소프트웨어가 차량 기능을 정의하고, 반도체가 이를 구현한다

 

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“SDV에서 반도체는 신뢰할 수 있는 컴퓨팅, 초고속 연결, 강력한 보안, 지능형 전력 관리를 가능하게 한다. 인피니언은 깊이 있는 시스템 이해와 강력한 애플리케이션 전문성을 바탕으로 자동차 업계가 SDV의 시장 출시 기간을 단축할 수 있도록 적극 지원하고 있다.”
피터 쉬퍼(Peter Schiefer), 인피니언 테크놀로지스 오토모티브 사업부 사장

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소프트웨어 정의 차량(Software-Defined Vehicle, SDV)은 더 이상 비전이 아닌 자동차 산업 전반의 전략적 핵심 과제가 되었다. 오늘날 차량 아키텍처에 대한 결정은 혁신을 얼마나 빠르게 확장할 수 있는지, 시스템을 얼마나 안전하게 발전시킬 수 있는지, 그리고 이를 얼마나 경제적으로 유지할 수 있는지를 좌우한다.

현재 생산되는 신차의 약 10%는 도메인(Domain)/존(Zonal) 혼합 아키텍처를 채택하고 있다. 이 비중은 2030년에 약 40%로 증가할 것으로 예상된다. 또한 SDV는 자율주행 기술의 시장 확산을 가속화할 수 있다. 현재 신차의 약 30%가 운전자 보조 및 자율주행 기능을 탑재하고 있으며, 이 비중은 2030년까지 약 55%로 높아질 것으로 예상된다.

하지만 모든 소프트웨어 기능은 하드웨어 기반 위에 구축된다. 무선(Over-the-air, OTA) 소프트웨어 업데이트는 차량 수명 주기 전반에 걸쳐 가능하지만, 하드웨어에 대한 결정은 차량 개발 초기 단계에서 이루어져야 한다. 결국 하드웨어가 소프트웨어 진화의 범위를 결정한다. 

SDV의 숨은 동력

잘못된 반도체 선택은 개발 지연, 기능 축소, 비용이 많이 드는 재작업으로 이어질 수 있다. 반면 올바른 반도체 선택은 컴퓨팅, 연결성, 전력 분배, 사이버 보안을 유기적으로 통합해 OTA 업데이트를 원활하게 지원하고, 플랫폼 간 소프트웨어 재사용을 가능하게 하며, 차량의 전체 수명주기 비용을 낮출 수 있다. 적절한 반도체 선택은 존 기반 E/E(Electrical/Electronic) 아키텍처의 배선 길이를 최대 600m까지 줄일 수 있으며, 스마트 전력 분배를 통해 에너지 효율을 약 20% 높일 수 있다.

소프트웨어가 목표와 방향을 설정한다면, 반도체 하드웨어는 그 실행을 결정한다. 지연 시간(Latency), 안전성, 보안, 에너지 효율, 수명주기 동안의 업그레이드 가능성 모두 반도체에 의해 좌우된다.

마이크로컨트롤러(MCU)는 이러한 실행의 핵심에 있다. 이는 소프트웨어 플랫폼에 수십억 달러를 투자하는 자동차 제조사에게 반도체 선택의 중요성을 더욱 높이고 있다. 결국 SDV의 성공은 하나의 핵심 질문으로 귀결된다.

“진정한 시스템 이해를 바탕으로 SDV의 성공을 뒷받침할 반도체와 MCU를 누가 제공할 수 있는가?”

SDV 아키텍처와 MCU에 대한 오해 바로잡기

존(Zonal) 개념이 확산되면서 컴퓨팅 아키텍처와 차량 네트워크는 점점 더 중앙집중화되고 있다. 이 과정에서 자동차용 MCU의 역할에 대한 의문도 자주 제기된다.
다음 네 가지 기술적 오해를 살펴볼 필요가 있다.

오해 1: 존 아키텍처가 성숙해짐에 따라 MCU는 MPU(Microprocessor Unit)로 대체될 것이다.
현실은 그렇지 않다. 존(Zone)은 공간적 개념이며 컴퓨팅 성능을 의미하는 것이 아니다. MCU는 데이터를 실시간으로 처리해 차량 내 데이터 트래픽을 줄이고, 결정론적(Deterministic)이며 안전이 중요한 제어 기능을 가능하게 한다.
예를 들어 인피니언의 AURIX™ TC4x MCU는 MPU가 제공할 수 없는 액추에이터 제어와 전력 분배에 필요한 실시간 성능과 기능 안전을 제공한다. 

오해 2: 고성능 MCU는 MPU의 기능을 따라잡을 수 없다.
이는 설계 목표 자체를 잘못 이해한 것이다. 최신 고성능 MCU는 40,000DMIPS 이상의 성능을 제공하며, 하드웨어 기반 안전성 분리(Safety Partitioning), 통합 보안 모듈(HSM), 1마이크로초 미만의 인터럽트 지연 시간을 지원한다.

오해 3: MPU가 실시간 애플리케이션에서 MCU 기능을 흡수할 것이다.
기능안전 요구사항 때문에 현실적으로 어렵다. 실시간 제어 루프는 지연 시간이 보장되는 전용 리소스가 필요하다. 또한 존 아키텍처는 물리적 액추에이터 가까이에서 동작하는 분산 제어 기능을 추가적으로 요구한다.

오해 4: MCU 수요는 파워트레인에만 의존한다.
전기차는 내연기관 차량보다 훨씬 더 많은 MCU를 필요로 한다. 배터리 관리 시스템(BMS), 인버터 제어, DC-DC 컨버터, 온보드 충전기 등은 각각 전용 MCU가 필요하다. 전동화는 MCU 수요를 줄이는 것이 아니라 오히려 더욱 확대시키고 있다.

양산까지의 여정 가속화

컴퓨팅은 SDV의 핵심 하드웨어 요소이지만 유일한 요소는 아니다. 자동차 제조사는 컴퓨팅, 연결성, 전력 및 보안 전반에 걸쳐 시스템 수준의 이해를 제공하고, 이를 바탕으로 양산 검증된 반도체 솔루션, 레퍼런스 디자인, 검증 프레임워크 및 툴체인을 제공하여 개발 일정을 단축하고 출시 위험을 줄일 수 있는 반도체 파트너가 필요하다.  

이것이 바로 인피니언 SDV 전략의 기반이다. 인피니언은 폭넓고 최적화된 반도체 제품 포트폴리오를 통해 자동차 제조사를 지원하는 것을 목표로 한다. 자동차 제조사는 검증된 하드웨어 및 시스템 솔루션을 활용해 SDV 개발을 가속화할 수 있다. 인피니언은 고성능 컴퓨팅 플랫폼과 안전한 고속 연결성을 스마트하고 효율적인 전력 분배와 결합해 안정적인 자동차 아키텍처를 위한 포괄적인 기반을 제공한다. 

대표적인 예로, AURIX™ TC4x 제품군은 최신 TriCore™ 프로세서와 포괄적인 사이버 보안 기능을 갖춘 인피니언의 대표 실시간 MCU 플랫폼이다. 또한 확장 중인 RISC-V 로드맵은 유연성과 장기적인 확장성을 제공한다. 연결성 분야에서는 BRIGHTLANE™ 이더넷 포트폴리오가 멀티 기가비트급 데이터 전송 속도를 제공하며, 센서 융합에 필수적인 TSN(Time-Sensitive Networking)을 지원한다. 또한 PROFET™ Wire Guard eFuse와 같은 전력 분배 안전 솔루션은 기능 안전을 구현할 수 있도록 지원할 뿐 아니라 에너지 효율 향상에도 기여한다.

여기에 폭넓은 전동화 포트폴리오가 더해진다. 인피니언은 배터리 관리 IC부터 트랙션 인버터용 고효율 전력 변환 솔루션까지 SDV 아키텍처가 요구하는 전력 인프라 전반을 제공한다.

SDV 구현

차세대 자동차 아키텍처는 인피니언이 실제 SDV 애플리케이션에서 어떤 가치를 제공하는지를 이미 보여주고 있다. 이러한 아키텍처는 중앙 컴퓨팅, 고속 연결, 효율적인 전력 관리를 담당하는 인피니언의 핵심 부품을 통합하고 있다. 또한 소프트웨어와 하드웨어를 분리함으로써 원활한 OTA 업데이트를 지원하며, 자동차 제조사가 변화하는 사용자 요구에 신속하게 대응할 수 있도록 해준다.

SDV 아키텍처가 만들어가는 미래

SDV 경쟁은 자동차 E/E 아키텍처를 혁신하는 새로운 소프트웨어 전략이며, 이것은 단지 시작에 불과하다. SDV는 오늘날의 커넥티드카와 미래의 자율주행 시스템을 잇는 기술적 가교 역할을 한다.
중앙집중형 컴퓨팅, 실시간 제어, 보안 연결, 지능형 전력 관리를 위한 반도체는 신뢰의 기반이다.
오늘날 도로 위를 달리는 모든 SDV는 AI 기반 학습 시스템을 갖추고 있으며, 안전하고 신뢰할 수 있는 자율주행으로 나아가는 또 하나의 단계다. 자동차 산업의 미래는 소프트웨어 지능과 하드웨어 신뢰성이 만나는 곳, 그리고 반도체가 비전을 합리적인 가격의 사용자 경험으로 구현하는 곳에서 시작될 것이다.


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[AEM] Automotive Electronics Magazine

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