진화하는 차량용 아키텍처로 새로운 저장메모리의 기회 창출

작가 Rick Wang | 2023년 8월 2일 | 모두, 자동차, 추천

이 기사는 차량용 메모리에 대한 5부작 기사 중 첫번째입니다. 이 기사는 자동차 아키텍처가 진화하는 방식과 이러한 진화가 오늘날 데이터 스토리지 솔루션에 어떤 영향을 끼치는 살펴 볼 것입니다.

새로운 에너지 및 자율 주행 기술의 진화, 차내 엔터테인먼트 시스템 업그레이드, 스트리밍 엔터테인먼트, 연결성, SDV (소프트웨어로 구동되는 차량), 차량 관리 및 모든 이동통신 단말기 요구 사항의 변화 등과 같이 자동차 전자 장치가 전례 없는 변화에 직면해 있음을 우리 모두는 잘 알고 있습니다.

이러한 변화는 자동차의 기본적인 전자 및 전기 아키텍처에 중대한 영향을 미치고 있으며, 이러한 문제로 인해 자동차 산업과 반도체 산업은 전례 없는 수준에서 상호 협력을 하게 되었습니다.

현대적인 차량에서 엄청난 양의 데이터 흐름

수년에 걸쳐 자율 주행 시스템은 카메라, 초음파, LiDAR 및 레이더 기술을 점점 더 많이 채택했으며, 이러한 센서들은 자동차의 환경을 인식하는데 사용되어지고, 많은 양의 최첨단 데이터가 필요합니다. 이러한 축적된 데이터들은 차량에 대한 정확한 주행의 결정을 할 수 있도록 활용됩니다. 오늘날의 자동차는 실시간으로 인포테인먼트(방송프로그램)와 후방 LCD디스플레이, E-미러, 서라운드 뷰, 운전자 모니터링 시스템과 같은 센서들 사이에 상호작용이 가능하게 합니다. 자율주행 보조 시스템(ADAS)은 운전자와 승객의 시간과 전방 주의로부터 자유롭게 해주고 있습니다.

Tesla가 중앙 엔터테이먼트 시스템에서 AAA 게임을 할 수 있는 기능을 부여한 것과 같은 최첨단 기능들은 비행기 조정석 시스템의 산물입니다.

수많은 부품을 통합하는 비용이 증가하고 더 많은 ECU에 대한 과도한 검증 작업이 이루어짐에 따라 자동차 제조업체와 Tier1 공급업체는 미래 자동차를 위해 전자/전기(E/E) 아키텍처를 재설계하는 방법을 고려해야 했습니다.(그림1)

그림 1: 현대 자동차는 대규모 데이터를 생성하여 아키텍처의 변화를 주도하고 있습니다.

자동차 전자 아키텍처의 미래 스토리지 수요

자동차 반도체 시장은 미래 반도체 시장의 가장 중요한 성장 동력 중 하나이며, 많은 사람들이 ” NAND 플래시 스토리지 는 어떻게 될지” 궁금해합니다. 전문가들은 자동차용 NAND 플래시 시장이 2023년의 20억 달러보다 2028년 까지 50억 달러로 크게 성장할 것으로 예상하며 어떻게 이러한 폭발적인 성장을 초래 할지에 대해 생각해 봐야합니다. 실제 답은 저희 기사의 첫 단락에 내포되어 있으며, 그것은 지능형 자동차의 다양한 애플리케이션에 적용 될 것으로 보입니다.

하지만 이 질문에 더 전문적이고 자세한 답변을 제공하기 위해 자동차 전자/전기(E/E) 를 더 깊이 분석할 필요가 있습니다. 자세히 살펴보겠습니다.

자동차의 전자/전기 (E/E) 아키텍처는 매우 복잡하며, 설계부터 확인 작업을 거쳐 대량 생산까지 3~5년이 소요될 수 있습니다. 이는 회사마다 다양할 수 있지만, 지난 5년간 더 많은 설계가 도메인 중심의 아키텍처로 이동해 왔습니다. (2 항목 참조)

그림 2: 도메인 중앙 집중식 자동차 아키텍처의 스토리지 수요.

도메인 중심 아키텍처는 여러 개의 ECU를 단일 도메인 컨트롤러에 통합합니다. 각 도메인 컨트롤러는 자율 주행, cockpit 엔터테인먼트, 전력 및 차체 제어와 같은 차량의 특정 기능을 담당합니다. 이로 인해 배선을 줄이고, 확인 작업 복잡성을 단순화하며, SCM (공급망)관리를 용이하게 하며, 비용을 절감하고, 공간과 무게를 확보할 수 있습니다.

차량 내 NAND 스토리지 는 기존 제품보다 더 높은 용량, 더 높은 신뢰성, 빠르고 쉽게 통합될 수 있는 것에서 수요 증대가 가장 큰 영향을 미칠 것 입니다. 우리는 NAND 플래시 기반의 저장 장치가 작은 용량의 SLC 및 MLC 솔루션에서 3D TLC로 진화해왔다는 사실을 알고 있습니다. 컨트롤러에 의한 NAND 플래시 관리는 점점 더 복잡해지고 있습니다. 특히 오류 수정 기능의 개선이 저장 장치의 신뢰성을 보장하기 위해 더욱 중요해지고 있습니다. 여기서는 컨트롤러의 알고리즘 설계와 검증 경험이 특히 중요합니다. 이에 대해 우리는 향후 미래 기사을 더 자세히 논의할 것입니다.

지금에 자동차 시스템용 저장 장치의 애플리케이션 사항과 요구 사항을 더 자세히 알아보겠습니다.

자동차 NAND 스토리지 의 미래 기회의 대해 회의적인 사람들은 다음 사실을 고려해야 합니다: 단일 차량은 현재 세 개에서 다섯 개의 저장 장치를 필요로 합니다. 연간 8000만 대의 자동차가 판매된다고 가정하면, 자동차용 NAND 저장 장치의 판매량은 결국 노트북 SSD의 연간 출하량을 초과할 수 있습니다. 물론 두 제품 사이에는 여전히 용량 요구 사항에서 상당한 격차가 있지만, 아키텍처의 전환과 지능형 응용 프로그램의 성장은 몇 년 동안 이루어질 것이므로, 미래의 NAND 스토리지 에 대한 거대한 기회임은 의심의 여지가 없습니다.

자동차 저장장치에 대한 깊은 분석

자동차의 NAND 플래시 저장장치는 다양한 시스템에 사용됩니다. 우리는 이를 다음과 같은 4가지 주요 범주로 나누어 그 응용 분야를 살펴봅니다.

텔레매틱스 제어 유닛(TCU, T-Box) (TCU, T-박스）

텔레매틱스는 통신과 정보과학의 통합을 의미합니다. 자동차의 텔레매틱스 시스템은 자동차와 무선으로 연결되는 거의 모든 기능들을 중앙 허브로 만들어줍니다. 이 시스템은 OTA(Over-The-Air) 업데이트, 사고 시 빠른 원격 대응을 위한 eCALL 기술, 차량 관리, 원격 진단 등을 가능하게 합니다. 텔레매틱스 시스템이 5G와 통합되면 차량은 도로측 장치(RSU)뿐만 아니라 다른 차량, 보행자 및 운전자들과도 통신할 수 있습니다. 이러한 통신 능력은 V2X(Vehicle-to-Everything)라고 불립니다. 우리는 이것이 미래의 연결된 자동차가 가능해질 수 있는 방법이라고 믿습니다. 또한, 환경과 다른 연결된 개체를 더 잘 제어함으로써 ADAS의 신뢰성과 기능성을 더욱 향상시킬 것입니다. 글로벌 TCU 출하량은 연간 5,000만 대를 넘어섭니다. 이러한 시스템의 저장장치 수요는 일반적으로 비교적 작은 용량의 저장장치를 필요로 하므로, 일반적으로 16GB 미만의 eMMC가 사용됩니다.

콕핏 도메인 컨트롤러(CDC) (질병통제예방센터）

많은 사람들이 CDC와 기존의 차량용 인포테인먼트(IVI)를 구분하기 어려워합니다. 실제로 CDC는 도메인 중앙집중화 구조의 하위 시스템입니다. 이 시스템은 계기판, 헤드업 디스플레이(HUD), 음성 인식, 후방 시트 엔터테인먼트 및 중앙 인포테인먼트 시스템과 같은 모든 정보 및 엔터테인먼트 기능들을 콕핏 내부에 통합해야 하며, 동시에 여러 가상 머신과 운영 체제와 호환성을 제공해야 합니다. 현재 양산되고 있는 차량 중 CDC 시스템을 갖춘 차량은 15% 미만입니다. 그러나 CDC와 기존 IVI 시스템이 인포테인먼트 도메인 아래에서 결합되면, 실제로 이것들은 전체 자동차 NAND 비트 수요의 80% 이상을 차지하는 가장 큰 응용 분야입니다. CDC 시스템은 차량의 수준과 적용되는 응용 프로그램의 풍부성에 따라 16GB에서 256GB의 용량을 갖춘 eMMC, UFS 또는 PCIe SSD를 사용할 수 있습니다.

고급 운전자 보조 시스템 도메인 컨트롤러(ADC)

고급 운전자 보조 시스템에 관련된 기술들은 안전, 규정, 운전자의 수용 등 여러 문제들을 다루고 있어서 급속하게 발전하는 것보다는 안정적으로 발전하고 있습니다. 그러나 현재 이 기술이 가장 많이 논의되고 있으며 자동차 산업에서 불가피한 메가트렌드입니다. 현재까지 eMMC가 여전히 이러한 도메인 컨트롤러들에 대한 주류 저장장치 수요를 이루고 있습니다. 그러나 데이터 전송 속도의 증가로 인해 많은 설계들이 UFS 저장장치 솔루션을 기반으로 하고 있습니다. 미래를 전망해보면, ADC 시스템은 자동차 NAND 저장장치 수요에서 가장 높은 성장률을 보일 것으로 예상됩니다.

중앙 게이트웨이

중앙 게이트웨이는 차량 네트워크의 데이터 교환 허브로 작용합니다. 이는 차량 내부에서 발생하는 다양한 통신 프로토콜(예: LIN, CAN, FlexRay, Ethernet 등)을 변환하고 서로 다른 기능적 도메인 간에 데이터를 라우팅합니다. 또한 차량의 네트워크 보안 기능과 물리적 격리를 제공합니다.

이러한 기능들을 활용하여 이벤트 데이터 레코더(EDR), 진단 라우팅 시스템, 차량 관리, 사이버 보안 관리, 그리고 무선 업데이트 관리 등 다양한 애플리케이션을 지원합니다. 때로는 바디 도메인 컨트롤러의 기능도 통합하여 사용됩니다. 일반적으로 eMMC가 주류 스토리지 솔루션으로 사용되지만, 상용 차량의 차량 관리에는 고용량 PCIe SSD가 자주 사용됩니다.

Phison – 전장용 스토리지 분야의 선도적인 공급 업체

자동차 기술이 그 어느 때보다 데이터에 더 많이 의존하도록 발전함에 따라, Tier 1 공급업체와 OEM은 기능 집중형 아키텍처를 채택합니다. 이 아키텍처에서 지원하는 애플리케이션은 더 크고 빠르고 안정적인 데이터 스토리지 솔루션을 필요로 합니다. 이 분야는 가까운 장래에 놀라운 성장을 이룰 것으로 예상됩니다.

그것이 Phison Electronics가 전장용 스토리지 솔루션의 연구 개발에 상당한 투자를 지속하는 이유입니다. 세계적인 전장용 eMMC 컨트롤러 대형 공급사로서, Phison은 자동차 기능 안전 규격 ISO 26262를 취득했을 뿐만 아니라, Automotive SPICE (ASPICE) CL3 인증을 취득한 세계최초의 독자적 NAND플래시 컨트롤러 공급업체가 되었습니다. 기능 안전 개발 프로세스 인증, ISO 26262, 뿐만 아니라 Automotive SPICE(ASPICE) CL3 인증을 획득한 세계 최초의 독립적인 NAND 플래시 컨트롤러 공급업체.이 회사는 주요 NAND 플래시 제조업체 및 자동차 산업 파트너와 기술 및 비즈니스 협력에 참여하여 자동차 스토리지 시장에서 리더십 위치를 확보했습니다.

당사는 전장용 스토리지 마켓에서의 리더십을 공고히 하기 위해, 선도적인 NAND 플래시 제조업체 및 전장분야의 협력사와의 기술 및 비즈니스 협력을 도모해 왔습니다. 지금까지 자동차 기술의 진화가 어떻게 스토리지 솔루션에 대한 수요를 주도하고 있는지 알아보았습니다. 다음 기사에서는 인터페이스가 eMMC에서 UFS로, 심지어 미래의 PCIe BGA SSD로 어떻게 전환되고 있는지 살펴볼 것입니다. 당사의 전장용 스토리지 시리즈에 대한 두번째 기사를 기대해 주십시오.

팔로우