자동차에 고속 시리얼 링크가 필요한 이유

맥심, 차세대 SerDes 기술 발표

글│윤 범 진 기자 _ bjyun@autoelectronics.co.kr
2017년 11월호 지면기사

맥심이 자동차 인포테인먼트와 ADAS를 위한 최신 SerDes 기술을 발표했다. 단일 칩으로 비디오 데이터와 오디오, 기가비트 이더넷 데이터를 모두 처리할 수 있다. 더욱 강력해진 맥심 차세대 GMSL 기술에 대해 맥심의 안재훈 이사와 이야기를 나눴다


Maxim Integrated(이하 맥심)의 SerDes(serializer and deserializers) 기술인 GMSL(Gigabit Multimedia Serial Link)은 미래의 자동차 인포테인먼트 및 첨단운전자지원시스템(ADAS)에 필요한 고대역폭, 복잡한 상호연결 및 데이터 무결성 요구사항을 지원한다. 링크 무결성 및 진단 기능은 자동차 안전 시스템 설계에 중요한 링크 성능 모니터링 기능을 획기적으로 향상시킨다. 최대 15 m의 차폐 연선(STP)이나 동축 케이블을 사용하는 GMSL은 자동차 업계의 가장 엄격한 전자파적합성(EMC) 요건을 만족시킨다. 링크의 EMI(전자파장애) 성능을 향상시키기 위해 각 시리얼라이저와 디시리얼라이저 IC에 확산 스펙트럼(Spread-spectrum, SS) 기능이 내장돼 있어, 외부 확산 스펙트럼 클록이 필요 없다.
 

GMSL은 고해상도 센터/뒷좌석 디스플레이와 클러스터를 구동할 뿐만 아니라, 메가픽셀 카메라 시스템에도 사용할 수 있다. 또한 자율주행 시스템을 비롯한 미래의 자동차 설계를 지원하는 데 필요한 대역폭, 풍부한 기능, 유연성을 제공한다.

최근 더욱 강력해진 맥심 차세대 GMSL 기술에 대해 맥심의 안재훈 이사와 이야기를 나눴다.
 



_ GMSL은 맥심 독점 기술인가요?

안재훈 이사_아닙니다. GMSL은 디지털 인터페이스 기술인 LVDS (Low Voltage Differential Signaling) 표준을 적용한 SerDes 제품으로 맥심의 브랜드 네임입니다. 다수의 회사들이 고유 브랜드 네임을 붙여 SerDes 제품을 공급하고 있습니다. 각사 브랜드 간 호환성은 없습니다.
 

_ SerDes(GMSL) 제품을 확대하는 배경은 무엇인가요?

안재훈 이사_대부분의 사람들이 미래 자동차 콘셉트로 자율주행차를 떠올립니다. 자율주행차는 엄청난 양의 데이터를 생성하고 처리해야 합니다. 현재 ADAS 및 인포테인먼트 분야는 크게 3가지 과제를 안고 있습니다. 우선, 고해상도 비디오 및 센서 데이터를 전송해야하기 때문에 필요한 대역폭이 증가하고 있습니다. 실제로 스트래티지 애널리틱스(Strategy Analytics)가 2017년 발표한 예측에 따르면, 자동차 애플리케이션에서 요구되는 대역폭은 올해부터 2020년까지 약 25배 증가할 것으로 예상됩니다. 두 번째는 각종 ECU를 비롯해 카메라와 센서가 탑재되면서 자동차 내부 케이블 및 네트워크 연결이 더 복잡해지고 있다는 것입니다. 세 번째 과제는 데이터 무결성입니다. ADAS 및 자율주행은 센서 데이터를 바탕으로 제어 판단을 내리기 때문에 데이터의 정확성과 일관성이 결여되면 심각한 문제로 이어질 수 있습니다. 

이러한 문제 해결책의 하나로 맥심은 GMSL을 제안하고 있습니다. GMSL은 4K 비디오, 센서 데이터, 제어 데이터, 기가비트 이더넷(GbE) 및 오디오 데이터를 최대 15 m의 동축 케이블 또는 10~15 m 길이의 STP 케이블을 통해 전송합니다.
 

맥심은 2003년 첫 GMSL 제품을 발표한 이후 거의 2년마다 신제품을 발표했으며, 매년 수백만 개의 GMSL 제품을 출하하고 있습니다. 물론 기능을 업그레이드한 신제품을 꾸준히 발표했습니다. 첫 제품은 확산 스펙트럼(SS) 기능을 내장해 EMC 특성을 좋게 했고, 2011년에는 고대역 디지털 콘텐츠 보호(High-bandwidth Digital Content Protection, HDCP) 기능이 들어간 제품을 발표했습니다. 이 때 처음으로 동축 케이블을 적용했습니다. 2014년에는 4대의 카메라를 동시에 지원하는 쿼드 디시리얼라이저(quad deserializer) 제품을 발표했습니다.

이번 소개하는 제품은 차세대 GMSL입니다. 6 Gbps 대역폭을 지원하며, 2포트로 최대 12 Gbps까지 지원할 수 있는 솔루션입니다.
 


_ 이더넷이 대세로 굳혀지는 상황에서, 왜 SerDes(GMSL)인가요?

안재훈 이사_말씀하신 바와 같이, 이더넷 백본은 오늘날 많은 차량에서 보편화되고 있으며, CAN 버스보다 100배 빠른 링크를 통해 데이터를 전송할 수 있습니다. 그러나 이더넷을 사용하면, 비디오 피드를 압축해야하기 때문에, 현재 또는 미래의 요구에 충분히 대응할 수 없습니다. 차량에서 메가픽셀 해상도의 이미지를 전송하고 카메라 공간 및 전력 예산에 관한 엄격한 요구사항을 충족해야 하는 자동차 제조업체들은 어려움을 겪게 되는 거죠. GMSL 제품은 시스템 비용을 크게 줄여주고 배선을 아주 단순화시킵니다. 케이블링이 복잡하고 배선 공간도 부족한 현재 자동차에 꼭 필요한 제품이라 할 수 있습니다. 

특히 차세대 GMSL은 아이패턴을 생성하는 “Eye-mapper” 기능이 IC 칩에 내장돼 있습니다. 때문에 고가의 장비와 프로브를 사용하지 않고도 소프트웨어에서 아이패턴을 확인할 수 있습니다. 또한 데이터 교환을 위해 마진이 얼마나 있는지(Tx 라인의 전압) 측정하는 “Link margin tool”도 탑재돼 있습니다. 다시 말해 IC 칩과 소프트웨어 툴을 이용해 개발 초기에 링크 마진과 링크 내 무결성을 충분히 검증할 수 있다는 것입니다.
 

_ GMSL이 이더넷을 완전 대체할 수는 없을 것 같습니다.

안재훈 이사_공존한다고 봅니다. 디스플레이와 인포테인먼트 시스템은 이더넷이 스피드를 커버하기가 어렵다고 봅니다. 카메라도 마찬가지입니다. 독일 유수 OEM에서 이더넷을 검토했으나, 결국 GMSL 솔루션으로 변경한 사례가 있습니다. 특히 ADAS는 세이프티(safety)가 중요하기 때문에 시간 지연을 허용하지 않습니다. 프레임 속도가 60 fps 이상은 돼야 하기 때문에 이더넷을 사용하기 어려운 부분이 있습니다. 계획은 있지만, 최근 동향을 보면 카메라까지도 LVDS 솔루션을 적용하고 있습니다.
 

_ LVDS도 이더넷으로 흡수되지 않겠냐는 견해도 있습니다.

안재훈 이사_이더넷은 기본적으로 차량의 많은 부분에 적용되어야 효율성이 증대됩니다. 현재 ADAS는 세이프티 측면에서 이더넷 적용이 힘들고, 인포테인먼트는 대역폭 때문에 힘든 부분이 있습니다.

반면 맥심 로드맵을 보면, 이더넷의 장점이 많이 통합되고 있습니다. 그런 면에서 GMSL이 괜찮은 솔루션이라 생각합니다. 작년에 이더넷에 대한 말은 많았지만 실제 적용 프로젝트는 미미합니다. 독일에서는 GMSL로 많이 돌아서는 추세입니다.
 

_ 기능 안전성(ISO 26262)에 대한 대응은 어떻게 하고 있나요?

안재훈 이사_ADAS는 기능 안전이 대단히 중요합니다. 이미 저희도 ISO 26262를 만족하는 GMSL 솔루션을 보유하고 있습니다. 맥심 내에는 숙련된 ISO 26262 전문가들이 많습니다.
 

_ 적용분야를 좀 더 넓혀볼 수 있을 듯합니다.

안재훈 이사_맞습니다. 현재 대부분 AVN(Audio Video Navigation)과 ADAS, 카메라에 적용되고 있습니다. 향후에는 자율주행 기술의 핵심인 라이다(LiDAR)에도 적용될 수 있으리라 기대합니다. 요즘 클러스터만 하더라도 점차 디지털 클러스터로 바뀌는 추세입니다. 7인치 이상부터 대부분 시리얼 링크 솔루션이 적용되고 있습니다. 확장 가능성에 대해 많은 기대를 하고 있습니다.  

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