[테크월드=배유미 기자] 세계적으로 자율주행차에 대한 관심이 뜨겁다. 테슬라는 내년 자율주행 택시 서비스 '로보택시'를 상용화할 것이라고 밝혔다. 국내에서도 국토교통부, 지역 지자체 등 자율주행차 관련 실증 사업 등을 지원·유치하고 있다. 이처럼 5세대 이동통신(5G)이나 인공지능 등 첨단 기술이 자율주행차로 수렴하고 있다.
차량용 반도체 응용 동향
자동차에 해당 기술을 적용하는 과정은, 처음에는 단순 엔터테인먼트, 비디오, 오디오 재생에서 차량 대 차량(V2X) 커뮤니케이션을 향해 가고 있다. 이를 뒷받침하기 위한 반도체도 활발하게 개발되고 있다.
ADAS(Advanced Driver Assistance System)는 현재 자동차 환경에서 가장 인기 있는 응용 프로그램이다. 주로 안전·보호와 관련된 기술이 적용돼 있는데, ▲적응식 정속주행 시스템(ACC, Adaptive Cruise Control) ▲자동긴급제동장치(AEB, Autonomous Emergency Braking) ▲자동차 사각지역탐지기(BSD, Blind Spot Detection) ▲운전자 모니터링 시스템(DMS, Driver Monitoring System) 등이 포함돼 있다. 업계에서는 ADAS 기술이 궁극적으로 자율주행차 수준에 이를 것으로 전망하고 있다. 이에 발맞춰 반도체 제조사들도 OEM과 협력해 기기 신뢰성을 높이고 있다.
현재 자동차용 반도체는 하이브리드를 포함한 전기자동차, 마이크로컨트롤러, 디지털 신호 프로세서, 반도체 센서, 전력반도체, 비디오·오디오 재생·통합 시스템 등 다양한 관련 분야에 적용되고 있다. 실제 IHS마킷 통계에 따르면, 최근 몇 년간 자동차 반도체 산업의 총생산가치는 연평균 약 7% 성장했다.
자동차에서 찾아보는 D램 적용사례
자동차 시스템에서 D램은 대부분 프로그램 코드와 컴퓨팅 데이터를 저장하는 역할을 한다. 지금까지 자동차에 적용된 1차 메모리 사례는 정보 엔터테인먼트 시스템과 ADAS로, 자동차 D램 산업 전체 생산가치의 80% 이상을 차지하고 있었다. 하지만 이는 개인용 컴퓨터(PC), 서버, 모바일 기기, 차량 등에 포함되면서도 첨단 ICT 기능이 추가된 자동차를 개발하는 과정에서 중요한 요소로 작용하고 있다.
오늘날 ADAS에 적용돼 있는 D램은 주로 레이더·리더 센싱이나 카메라 센싱처럼 대형 환경 데이터를 도메인 컨트롤러로 적시에 저장하고, 처리해야 할 때 주로 사용된다. 따라서 컨트롤러와 D램에는 높은 대역폭과 컴퓨팅 성능이 필요하다. 특히, 센서의 해상도가 향상되면서, D램의 기능도 더 높은 수준이 요구되고 있다.
윈본드의 LPDDR4/4x D램은 최대 4266Mbps의 데이터 전송률을 지원해, 앞서 언급한 요건을 충족한다. 주로 이 D램은 계기판과 인포테인먼트 시스템에 사용되며, 데이터 전송 기능을 위한 텔레메틱스 시스템에도 사용된다. 초기에는 DDR(DDR2/DDR3) 시리즈가 사용됐으나, ‘절전’이라는 요소를 고려하게 되면서, 업계에는 DDR 대신 저전력메모리(LPDDR), 그 중 LPDDR4/4x가 대세로 자리잡게 됐다.
자동차 응용 분야는 매우 다양하기 때문에, 모두 대용량 D램이 필요한 것은 아니다. 하지만 실제로 계산 성능을 필요로 하는 경우가 대부분이기 때문에, 소형 LPDDR4x D램은 이러한 애플리케이션에서 중요한 역할을 할 전망이다.
운전자의 안전을 책임지는 부품의 신뢰성
소비재 제품과 비교했을 때, 자동차 제품의 주요 차이점은 공장 인도 시 온보드 전자 기기의 품질 상태뿐만 아니라, 오랫동안 정상적으로 작동할 수 있는지 여부다. 자동차는 흔히 온갖 날씨와 환경에서 운전하기 때문에 자동차 반도체는 수년 동안 정상적으로 작동하기 위해서는 고온과 저온을 견뎌야 한다. 만일 운전 중에 부품의 결함이나 실수가 발생하면, 운전자의 생명에 지장이 갈 정도의 위험을 초래할 수 있다. 운전 중 시스템을 종료할 수도 없기 때문에, 자동차 반도체의 신뢰성은 그만큼 매우 중요하다.
자동차 반도체의 하드웨어 신뢰성 문제는 다이와 포장의 오류에서 기인한다. 다이에서 발생할 수 있는 오류는 주로 트랜지스터 불안정성, 이온 오염, 금속 도체의 전기화(EM), 정전기 방전(ESD)이다. 포장과 관련된 신뢰성 오류는 포장의 과정을 비롯한 전면에서 비롯된다.
이와 같은 하드웨어 신뢰성 문제를 해결하기 위해서는, 제품 양산에 앞서 '고온 작동 수명 시험(HTOL)'을 실시해야 한다. 고온 가속을 할 때의 제품 작동 상태를 시뮬레이션해야 한다는 의미다. 고온 작동 수명 시험은 양산 라인의 번인(Burn In) 공정을 이용해 불량 공정 부품의 EFR(Early Failure Rate)을 통해 할 수 있다. 포장 신뢰성 문제의 경우, 보드 레벨 신뢰성을 통해 해결할 수 있다.
자동차 메모리 제조 전문업체, 윈본드
윈본드는 세계 4대 집적 회로(IC) 제조업체 중 하나다. 자체 구축한 웨이퍼 팹(FAB)을 보유하고 있으며, D램과 NOR/NAND 플래시를 동시에 제공할 수 있다. 차량용 D램 생산 라인은 SDRAM, DDR/2/3과 LPDDR/2/4/4/4x이며, 용량은 16Mb부터 8Gb까지 지원한다.
윈본드는 고객의 엄격한 자동차 메모리 관리 요구사항을 충족하고, 장수 서비스를 제공할 수 있다. 특히, 윈본드가 최근 선보인 LPDDR4/4x D램 시리즈의 용량은 자체 개발된 25nm 기술 노드로, 용량은 1~8Gb, 속도는 최대 4266Mbps까지 제공한다. 또한, 윈본드는 굿 다이 공급 유형 외에도 다양한 종류의 자동차 등급의 표준 200BGA 패키지를 제공하고 있다. 이후에는 AG1 등급은 3분기 20분에 준비될 예정이다.
마지막으로, 윈본드는 IATF 16949와 AECQ-100 표준으로 인증 받은 제품을 제공해 수년 간 다수의 주요 자동차 전자제품 제조업체 공급자 역할을 수행해 왔다. 자동차에 더 많은 ADAS 기능이 탑재돼 자율주행차가 점차 현실화되면서, 윈본드는 자동차 산업에서 고객을 지원하기 위해 성능과 신뢰성이 우수한 제품을 지속적으로 제공할 것이다.
(자료=윈본드)
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