[테크월드뉴스=서유덕 기자] 1830년대에 최초로 개발된 전기차는 2000년대까지 꾸준한 연구가 진행됐지만 주행거리와 속도의 한계로 내연기관차의 보조적 수단으로 사용되는 데 그쳤다. 그러나 2010년대 이후 고용량 배터리와 고성능·고집적 반도체가 등장하면서, 전기차는 내연기관차를 대체하는 새로운 자동차 유형으로 자리잡기 시작했다.
오르비스 리서치(Orbis Research)에 따르면, 전기차, 커넥티드 카, 자율주행차 등 스마트 모빌리티는 전 세계적으로 2025년까지 연간 22.23% 성장해 3437억 7000만 달러의 시장 규모를 달성할 것으로 예상된다. 이처럼 급격한 성장이 기대되는 스마트 모빌리티를 상용 수준으로 구현하기 위해서는 해소해야 할 기술적 과제가 산적해 있다. 이에 대해 마이크로칩테크놀로지(이하 마이크로칩) 오토모티브 제품 그룹의 얀 고 극동 지역(Far East) 수석 마케팅 담당 매니저와 서면인터뷰를 진행했다.
Q. 자동차 애플리케이션 분야에서 마이크로칩이 집중하고 있는 분야와 솔루션은 무엇인가?
마이크로칩은 20년 이상 차량용 반도체 솔루션을 공급해 왔으며, 8/16/32비트 마이크로컨트롤러(MCU), 터치 컨트롤러, 차량 네트워킹, 고전압 아날로그, 자동차 보안, 비휘발성 메모리 등 광범위한 제품에서 전문성을 보유하고 있다. 마이크로칩의 제품은 차체 컨트롤러, 스마트 액추에이터, 스위치, 클러스터 인포테인먼트 시스템, 전기 구동 모듈 등 다양한 애플리케이션에 사용된다. 현재는 급성장 중인 자율주행차와 전기차 애플리케이션 부문의 핵심 기술에 집중 투자하고 있다.
특히 마이크로칩은 차량용 CAN, LIN, 이더넷 솔루션 같은 자동차 커넥티비티 기술에 수년 전부터 투자해 왔다. 새로운 커넥티비티 기술의 개발은 제품 개발 주기에서 자동차 OEM과 주요 티어1 기업과의 조기 협력이 핵심이다. 이를 통해 자동차 표준 규정 준수와 상호 호환성을 보장하고, 고객이 적합한 솔루션을 개발할 수 있도록 지원한다.
Q. 향후 자동차 업계가 직면할 주요 과제와 그 해결책은 무엇이라 생각하는가?
전통적인 자동차 OEM이 직면하게 될 첫 번째 과제는 내연기관 엔진(ICE)에서 완전한 전기 파워트레인으로 기술이 전환되는 과정에서 생기는 학습 비용이다. 이 과정에서 새로운 분야, 디자인 방법론, 공급망, 제조 노하우가 만들어진다. 여느 신기술과 마찬가지로 전기차도 초기 단계에는 비용이 많이 들다가 점차 대중화에 적합한 수준까지 떨어질 것이다. 전기차를 제조하는 여러 글로벌 자동차 OEM에서 이미 이 같은 추세가 나타나고 있다. 마이크로칩은 개발 시간 단축을 목표로 차량용 전자장치 솔루션에 투자하고 있다. 예를 들어, 전기차의 고전압, 고속 충전, 고효율 요건에 따르는 복잡성을 해결하기 위해 고전압 가능 실리콘 카바이드(SiC) MOSFET 트랜지스터-다이오드 기술이 사용된 전용 전력 MCU 전자장치를 제공한다. 해당 MCU는 공급업체가 높은 효율성을 달성하는 동시에 개발 시간을 단축할 수 있도록 돕는다.
Q. 성장 중인 커넥티드 카 부문에서 발생하게 될 어려움(네트워크 커버리지, 데이터 보안 등)은 무엇인가?
대부분의 차세대 차량 플랫폼은 차량 내 기가비트 이더넷 등 네트워크 기반의 커넥티비티를 고려하고 있다. 4G 또는 5G 네트워크를 통해 클라우드 커넥티비티를 제공하는 V2X(Vehicle to everything, 차량-사물 간 통신) 시스템도 도입되는 추세다. 이 기술은 최적의 안정성과 최고 수준의 보안 표준을 필요로 하는 자율지능(autonomous intelligence)을 지원하는 데 핵심적인 역할을 한다. 운전 중 차량이 해킹당하는 사례에서 볼 수 있듯, 이는 생명과 직결된다. 차량용 시스템 개발자는 중요한 보안 수요를 간소화하고 충족하기 위해 차세대 고속 네트워킹 인터페이스와 결합된 전용 하드웨어 보안 모듈(HSM) 지원 MCU를 사용하고 있다. 마이크로칩은 보안 부팅, 노드 인증, 데이터 암호화 같은 기능을 지원하는 전용 하드웨어 보안 칩을 자동차 시스템 설계자가 OEM 시스템 요건을 적시에 해결할 수 있도록 실행 가능한 경로를 제공하는 중요한 요소로 보고 있다.
Q. 자동차 안전 기준을 준수하는 데 필요한 전자장치의 역할은 무엇인가?
오늘날 자동차 제조업체들은 차량의 안전성을 높이는 동시에 교통 사고를 줄이고 차량의 내부 커넥티비티를 보호하는 기술을 개발하고 있다. 이런 이유로 첨단운전자보조시스템(ADAS)이 빠르게 부상하고 있다. 지난 몇 년간 기술의 비약적인 발전으로 특히 능동 안전 시스템 분야에서 ADAS 구현이 용이해졌다. 차량 내 고속 네트워킹 솔루션의 보안, 안전성과 결합된 고정밀 전자 센서(레이저·레이더·카메라), 인공지능(AI) 지원 멀티 코어 시스템 온 칩(SoC) 등이 핵심 기술로써 사용되고 있다.
ADAS 기능에는 오늘날 자동차 OEM의 가장 중요한 지표 중 하나인 페일 세이프(fail-safe) 엔지니어링 디자인을 구현하기 위해 복잡한 하드웨어·소프트웨어 처리 능력이 요구된다.
이에 따라, 마이크로칩 같은 차량용 반도체 공급업체는 자동차 기능 안전 요건을 충족하는 ISO-26262 표준 지원 MCU, 차량용 네트워킹 솔루션을 제공하고 있다. 차세대 ADAS는 5G 커넥티비티와도 연동되는데, 이는 V2V-V2X를 각 차량에 구현해 추후 완전 자율주행에 해당하는 레벨 5 구현을 가능하게 한다. 이를 위해선 고정밀 타이밍 베이스와 더불어 보다 엄격한 안전·보안을 갖춘 차량용 전자장치가 필요하다. 이 밖에 정밀 타이밍 포지셔닝과 보안의 중요성이 높아지게 될 것을 고려해, 마이크로칩은 티어1 공급업체가 자동차 OEM 업체들의 까다로운 요건을 충족할 수 있도록 보안 솔루션 혁신에 도움이 되는 자동차 보안 솔루션을 제공한다.
Q. 차량용 전자장치의 성장에 기여하는 마이크로칩의 솔루션은 무엇인가?
앞서 언급한 바와 같이, 마이크로칩은 반도체 공급업체로서 더 높은 처리 능력, 높은 수준의 통합, 높은 전력 효율성, 고속 데이터 연결, 보안 요건과 관련된 분야에서 자동차 OEM과 티어1 제조업체들이 제시하는 새로운 과제와 요건을 해결해 나가고 있다.
이런 요건은 전자적 요건에 변화가 드물었던 내연기관 부문에서는 찾아볼 수 없던 상황이다. 오늘날 OEM의 새로운 요건을 해결하기 위한 변화의 속도는 소비재 부문만큼 빨라지고 있다. 마이크로칩은 자동차 업계에서 축적한 경험과 복잡하고 다양화된 시장을 아우르는 제품 라인업을 바탕으로, 소비재·산업 시장 솔루션에 대한 경험을 활용하고 자동차 업계에 고성능의 비용 효율적인 솔루션을 제공할 수 있다. 기가비트 이더넷, 게이트웨이, 자동차 지원 PCIe 스위치, IoT 보안 기술, 정전용량 지원 기술 등 고속 데이터 연결 제품들이 바로 그 예다.
Q. 자동차 디자인과 애플리케이션에서, 고급 터치스크린 컨트롤러(HMI)는 정전용량식 터치 시스템을 어떻게 변화시키는가?
정전용량식 터치를 지원하는 센터 디스플레이 콘솔이 차량의 표준이 될 것으로 예상된다. 마이크로칩은 최대 40인치의 넓은 종횡비 와이드스크린 지원, 고급 3D 제스처, 노브 온 터치 같은 차별화된 기술을 고객에게 제공하기 시작했다. 이 밖에도 MCU에는 정전용량식 터치 버튼 컨트롤러가 탑재돼 차량 탑승자에게 어필할 수 있는 스타일링 기능을 개선하는 것은 물론, 티어1 고객이 칩 구성 요소를 추가하지 않고도 기계식 버튼을 플러시 정전식 타입으로 손쉽게 마이그레이션할 수 있도록 지원한다.
Q. 미래 자동차에 영향을 줄 핵심 기술에는 어떤 것들이 있는가?
기존의 엔진을 대체해 전기 동력으로 차량을 움직이는 e-모빌리티의 핵심 요건 중 하나는 전력 효율성이다. 이는 곧 ‘한 번의 충전으로 최대 주행 거리를 어떻게 확보할 수 있는가?’를 의미한다. 이 같은 목표를 달성하기 위해 배터리 제조업체는 배터리 셀 전력 밀도를 개선하는 등 대규모 조치를 취했다. 또 다른 방법으로는 반도체 솔루션을 통해 더 높은 전압에서 높은 스위칭 주파수를 활용하고, 전력 변환을 개선해 효율성을 극대화할 수 있도록 전력 모듈을 설계하는 방안이 있다. 마이크로칩은 90% 이상의 효율을 내는 SiC MOSFET과 다이오드가 결합된 전용 MCU를 제공한다.
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