2022년 이후의 자동차 전자 및 전기 아키텍처

작가 Rick Wang | 2022년 1월 24일 | 모두, 자동차

이 기사에서는 Tesla의 비밀을 밝힐 것입니다. 좋아, 별로. 그러나 위의 밈은 최근 소셜 미디어에서 사람들의 관심을 끌었고 현대 자동차의 내부 모습에 대한 호기심을 불러일으켰습니다.

지난 20년 동안 근본적으로 변하지 않은 기계 부품 외에도 자동차 전자 장치가 있습니다. 오늘날의 고급 자동차는 100개 이상의 전자 제어 장치(ECU)로 제작됩니다. ECU는 하나 이상의 차량 시스템 또는 하위 시스템을 담당하는 임베디드 시스템입니다. 엔진 제어 모듈, 파워트레인 제어 모듈, 변속기 제어 모듈, 브레이크 제어 모듈 등 여러 유형의 ECU가 있습니다.

전자 시스템은 과거의 기계 시스템보다 더 많은 조작성, 효율성 및 성능을 제공하므로 차량당 ECU의 수가 급증했습니다. 100개 이상의 ECU는 정교한 차량 내 네트워킹과 함께 연결됩니다. 고급 차량에서 이 전자 및 전기 아키텍처(E/E 아키텍처)의 무게는 100kg, 200lbs를 초과할 수 있습니다(그림 2).

전자 시스템이 증가함에 따라 수리점의 청구서도 증가합니다. 그러나 무게 증가, 공간 제약, 상호 운용성, 복잡한 공급망 관리 및 비용 증가와 같은 자동차 제조업체의 문제도 증가합니다.

ECU 통합

자동차 산업은 ECU 통합을 수용하기 시작했으며 E/E 아키텍처는 중앙 집중식 통합 시스템으로 변모하고 있습니다. 다양한 작업을 위한 자동차의 잡다한 소형 ECU는 도메인 컨트롤러에 통합되어 여러 관련 기능을 하나의 하드웨어 플랫폼에 통합합니다. 여러 개의 소형 프로세서 대신 도메인 컨트롤러는 하나의(고급) 프로세서에서 여러 작업을 실행할 수 있으며 배선 및 개별 전원 공급 장치와 같은 많은 중복 구성 요소를 제거합니다.

각 차량에는 서로 다른 애플리케이션 그룹을 담당하는 여러 도메인 컨트롤러가 포함될 수 있습니다. 현재 예로는 Volkswagen의 ID 시리즈에 사용되는 차량 내 애플리케이션 서버(ICAS)가 있습니다. 첨단 운전자 보조 시스템(ADAS)은 눈 깜짝할 사이에 데이터를 캡처, 처리 및 분석해야 합니다. ADAS 도메인 컨트롤러는 차량 주변의 센서로부터 입력을 수신하고, 센서 융합 처리, 의사 결정 및 명령 생성과 같은 모든 ADAS 기능을 실행합니다. 어쨌든 ADAS에서는 긴밀한 통합이 중요하므로 이러한 모든 애플리케이션을 하나의 도메인 컨트롤러에 배포하는 것이 현명합니다. 인포테인먼트 시스템 기능은 점차 도메인 컨트롤러로 통합되고 있습니다. 최신 차량에서는 텔레매틱스와 연결도 도메인 컨트롤러에서 관리할 수 있습니다.

이 도메인 중앙 집중식 아키텍처는 ECU의 수를 크게 줄이고 위에서 언급한 문제 중 일부를 해결합니다. 이러한 통합 추세는 향후 10년 동안 2030년까지 계속될 것으로 예상됩니다(그림 3).

도메인 컨트롤러에는 고밀도 스토리지가 필요합니다.

더 큰 통합을 향한 이러한 움직임에서 최신 차량 아키텍처는 더 많은 컴퓨팅, 메모리 및 스토리지 리소스를 사용합니다. ICAS 및 모든 서버형 도메인 컨트롤러는 작업 및 응용 프로그램 모음을 위해 더 많은 스토리지가 필요합니다. 동시에 내비게이션, 멀티미디어, 음성 및 제스처 인식, 생체 인식, 뒷좌석 엔터테인먼트, 헤드업 디스플레이, 계기판, 무선 연결 등 더 많은 기능과 고품질 기능이 도입되고 있습니다.

이러한 변화는 인포테인먼트 시스템의 진화와 설계에서 분명합니다. 기존 인포테인먼트 시스템에서는 계기판과 헤드 유닛에 각각 고유한 마이크로 컨트롤러 유닛과 스토리지가 있었습니다. 그러나 이는 에픽게임즈의 등장 이후 달라졌다. 조종석 도메인 컨트롤러, 최신 도메인 중앙 집중식 아키텍처를 위해 2018년에 도입되었습니다. 그 이후로 최신 차량에는 훨씬 더 발전된 도메인 컨트롤러가 있으며 앞으로도 그럴 것입니다(그림 4).

Cockpit 도메인 컨트롤러 하드웨어는 음악, 상태 표시, 내비게이션, 음성 명령, 전화 통화, 인포테인먼트 도메인의 기타 모든 HMI(Human-Machine Interface)와 같은 다양한 애플리케이션에서 운전자에게 원활하고 몰입도 높은 사용자 경험을 제공하는 것을 목표로 합니다. 이러한 모든 시스템 뒤에는 강력한 SoC와 고밀도 스토리지가 실행됩니다.

새로운 아키텍처, 새로운 스토리지 표준

컴퓨팅 성능에 대한 요구 사항이 급증함에 따라 스마트폰 시장에 SoC를 공급하는 일부 공급업체가 자동차 파티에 합류했습니다. 이것은 매우 의미 있는 일이었습니다. 고급 전화기의 성능 및 처리 능력은 도메인 컨트롤러에 필요한 것과 매우 유사합니다.

하지만 잠시 거꾸로 해보자. 모바일 컴퓨팅에서 SoC와 스토리지 간의 인터페이스는 eMMC에서 UFS로 진화하고 있었으며 2013년에 처음 시장에 출시되었습니다. 퀄컴과 도시바. UFS는 eMMC 성능의 3배를 제공하므로 데이터 전송, 멀티태스킹 및 앱 로드가 간편해졌고 빠르게 새로운 표준이 되었습니다.

동시에 SoC 제조업체는 이미 모바일에 사용하고 있는 플랫폼을 기반으로 자동차 솔루션을 개발하고 있었습니다. 이러한 SoC 플레이어는 특히 차량용 인포테인먼트 시스템에서 시장 점유율을 높이고 자동차 산업에서 UFS의 성장과 채택을 전파하는 데 도움을 주었습니다. 그리고 고성능 인터페이스는 다양한 애플리케이션과 기능을 가장 잘 지원하기 위해 고밀도 스토리지와 쌍을 이루어야 합니다. 오늘날 UFS는 자동차 전자 장치에서 실질적으로 요구되며 고품질도 마찬가지입니다. NAND 플래시 컨트롤러 및 스토리지 솔루션.

수년 동안 자동차 고객과 긴밀히 협력해 온 회사로서 자동차 E/E 아키텍처의 이러한 진화를 실시간으로 목격하고 eMMC에서 UFS로 전환하는 데 도움을 주었습니다.

차량 E/E 아키텍처의 다음 단계에서는 더 높은 수준의 통합, 엄청난 양의 데이터, 고속 이더넷 백본, 물론 더 강력한 서버와 같은 하드웨어 시스템을 보게 될 것입니다. 이는 인포테인먼트 시스템, 자율 주행, 에너지 효율성, 편안함 및 안전을 위한 스토리지 밀도 및 성능에 대한 더 많은 요구 사항을 의미합니다.