ST, 차세대 도메인 아키텍처용 실시간 MCU

ST마이크로일렉트로닉스(STMicroelectronics, 이하 ST)가 보다 안전하고 스마트한 자동차용 전자장치와 첨단 도메인 컨트롤러를 위해 새로운 자동차용 마이크로컨트롤러(MCU)인 스텔라(Stellar) 제품군을 출시했다고 18일 밝혔다.

스텔라 MCU는 광범위한 ‘도메인 컨트롤러’(드라이브트레인, 섀시, ADAS 등)가 중요한 차세대 자동차 아키텍처를 지원한다. 이러한 도메인 컨트롤러는 연결된 센서의 데이터 융합을 지원함으로써 소프트웨어 및 데이터 기반 아키텍처로 전환하게 해주며, 하네스의 복잡성과 전자부품의 무게를 줄여준다.

스텔라 제품군은 28nm FD-SOI의 장점과 온칩 PCM(Phase Change Memory), 첨단 패키징, 다중 Arm^® Cortex-R52 코어를 결합했다. 최대 600 MHz의 주파수로 동작할 수 있으며, 40 Mbytes 이상의 PCM을 통합하면서도 까다로운 고온 환경에서 전력소모를 최소화한다. 스텔라 MCU는 ST의 12인치 크롤(Crolles) 설비에서 생산된다. 

스텔라 MCU의 주요 애플리케이션으로는 하이브리드 파워트레인용 스마트 제어, 온보드 충전기가 있는 자동차 시스템의 광범위한 전기화, 배터리 관리 시스템, DC-DC 컨트롤러, 스마트 게이트웨이, ADAS, 차량 안정성 제어 등이 있다. 

ST는 BGA516 패키지에 400 MHz 클록의 Arm Cortex-R52 코어와 16 Mbytes PCM, 8 Mbytes RAM을 통합한 첫 번째 스텔라 MCU의 샘플을 공급하고 있다. ST에 따르면, 스텔라 기반 제어 장치를 탑재한 차량의 도로 테스트가 혀냊 진행 중이다. 

ST 오토모티브 및 디스크리트 그룹 사장인 마르코 몬티(Marco Monti)는 “스텔라 MCU는 데이터 기반 서비스를 지원하는 새로운 도메인 컨트롤러에 필요한 안전한, 실시간 성능을 제공한다. 데이터 기반 서비스 산업은 2030^[1]년에 1조 4,000억 달러에 이를 것으로 예상된다”며 “스텔라 MCU는 새로운 수익원 창출을 실현할 새로운 소프트웨어 중심의 아키텍처를 지원하도록 설계되었으며, 자동차 안전 및 보안 성능을 저하시키지 않으면서도 새로운 기능을 원격으로 설치하므로 여러 제어 장치의 기능을 더 큰 도메인에 통합할 수 있다”고 밝혔다.

Arm 임베디드&자동차 사업부의  락시미 만디암(Lakshmi Mandyam) 자동차 부문 부사장은 “자율주행과 스마트 파워트레인 제어와 같은 애플리케이션을 현실로 구현하려면, 차세대 자동차용 플랫폼은 실시간 및 안전 요건의 수요를 만족시켜야 한다”며 “Cortex-R52의 에너지 효율성 및 기능안전, 고성능과 같은 특징이 ST의 최적화된 멀티코어 SoC 아키텍처와 강력하게 합쳐져 이러한 플랫폼에 대한 수요를 만족시킬 것이다”고 말했다.

샘플 판매중인 스텔라 MCU의 기술적 특징

스텔라 MCU는 고성능 자동차용 MCU와 관련한 ST의 방대한 노하우와 실적을 토대로 구현되었으며 기존 SPC58 시리즈를 보완하게 될 제품으로 차세대 전자 시스템을 관리한다. 새로운 MCU는 자동차 설계자들이 요구하는 경량 및 경제성을 구현하는 저전력 소모를 비롯해 실시간 성능과 안전성을 보장한다. 

자동차용 MCU 스텔라의 첫번째 샘플은 6개의 Arm Cortex-R52 코어와 함께, 임베디드 비휘발성 메모리를 탑재해 고속 결정론적(deterministic) 실시간 컴퓨팅을 구현하기 때문에 통합되지 않은 메모리들의 지연 문제를 일으키지 않는다. 
스텔라는 Cortex-R52 코어들을 록스텝(Lockstep) 기능으로 확장해 자동차 산업에서 요구하는 ISO 26262 ASIL-D 안전 인증을 충족한다. 또한 기능안정과 신뢰성을 향상시키기 위해 소프트웨어 분리 및 메모리 보호를 수행하는 하이퍼바이저(Hypervisor) 기능을 갖추고 있다.
또한, 멀티 코어 Cortex-R52 성능을 강화해 특정 애플리케이션에 따라 성능을 가속화할 수 있도록 3개의 Arm Cortex-M4 코어와 부동소수점 유닛 및 DSP 확장 기능을 제공한다. 

AEC-Q100 0등급을 충족하는 ST의 첨단 임베디드 PCM(Phase-Change Memory)을 활용한다. 안전하면서도 견고한 16 Mbyte PCM은 최고 165 °C에서 데이터 보존 및 성능을 보장하며, 다수의 펌웨어 이미지를 관리하는 SOTA(Software-Over-The-Air)를 지원한다. 편리한 eMMC 및 HyperBus™ 인터페이스는 스토리지를 추가로 제공할 수 있다. 

스텔라는 EVITA^[2] FULL 요건을 지원하는 최첨단 HSM(Hardware Security Module)을 갖추고 있으며, 데이터 처리량을 극대화하기 위해 200 MHz 이상에서 동작이 가능하도록 설계됐다. 

이더넷과 CAN-FD, LIN 등 광범위한 자동차 인터페이스 전반에 걸친 다중 버스 라우팅과 HSM을 통합함으로써 시간에 민감한 자동차 네트워크 보안 및 커넥티비티에 대한 OEM의 요구에 맞는 솔루션을 제공한다. 

스텔라는 ST의 파트너 프로그램를 통해 개발 툴(Arm, Green Hills, HighTec, Wind River)과 디버깅 툴(iSYSTEM, Lauterbach, PLS), 소프트웨어(Elektrobit, ETAS, Vector)가 지원되고 있다. □
 

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^[1] 매킨지 보고서, 미래형 모빌리티의 중심(Center for future mobility) - 2019년 1월
^[2] 전자안전 차량 침입 방지 애플리케이션(E-safety vehicle intrusion protected applications)의 약자. 이 프로젝트는 보안 관련 컴포넌트 및 민감한 데이터를 보호할 수 있는 자동차 온-보드(On-Board) 네트워크용 아키텍처를 확립하고자 유럽연합의 공동기금으로 지원되고 있다.

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