오토모티브 사업에서 가장 흥미로운 요소 중 하나는 컴퓨팅 기술이 그 어느 때보다 널리 채택됨에 따라, 운전자와 동승자를 위한 성능과 기능의 확장 속도가 점점 빨라지고 있다는 것이다. 오토모티브 엔지니어들은 모두 한 가지 단순한 목표를 갖고 있다. 더 친환경적이고 안전하며 접속성이 뛰어나고 재미있는 자동차를 만드는 것이다.
시장의 큰 흐름 외에 근본적인 변화도 있다(그림 1). 바로 개발 사이클이 짧아지고 있다는 점이다. 자동차는 인포테인먼트와 커넥티비티, 자율주행 및 안전 기능, 대체 에너지 기술 등을 가능하게 하는 기술들의 급속한 도입으로 크게 진화되고 있다. 첨단 전자공학과 소프트웨어에 힘입은 기능들이 머스트 해브 기능과 중요한 차별화 요소로 부상하고 있으며, 자동차의 데이터 처리량과 복잡성은 불과 몇 년 만에 엄청나게 늘어났다.
▲ 그림 1. 오토모티브 산업 동향
최근 시장 조사에 따르면 자동차 구매 유인이 지난 몇 년 동안 크게 늘었는데, 이것은 신기술에 대한 고객의 관심이 증가했다는 것을 나타낸다. 이러한 기술들에는 운전석의 ‘접속 라이프스타일’과 대시보드를 맞춤 지정할 수 있는 기능, 안전성과 보안성을 늘린 주행 체험 등이 해당된다(그림 2).
▲ 그림 2. 자동차 구매 유인의 진화
이러한 시장 동향은 그림 2에 나와 있으며, 이것은 자동차에 기술이 반영되는 속도가 증가하고 있음을 보여준다. 그림 3은 자동차의 반도체 콘텐츠가 꾸준히 성장할 것이라는 전망이다.
▲ 그림 3. 자동차에 반영된 기술과 반도체
오토모티브 프로세서는 무엇을 의미하는가?
오토모티브 프로세서는 보다 스마트하고 안전하며 커넥티드 카의 기본 요소가 되었다. 다음 페이지 그림 4에 나와 있듯이, 새로운 자동차에서 고객이 가장 중요하게 생각하는 기능을 지원하는 OEM사의 능력과 오토모티브 프로세서의 성능을 직접 연결해 준다.
▲ 그림 4. 인포테인먼트 이상의 혁신에 필요한 오토모티브 프로세서 성능들
이러한 오토모티브 프로세서의 성능은 다음과 같다.
· 오토모티브 기능과 소프트웨어 플랫폼을 통합해 전자 EBOM(electronic bill of materials) 최적화
· 최적의 동시 운전, 안전, 보안, 전력, 성능을 위한 이종의 아키텍처들을 이용해 새로운 오토모티브 사용 사례들을 해결
· 이미지 및 신호, 비전 프로세싱을 통한 차별화
오토모티브 산업은 접속형 IVI(in-vehicle infotainment) 시스템과 재구성 가능한 디지털 클러스터, InfoADAS (informational advanced driver assistance systems)으로 분류된 다양한 기술들을 단일 ECU (electronic control unit)에 통합해, 보다 안전하고 독특한 주행 체험을 만들어내고 있다. 텍사스 인스트루먼트(TI)는 ‘Jacinto’ 오토모티브 프로세서 및 이러한 동향을 지원할 수 있는 다수의 아날로그 칩들에 10년 이상 투자해왔다(그림 5).
▲ 그림 5. TI ‘Jacinto’ 프로세서가 지원하는 디지털 운전석 애플리케이션
오토모티브 운전석의 혁명을 돕기 위한 TI의 여정
오토모티브 안전 및 내구성을 위해 설계된 TI의 ‘Jacinto 6’ 오토모티브 프로세서는 기존 인포테인먼트 프로세서 아키텍처를 재정의하기 위한 첫 걸음이다. ‘Jacinto 6’ 디바이스는 성능을 손상시키지 않고도 비교 불가능한 차내 체험을 위해 보다 많은 기능들을 프로세서에 통합하고 있다.
‘Jacinto 6’는 기존 IVI 기능들에 더 많은 실시간 데이터 프로세싱 기능을 추가해, 다음과 같은 방식으로 운전자의 체험을 강화한다.
· DSP(digital signal processor) 및 비전 프로세싱 엔진 강화
· InfoADAS 소프트웨어 개발 키트(SDK)를 도입해 ADAS 알고리듬을 인포테인먼트 SDK에 통합시킬 수 있는 오토모티브 레디 프레임워크를 제공
정보 ADAS 및 통합 디지털 운전석이라는 개념을 다음 단계까지 발전시킨 TI는 2015년과 2016년, 2017년 CES (Consumer Electronics Show)에서 단일 ‘Jacinto 6’ 프로세서로 실행되는 실제 시스템 데모들을 시연했다.
TI는 이 고유한 ‘Jacinto 6’ 이종 아키텍처가 빠른 부팅, HLOS(high-level operating system), 안전 OS 분리, 최적 시스템 비용에서의 자동차 스택 통합 등과 같은 필수 기능들을 제공하기 위해서는 재구성 가능한 디지털 클러스터를 포함한 안전성이 있어야 복수의 운전석 애플리케이션들을 확장 및 지원할 수 있음을 증명했다. 그림 6을 참고하면 된다.
▲ 그림 6. 이종 아키텍처: 한 가지로 모두를 처리하지 못함
‘Jacinto 6 플러스’ 디바이스: 디지털 운전석을 염두하고 제작
소프트웨어는 Tier 1 제조사/OEM사에게 가장 큰 투자 중 하나이며, 차별화의 핵심이기도 하다. 이 점을 염두에 둔 TI의 ‘Jacinto 6 플러스’ 디바이스는 강력하고 입증된 ‘Jacinto 6’ 아키텍처를 더 높은 성능의 코어와 추가 기능들로 확장시킨 것이다. 이러한 조합은 TI의 목표에 맞춰 기존 소프트웨어 투자를 보호하면서 성능과 출시 기간을 손해보지 않고도 더 많은 통합을 이뤄내려는 산업 동향에 부응하고 있다.
‘Jacinto 6 플러스’ 디바이스의 확장성:
· 외부 카메라로 경로를 설정하고 추가 디스플레이를 프로세서에 연결하기 위한 시스템 업그레이드 이외의 변경 없이, 기존 하드웨어 및 소프트웨어의 재사용 가능
· 헤드-유닛 기능 및 최신 분석/이미지 조작, 멀티도메인/멀티OS 기능들을 허용
· 복수의 가상 머신 및 GPU(graphics processor unit) 공유를 지원하는 튼튼한 하이퍼바이저 구현을 통해 인포테인먼트, 차량 및 운전자 도메인 등을 단일 SoC(system-on-chip)에 통합
· DSP 및 임베디드 비전 엔진(EVE) 가속기 등을 포함한 ‘Jacinto 6’의 강력하고 입증된 아키텍처를 활용해 출시 기간을 단축
· 원시 카메라 ISP(Image Signal Processor), CSI(Camera Serial Interface)-2 포트, CAN-FD(Controller Area Network-Flexible Data Rate) 등을 포함한 몇 가지 새로운 인터넷 프로토콜(IP)을 통합해 혁신적인 비용 절감을 지원하고, 시스템 EBOM을 낮추며 차세대 인터페이스를 지원
‘Jacinto 6 플러스’ SoC에는 듀얼 패키지 전략이 적용된다. 기존 ‘Jacinto 6’ 고객들은 현재의 하드웨어를 손쉽게 업그레이드 해 시스템 BOM을 최적화하고, 동시에 최소한의 하드웨어 충격으로 카메라와 서라운드 뷰 기능을 통합시키며, 증강현실(AR) 헤드업 디스플레이(HUD) 같은 강화된 기능을 위한 ‘Jacinto 6 플러스’ 기능을 최대한 활용할 수도 있다(그림 7).
▲ 그림 7. ‘Jacinto 6 플러스’의 SoC 기능 및 성능 개선점들
또한 ‘Jacinto 6 플러스’ SoC는 완성된 하드웨어와 소프트웨어 환경, 풍부한 ‘Jacinto’ 에코시스템 덕분에, 출시 기간을 단축시키지 않으면서도 강력하고 입증된 기술을 이용해 디지털 운전석 시스템을 설계하고 싶어하는, ‘Jacinto 6’ 플랫폼을 처음 접하는 설계자들에게 적합한 솔루션이다.
통합 디지털 운전석
곧, 운전자들은 기존의 계기 클러스터와 중앙 스택에만 의존하여, 지도와 미디어에 접속하지 않고도 믿을 수 있는 차량 및 안전 정보를 제공받게 될 것이다. 또한 다음과 같은 미래를 경험하게 될 것이다
· 소스에 상관 없이 많은 미디어들, 3D 내비게이션, ADAS, AR뷰 등 보다 복잡한 콘텐츠와 눈 앞의 작업에 따라 크기, 형태, 색상을 바꿀 수 있는 능력, 이 모두가 복수의 디스플레이에 고해상으로 융합된다.
· HUD를 증강해 관련 주행 정보를 바로 시야 앞에 보여주는 등, 도로에서의 집중력과 주의력을 보다 향상시킬 수 있는 인체공학
· 현재 주행 상황에 따른 관련 정보 및 안전 콘텐츠를 시야 중앙에 보여줌으로써 자율 주행의 초석을 다진다.
OEM사들이 사용하려는 신기술은 예산을 엄격히 준수하면서, 오토모티브의 품질과 신뢰성 기준을 충족해야 한다(예: AECQ100, ISO 26262, ASIL-B 등). 마찬가지로 운전자들도 더 적은 소비로 더 많은 것을 얻으려 할 것이다. 도로 조건을 더 잘 인식하고 차량을 모든 각도에서 모니터링 할 수 있는 능력이 표준이 될 것이며, 운전석에서 더 접속 라이프스타일을 활용해 전보다 사용자 체험도 풍부해질 것이다.
이러한 수요는 ECU 통합의 필요성을 더욱 강화시킬 것이며, 어느 정도 합리적인 비용으로 기능을 충족시키는 것이 의무화 될 것이다. 오토모티브 품질 및 안전 요건을 충족하기 위해 특별히 내장된 SoC는 소프트웨어를 확장하고 R&D 효율을 높여주며, 필요한 성능을 발휘하게 해줄 것이다. 그리고 오토모티브 산업에서 시장 동향에 맞출 수 있는 기본 요소는 차별화가 될 것이다(그림 8).
▲ 그림 8. 의무화 되고 있는 ECU 통합
실제 문제는 범용 MPU에 추가 DMISP(Dhrystone million Instructions per second), GPU에 GFLOPS(Giga floating -point operations per second) 또는 향상된 멀티미디어 성능을 제공하는 것이 아니라, 이들을 서로 적절히 조화시켜야 한다.
· 멀티-OS/멀티-도메인/멀티-디스플레이 성능과 관련해 보다 복잡한 사용 사례들을 지원
· 여러 가지 ASIL(Automotive Safety Integrity Levels)과 안전 요건들을 지원하는 서로 다른 도메인들의 필수적인 분리
· 단일 소프트웨어 플랫폼에서 입문 레벨부터 프리미엄 레벨까지 확장해야 하는 SoC의 비전 분석 기능
이러한 조합을 달성하려면 단순히 디바이스 성능만 높인다고 되는 것이 아니라 보다 까다로운 통합 디지털 운전석 사용 사례를 지원할 수 있도록 아키텍처들을 재정의하고 수정해야 한다. 이러한 요건들이 TI의 비전 및 전략에 반영되어 오토모티브 디지털 운전석 SoC의 미래를 주도하고 있다.
TI의 ‘Jacinto’ 오토모티브 프로세서에 관한 자세한 내용은 ti.com/jacinto를 참고하면 된다.
시릴 클로처(Cyril Clocher)
오토모티브 프로세서 아시아 마케팅 매니저, 텍사스 인스트루먼트
