폐 성능이 저하될 우려가 있지만, MIPI A-PHY를 적용하면 케이블 선택의 자유도가 늘어나 내구성이 더 강한 UTP(Unshielded Twisted Pair) 케이블을 선택할 수 있고 커넥터 선택의 자유도도 늘어나게 된다”고 말했다. 

MIPI A-PHY는 DSP 기반으로, GMSL(Gigabit Multimedia Serial Link)에 비해 전력 소모가 높은 편이다. 이 부분은 약점으로 지적된다. 
윤 대표는 “실제 사용 환경에서 MIPI A-PHY의 전력 소모는 그렇게 의미 있을 정도로 높은 수준이 아니며, 전체 시스템 관점에서 충분히 수용 가능한 수준”이라고 반박했다. 

진화하는 MIPI A-PHY

김 소장은 “시리얼라이저(Serializer) 내부 ROM이 픽스됨으로써 A-PHY의 링크업 시간을 개선했다. 또한, 당사 솔루션은 DSP 기반 구조이므로 플래시 메모리를 사용하는데, 일반적으로 플래시 메모리는 추가 비용이 발생한다. 그럼에도 플래시 메모리를 활용함으로써 Fast boot 모드를 지원할 수 있다는 점은 중요한 장점이라 할 수 있다”고 말했다. 

발렌스의 내장 플래시 기반 A-PHY 솔루션은 Fast boot 모드를 통해 부팅 속도를 호스트 프로세서(from AP) 기반 부팅 대비 약 40% 단축할 수 있다(그림 1). 이는 ADAS 등 빠른 시동이 중요한 시스템에서 매우 중요하다. 또한, 발렌스는 A-PHY 상태를 실시간으로 확인할 수 있는 모니터링 툴을 제공한다. 




그림 1 | Fast boot 모드에서 시스템이 첫 번째 영상 프레임을 출력하기까지 걸리는 시작 시간(System Startup Time)을 설명한다. VA7044는 내부 플래시에서 직접 설정 데이터를 읽어 오기 때문에 부팅 속도가 빠르다. 


이처럼 A-PHY는 기술적 경쟁력을 갖췄지만, 국내 자동차 업계는 여전히 A-PHY 도입에 신중한 태도를 보인다. 이는 GMSL 기술이 시장을 사실상 선점하고 있어, 새로운 기술이 진입하기 어려운 구조가 형성돼 있기 때문이다. 

이에 대해 반전의 기회를 모색 중인 윤 대표는 “일반적으로 SerDes 기반 시스템의 EMC 테스트는 카메라 기준 약 2m 길이의 케이블을 사용해 진행하지만, 발렌스는 15m 케이블을 사용해 테스트를 수행했다. 15m는 훨씬 더 열악한 조건을 의미한다. 이런 환경에서도 발렌스 솔루션은 일본의 덴소(Denso)와 같은 공인기관의 EMC 테스트를 성공적으로 통과했다”고 강조했다. 

생태계 확장 부족과 관련해서도 그는 “현재 자동차 관련 기술 혁신이 가장 빠른 중국에서는 A-PHY 기반의 Tx(송신기)와 Rx(수신기) 칩 개발이 활발히 진행 중이고 관련 생태계도 빠르게 확장되고 있다. 특히 세계 최대 차량용 이미지 센서 회사 중 하나인 소니는 앞으로 출시될 그들의 이미지 센서에 A-PHY IP를 탑재한다. 또, 주요 글로벌 차량용 반도체 및 모듈 업체들이 A-PHY를 채택하면서 시장 기반이 점차 넓어지고 있다”라고 덧붙였다. 

MIPI A-PHY는 HDBaseT 기술을 기반으로 한 진단 모드(Diagnostic mode) 기능을 제공한다. 이는 A-PHY 칩의 전신인 VA6000 칩셋 솔루션에 이미 적용돼 현재까지 약 350만 대 이상의 메르세데스 벤츠 차량에 탑재됐다. 이 진단 기능은 개발 및 생산 시 차량 점검 단계에서 활용되며, 필드 이슈 발생 시 원인 분석에도 유용하다. 특히 진단 모드를 통해 정확한 케이블 상태를 확인할 수 있어 유지보수 효율성을 높여준다. 

김 소장은 “A-PHY는 임피던스 불일치, 케이블 단선 및 단락 등 다양한 케이블 이상 상태를 감지할 수 있으며, 이를 0.5미터 단위로 진단 후 보고할 수 있다. 이 기능을 통해 차량 내부 배선 문제를 더 정확하고 빠르게 파악할 수 있어, 유지보수와 품질 관리에도 효율성과 신뢰성을 높일 수 있다”고 설명했다. 

또, A-PHY는 BIST(Built-In Self Test) 기능을 통해 SerDes 간 링크 성능을 자체적으로 테스트할 수 있으며, 차량 시스템이 작동 중인 상태에서도 링크 성능 데이터를 추출할 수 있다. 이를 통해 링크 손실, 패킷 에러, 재전송 여부 등의 상태를 효과적으로 검증할 수 있다. 진단 모드 및 BIST 기능이 가능한 것은 A-PHY가 DSP 기반의 솔루션이기 때문이다. 




의미 있는 마일스톤

미래 자동차 시장에서 경쟁력을 확보하기 위해서는 단순한 하드웨어 혁신을 넘어 미래에도 적용가능한(Future-proof) 기술과 소프트웨어 중심 아키텍처 채택이 필수다. 차량이 더 많은 데이터를 빠르게, 그리고 안정적으로 처리할 수 있어야 미래차 기술을 안정적으로 수용하고 OTA 업데이트 등 소프트웨어 기반 기능을 유연하게 확장할 수 있다. 필요한 것은 단순한 하드웨어 업그레이드가 아니라, 향후 기술 변화까지 감당할 수 있는 미래 지향적 아키텍처다. 

이런 요구사항을 충족할 수 있는 물리적 인터페이스로, MIPI A-PHY가 대안이 될 수 있다. MIPI A-PHY는 센서 및 디스플레이 간 고속통신을 위한 업계 표준으로, 2021년 6월 IEEE 표준으로 채택됐다. 주요 OEM의 벤치마크 테스트에서 이미 성능을 입증한 바 있으며, 다양한 티어 1 공급사 및 플랫폼 업체들이 생태계를 형성해 가고 있다. 특히, 독일 자동차 3사(폭스바겐, 아우디, 포르쉐)와 모빌아이(Mobileye)가 차세대 커넥티비티 솔루션으로 MIPI A-PHY를 채택한 것은 이 표준의 신뢰성과 확장 가능성을 보여준 대표적인 사례다.