텍사스 인스트루먼트(TI) 코리아가 여러 시스템 간 알고리즘 투자를 공유하고 임베디드 영상장치까지 완벽히 통합하는, 업계에서 가장 광범위한 첨단 운전자 지원 애플리케이션을 통합 구현할 수 있는 비전28(Vision28) TDA2x를 소개했다. TI는 TDA2x를 통해 고도화하고 있는 자동차 안전기술 반도체 시장의 석권을 노리고 있다.



텍사스 프로모

룸 조명이 꺼지자 TI 코리아 직원들과 오토모티브 일렉트로닉스 윤범진 편집장 앞에 영상이 돌아갔다. 이 영상은 TI가 유튜브에도 올린 “텍사스 인스트루먼트가 미래 자동차 기술을 주도한다(TI is Driving the Future of Automotive Technology)”란 제목의 프로모(www.ti.com/autovideo)다.

『‘TEXAS INSTRUMENTS AUTOMOTIVE TECHNOLOGY’란 타이틀이 사라지면, 저녁 시간 집 안에서 나와 인피니티(Infiniti) 브랜드의 SUV를 타려는 아빠와 딸, 막내아들의 모습이 보인다. 아빠가 운전석 쪽 도어에 다가가 윈도 앞에 서자 DLP(Digital Light Processing) 기반 운전자 인식 및 보안 시스템이 그의 얼굴을 스캔해 도어록을 해제한다. 인피니티는 미리 설정해 저장해 둔 시트, 스티어링 휠 등의 콕핏 포지셔닝과 인스트루먼트 패널 구성, 에어컨디셔닝, 내비게이션 등 인테리어 세팅, 주행과 트랜스미션 모드에 대한 아빠의 선택 값을 불러와 자동 조정한다. 어두운 실내에서 고화질 3D 가상 대시보드(HD Virtual Dash boards)가 도드라진다.
비슷한 시각. 엄마는 직장 일을 마치고 곧바로 가족과의 약속 장소로 향한다. 빌딩을 나온 그녀는 링컨(Lincoln)에 다가가 운전석 도어에 다섯 손가락을 댄다. 생체보안(Biometric Security), 지문인식 시스템이 그녀임을 확인하고 문을 열어주는 동시에 맞춤화된 개인 세팅을 확인한다. 그녀가 탑승함과 동시에 모바일 폰은 차와 싱크 되고 무선충전 되기 시작한다. 간단한 터치로 모바일폰의 플레이리스트를 불러오고, 이중 망고(Mango)의 한 노래를 재생한다.
액셀을 밟아 출발하려 하자 갑자기 ‘루프에 무엇인가 놓여 있다’고 차량에 장착된 차세대 센싱 솔루션이 디스플레이를 통해 경고한다. 그녀는 윈도를 내리고 깜빡 잊고 루프에 얹어 놓은 텀블러를 회수한다. 링컨이 움직이자 드러나는 주차장 바닥은 이 차가 무선으로 충전된 전기차 혹은 플러그인 하이브리드임을 알려준다.
링컨에는 DLP 기반 차세대 헤드업 디스플레이(HUD)가 장착돼 있어 운전석 너머 엄마의 시야 전방에 예전보다 크고 선명한 글자로 현재 속도 등 주행 관련 정보를 표시해 언제나 시선이 도로 위에 머물게 도와준다. 4개의 카메라 기반 360도 서라운드뷰 시스템은 시종일관 차량 주변의 위험요소를 감시하며 안전한 주행을 돕는다.
인피니티에서는 아빠가 내비게이션 스크린에서 모바일폰을 조작하듯 자유로운 터치와 슬라이드 컨트롤로 레이크우드홀(Lakewood Hall)에서 있을 밥과 팀(Bob & Tim)의  패밀리 코미디 쇼를 예매한다. 인피니티가 교차로에 잠시 멈췄다 재가속 하는 동안 디스플레이 패널에는 모터에서 엔진으로 구동이 바뀌는 것이 표시되며 차가 첨단 스타트앤스톱(Imperceptible Stop & Start) 기술을 장착한 마이크로 하이브리드임을 알아차리게 해준다.
갑자기 비가 내리기 시작한다. 링컨의 디스플레이에 폭우경보 메시지가 뜬다. 그러나 엄마는 그리 개의치 않는다는 듯 두 손가락을 우측으로 휙 밀어내는 제스처로 메시지를 쿨 하게 날려버린다. DLP 기반 빗물 반사 제거(Rain Reflection Cancellation) 기술이 폭우에도 눈부심 없이 깨끗한 야간주행 시야 확보를 가능케 한다.
아빠의 인피니티에도 폭우 경고 메시지가 떴다. 이번에는 인포테인먼트 시스템과 연동된 차량 안전 시스템이 미끄러짐을 방지하기 위해 자동으로 4륜구동 체제로 주행 모드를 바꾼다. 한참을 달렸을까, 어두운 거리를 통과할 때 보행자가 갑자기 차로에 나타나 위험한 상황이 연출됐지만 인피니티의 레이더와 비전 시스템을 이용한 나이트비전, 그리고 자동 긴급제동 시스템(AEB) 덕분에 약간의 자동제동만으로 안전한 주행을 이어간다. 놀란 마음에 잠시 뒷좌석을 돌아보니, 아이들은 차세대 디스플레이로 3D 가상현실 게임을 제스처 컨트롤로 즐기고 있다.
엄마의 링컨과 아빠의 인피니티가 비슷한 시각 목적지에 도착한다. 차들은 첨단 배터리 관리 및 보호 시스템을 스스로 또는 수동으로 작동시킨다. 엄마와 아빠는 각각 차에서 내려 간단한 터치로 차가 스스로 주차하도록 하고 공연장으로 들어간다. 아빠는 혹시나 해서 모바일 스마트 시큐리티 앱을 이용해 원격으로 차의 보안 상태를 점검한다.』



퍼포먼스의 요구와 DSP의 기대

영상이 끝나자 윤범진 편집장이 입을 열었다.
“이것은 텍사스 인스트루먼트 DLP와 특히 DSP(Digital Signal Processor) 기술력에 대한 자신감이 담긴 영상인 것 같다.”
이에,  TI 코리아 오토모티브 팀의 강상균 팀장은 “맞다! TI의 프로모에서 강조하는 것은 카메라 영상 기술과 비전 센서를 이용한 능동안전의 미래에 대한 것인데, 그 외에도 많은 기술이 차에 통합될 것”이라고 말했다.
전문가들이 말하는 자동차 산업의 메가트렌드 중 첨단 안전은 언제나 자동차에서 최우선시돼 온 항목이고, 특히 2020년을 타깃으로 카 메이커들이 자율주행을 실현하겠다고 한 만큼 그 트렌트는 더 뚜렷해졌다. 2010년, 전 세계 교통사고 사망자 수는 120만 명에 이른다. 미국에서는 매년 600만 대의 자동차가 충돌사고가 나는데, 비용은 무려 1,600억 달러에 달한다. 이에 따라 차량 안전은 사고 이후의 사후 처리보다 사고를 사전에 방지하기 위한 기술개발과 보급이 중요해졌다. 세계의 카 메이커들은 카메라, 레이더 등을 이용한 첨단 운전자 지원 시스템(ADAS)의 보급을 가속화하고 있고 세계 정부도 이를 뒷받침하기 위해 관련 규제를 강화하고 있다.
강 팀장은 “영상에서처럼 새로운 미래 기술에는 다양한 애플리케이션이 있다. 럭셔리, 연결성, 편의성도 중요하지만 무엇보다 안전이 가장 중요하며, 때문에 ADAS 애플리케이션이 상당한 비중을 차지할 것”이라고 말했다.
강 팀장은 2013년도 소비자가전쇼(CES)를 예로 들어 ADAS를 포함한 최근의 자동차 기술 발전 양상을 부연 설명했다.
“CES에서, 독일의 한 자동차는 384개 LED, 100개의 ECU를 장착했고, 소프트웨어는 270메가바이트에 달했다. 안전 시스템으로는 레이더, 비전 센서 기반의 적응형 순항제어(ACC), 나이트비전, 긴급제동 시스템(AEB), 운전자 상태 모니터링(DSM) 등 다양한 ADAS 애플리케이션을 장착했다. 인포테인먼트에는 제스처 인식 등의 최신 HMI와 구글 리얼타임맵, 클라우드 서비스 등을 장착했다.”
윤 편집장은 “CES에서 공개된 모델, 그리고 TI의 영상을 보면 카메라 기반 보안, 안전 시스템 외에도 약속장소까지의 여정에서 실시간 예매를 하는 등 인포테인먼트와 리얼타임 인터랙티브, HMI, 클라우드 서비스 등도 부각됐고, 이런 기술 영역이 하나로 연결돼 작동되는 것 같다”며 “이런 트렌드가 OEM에게 DSP와 같은 보다 진보된 프로세서를 요구하게 만들겠고, 차량용 반도체 시장에서 TI의 포지셔닝을 변화시킬 것 같다”고 예상했다.
TI는 세계적인 반도체 기업 중 하나로 DSP 기술에서 세계 리딩 컴퍼니이지만 그간 오토모티브 부분에서는 크게 두각을 나타내지 못했다. 월드와이드 7위 수준이다. 그동안 차량용 반도체 부문은 자동차 E/E 기술 대부분이 기계와 ECU, MCU를 포함한 파워 관련이었고, 시장의 상위 플레이어들은 이와 관련된 MCU 등 메인 프로세서를 보유하고 있다.
강 팀장은 “ADAS의 발전 방향은 카메라, 레이더, 센서 애플리케이션으로 크게 나뉘고, 멀티미디어 부문과도 연동되기 때문에 DSP 기술을 이용하지 않을 수 없게 됐다. 이제는 보다 성능 좋고 빠른 연산 처리가 가능한 프로세서가 요구되고 있다”며 “ADAS 군에 속하는 파킹 가이드 어시스트, 어라운드뷰 모니터링 시스템 등과 같은 일부 애플리케이션은 TI의 초기 DSP를 이용해 양산되고 있지만, 이제는 ADAS 시스템의 통합, 인포테인먼트와의 연동에 따라 하나의 알고리즘이 아닌 3~5개의 알고리즘이 탑재된 단일 시스템 솔루션이 필요하다”고 말했다.
저전력에 다양한 고성능 프로세싱 코어의 요구는 전 세계 OEM, 티어1 서플라이어들이 TI의 프로세서를 검토하거나 이를 기반으로 개발을 진행하도록 견인했다. 세계 유수의 기업들이 그러하듯 한국에서도 비슷한 양상을 보이고 있다. 과거에 대부분의 국내 티어1은 모듈을 수입해 조립해서 납품하는 형식이었지만 지금은 자체 개발, 생산하고 있다.
강 팀장은 “10월에 TI는 국내에서 기존 TI 프로세서를 사용하고 있는 메이저 OEM과 티어1을 대상으로 ADAS 워크숍을 개최하며 향후 ADAS 시장에서 TI 프로세서가 메인 플랫폼이 될 것이라는 확신을 가졌다”며 “이때 방한한 TI 본사의 ADAS 마케팅 매니저가 한국에서 차세대 솔루션 비전28(코드명)을 세계에 공표했다”고 말했다.
TI는 현재 오토모티브 시장, 특히 ADAS, 헤드업 디스플레이 등과 같은 신기술 프로젝트에서 거의 모든 플레이어들과 협업하고 있다. TI는 이 시스템들이 램핑 업 되는 2016년 이후 차량용 반도체 시장 세계 1위 등극을 노리고 있다. 



8배 빠르고 5개 알고리즘 수용 

윤 편집장은 “비전 시스템과 관련해 TI에는 본래 C6000 계열의 디바이스가 있고 주로 커머셜, 인더스트리의 카메라 애플리케이션에 쓰였는데, 그렇다면 자동차 시장의 요구에 대응하는 솔루션인 비전28은 어떤 것인가”라고 물었다.
강 팀장은 “C6000 계열을 발전시킨 것이 멀티코어의 C64x 계열 OMAP 디바이스, 그리고 C67x 계열의 비전 디바이스다. C67x가 바로 ADAS에 적용될 수 있는 디바이스인데, 이 C67x DSP 코어를 탑재한 것이 이전 버전인 비전 미드(코드명), TDA1x”라며 “우리가 이번에 소개하고자 하는 것은 비전 미드보다 두 배 이상 성능을 향상시킨 C66x 계열의 비전28(TDA2x)”이라고 말했다.
프레젠테이션에 의하면, TDA2x 시스템온칩(SoC)은 로엔드에서 하이엔드까지 제품이 다양하다. TDA2xA는 프론트 카메라에 최적화된 디바이스이고, TDA2xV는 비디오 코덱을 내장한 서라운드뷰용 디바이스다. TDA2xF는 카메라와 레이더 애플리케이션 모두를 지원하는 센서 퓨전용이다. TDA2x SoC 제품군을 사용하면, TI의 고객들은 공통 아키텍처로 업계에서 가장 광범위한 ADAS 애플리케이션을 구현해 여러 시스템 간에 알고리즘 투자를 공유할 수 있다.
윤 편집장은 “그렇다면, 예를 들어 하이빔 어시스트, 차선유지, 차간거리 제어, 사각지대 감지, 교통신호 인식, 보행자 감지, 충돌방지 등 여러 카메라 애플리케이션을 동시에 수용할 수 있겠다”고 말했다.
강 팀장은 “2D/3D 서라운드뷰와 후방 충돌 경고를 포함하는 주차 보조 애플리케이션 구현 및 전방 카메라용으로 개발된 보행자/물체 감지 알고리즘도 실행할 수 있다. 또 가장 등급이 높은 TDA2xF는 레이더 및 카메라 융합 센서 데이터를 위한 중앙 프로세서로 동작해 더욱 확실한 ADAS 의사결정이 가능하다”고 말했다.
TDA2x SoC는 C66x DSP 코어 두 개(고정소수점+부동소수점), 완전 프로그램 가능한 Vision AccelerationPac, 두 개의 ARM Cortex™-A15 코어와 두 개의 듀얼 ARM Cortex™-M4 코어, 이 외에 비디오 및 그래픽 코어, 다수의 주변기기를 포함해 여러 기종으로 확장 가능한 아키텍처를 기반으로 한다. 특히, TI 고유의 Vision AccelerationPac은 낮은 수준에서부터 중간 수준까지 영상처리 기능을 실행하도록 설계돼 DSP와 ARM 코어의 부하를 덜어준다. TI에 따르면, Vision AccelerationPac은 최대 4개까지 내장이 가능한 임베디드 비전 엔진(Embedded Vision Engine, EVE)을 탑재함으로써 ADAS 시장의 변화하는 요구에 부응할 수 있다.
EVE의 심장부는 최적화된 벡터 코프로세서와 32비트 프로그래머블 RISC 코어로 구성된다.
자리에 함께 한 TI 코리아 센트럴 리지널 팀의 이상현 부장은 “우리가 강조하고 싶은 것은 뛰어난 연산 처리 속도를 제공하는 EVE이다. 이 엔진은 미디어 및 신호처리 함수 작업을 가속화하기 위한 ARM Neon 코프로세서를 탑재한 ARM Cortex™-A15 대비, 동일한 전력 수준(power budget)으로 8배 높은 연산 능력을 제공한다”며 “비전 시스템은 차선, 보행자, 교통신호 인식 알고리즘 등이 중요한데, 기존에는 DSP 이상에서 알고리즘을 돌렸다면 비전28은 벡터 연산 전용 엔진을 넣으면서 로우 레벨 프로세싱을 하게 했다. DSP와 EVE의 밸런스를 어떻게 맞추느냐에 따라 퍼포먼스의 차이가 매우 커진다”고 말했다.
알고리즘의 형태에 따라 다르겠지만, 기본적으로 카메라 관련 애플리케이션은 1~2개의 알고리즘은 C6000 계열 기본 DSP로 처리가 가능하고, 비전 미드 TDA1x는 3개의 알고리즘까지 가능하다. 이에 비해 비전28은 5개 알고리즘까지 처리가 가능하다.
이 부장은 “5개 알고리즘을 수용할 수 있기 때문에, 이론적으로 준 자율주행에 최소 8개 이상의 알고리즘이 필요하므로 비전28 3개 정도면 충분하다”고 말했다.


2011년에 시작

TDA2x는 자동차 기능 안전성 표준 ISO 26262 요구와 관련된 사항을 개발 중이다. 이와 관련, 이 부장은 “프로세스 외에 디바이스 내에서 커버는 이미 대응 준비가 돼 있다. TDA2x는 ISO 26262 기능 안전성 표준의 요구와 관련된 사항을 개발 중이며, 이를 지원하는 세이프티 문서는 디바이스의 PPAP 및 출하와 더불어 고객에게 올 연말이면 제공될 것”이라고 말했다.
TDA2x는 이미 유럽에서 상당한 호평을 받고 있다. 유럽의 평가가 중요한 것은 이들이 언제나 기술을 주도해 가기 때문이다.  TI는 일본에서도 ADAS의 기본 플랫폼으로 받아들여지고 있다. 알고리즘에 대한 최적화, 퍼포먼스가 그만큼 중요하기 때문이다.
유럽의 티어1들은 17×17 패키지를 요구하고 있는데, TI는 여기에도 대응하고 있다. TI는 자동차 산업의 ADAS 부문이 요구하는 수준을 가장 최적화하고 있는 제품이 TDA2x라고 강조한다.
강 팀장에 따르면, TI는 이미 2011년 전부터 국내 자동차 메이커와 ADAS 프로젝트를 진행해왔다. 유럽뿐 아니라 한국의 기존 TI 고객은 C67x 비전 미드에서 개발을 시작해 현재 비전28로 마이그레이션하고 있다. 이는 여러 알고리즘이 동시에 돌아가는 ADAS 애플리케이션을 수용해야 하기 때문이다.  AE