‘Automotive World 2016’ 자동차전장기술전시회(Car-Elec Japan)에 참가한 로옴 세미컨덕터(Rohm Semiconductor)부스를 방문했다. 올해는 시퀀셜 턴 시스템을 실현할 수 있는 벅 LED 드라이버/매트릭스 SW(스위치) 컨트롤러를 비롯해 RGB LED용 24채널 드라이버 IC, 일본 자동차공학회(JSAE)가 추진하고 있는 차세대 자동차 통신 규격 CXPI에 기반한 업계 최초의 트랜시버 IC가 눈길을 끌었다.

벅 LED 드라이버/매트릭스 SW 컨트롤러

자동차의 헤드라이드를 비롯해 방향지시등, 실내조명의 광원으로 LED의 수요가 확대되고 있다. 그 중에서도 기존 점멸 형태와 달리 여러 개의 LED 광원을 일렬로 배열해 순차적으로 점등하는 방식인 ‘흐르는 방향지시등’에 업계의 관심이 쏠리고 있다. 이번 전시회를 통해 로옴은 LED를 개별점등시키는 매트릭스 SW 컨트롤러와 LED전류를 공급하는 벅(buck) LED 드라이버에 의한 시퀀셜 턴 시스템(Sequential Turn System)을 제안했다.

8채널 매트릭스 SW 컨트롤러는 순차점등에 필요한 기술을 단일 칩에 집적한 제품으로 고전압 MOSFET, LED 제어 기능, 이상 검출 및 보호 기능을 통합했다. 내장된 보호 회로는 직렬 접속된 LED 칩에 오픈(open) 불량이 발생해도 불량 LED 칩을 제외하고 정상적으로 점등할 수 있도록 해준다. 로옴은 점등 패턴을 자유롭게 제어할 수 있는 MCU 제어 타입(BD18361EFV-M)과 점등 패턴을 내장한 특허 출원 중인 스탠드얼론 타입(BD18362EFV-M)을 준비했다.

벅 LED 드라이버(BD18391EFV-M)는 1채 널 , 1A의 정전류 드라이버로 MOSFET을 내장했다. 이 제품은 순차 점등에 따른 구동 전류의 변화에 대응하기 위해 빠른 과도 응답을 제공하는 매트릭스 스위치 제어에 최적화돼 있다.

로옴 관계자는 “2014년 10월 법 개정에 따라 일본에서도 디자인 측면뿐만 아니라, 시인성 향상 등 안전 측면에서도 장점이 있는 흐르는 방향지시등의 채용이 빠르게 증가할 것으로 예상된다”며 “기존 솔루션은 대부분 MCU 제어 방식이지만, 로옴이 제안하는 스탠드 얼론 타입은 설계는 물론, 시스템도 단순해 비용 면에서 유리해 다양한 차종에 도입될 것으로 기대한다”고 말했다.

섬세한 색상 제어 실현

차량 RGB LED용 24채널 드라이버 IC인 BD2808MUV-M은 채널 독립(chindependent) 8비트 PWM 디밍 기능을 내장한 정전류(constant current) LED드라이버로, 섬세한 색상 제어가 가능하다. 이 제품은 RGB 전용 6비트 전류 D/A 컨버터(DAC)를 탑재해 외부 부품 수를 줄일 수 있으며, 8-group의 PWM 분산 제어 기능과 Slow Slew Rate 기능에 의해 낮은 노이즈(EMI)를 실현했다. 또한 어드레스 선택 기능에 의해 IC를 최대 64 pcs까지 병렬 제어가 가능하다. 보호 기능으로는 파워온(power-on) 리셋 및 서멀 셧다운 회로를 내장했다.

BD2808MUV-M은 클러스터 패널과 자동차 실내외 조명용 LED 구동에 적합하다. 예를 들어 운전 모드에 따라 실내조명을 적색 계열(스포츠 운전 모드)이나 녹색 계열(에코 운전 모드)로 바꿀 수 있다. 또한 자동차 카메라와 연동해 차량 주변에 물체가 접근할 때 적색으로 발광토록 해 운전자의 주의를 환기시킬 수 있다.

CXPI 트랜시버 IC

자동차는 연비 개선을 위해 전자제어를 통한 소비전력 절감과 더불어 차량 부품의 경량화가 요구되고 있다. 경량화를 추진해야 할 부품 중 하나가 바로 와이어 하네스(wire harness)다. 와이어 하네스를 경량화하기 위해, 현재 복수의 통신을 다중화해 통신용 와이어 하네스를 줄이는 LIN이 사용되고 있다. 그러나 와이퍼 및 조명, 스티어링 스위치 등 순간적인 응답이 필요한 HMI(Human Machine Interface) 영역에서는 통신 응답성과 신뢰성 면에서 다중 통신을 실현하기 어렵다는 문제가 제기되고 있다. CXPI(Clock Extension Peripheral Interface)는 이러한 과제를 해결하기 위해 JSAE가 개발한 차세대 자동차 통신 규격이다.

로옴은 지난해 9월 업계 최초로 CXPI 트랜시버 IC인 ‘BD41000FJ-C’를 발표했다.
이번 전시회에서도 소개된 BD41000FJ-C는 로옴의 파워계 최첨단 BiCDMOS 공정과 아날로그 설계 기술을 활용함으로써 자동차시장의 요구에 적합한 대기 전류(quiescent current) 3 μA(Typ.)를 달성했으며, 높은 노이즈 내성, 낮은 출력 노이즈, IEC61000-4-2 ± 8kV 대응을 실현했다.

차량용 멀티 입력 모니터링 LSI

현재 자동차 한 대 당 평균 25개의 전자제어장치(ECU)가 탑재돼 있지만, 제어대상이 폭발적으로 증가하고 다양한 안전/편의 기능이 도입되면서 필요한 ECU 수가 급격히 증가하는 추세다. 로옴이 전시한 멀티 입력(multi-input) 모니터링 LSI는 증가하는 ECU의 소형화와 비용 절감, 신뢰성 향상에 적합한 제품이다. 로옴은 대기전력 70 μA(BD3350MUV-M) 제품과 100 μA(BD3370MUV-M) 제품을 준비했다.

이 모니터링 LSI는 스위치나 센서로부터 나오는 신호를 감시 및 판정해, 상태를 ECU의 MCU로 전송하는 제품이다. 예를 들어 헤드라이트 스위치의 온/오프 신호를 와이어 하네스를 통해 받아서 내장 판정용 정전류 소스를 사용해 스위치의 상태를 판정하고, 시리얼 데이터로 변환해 MCU로 전송한다. 스위치의 신호는 깨끗하다고 할 수 없으며, ECU의 입력에는 노이즈 대책과 보호를 위해 커패시터, 저항, 다이오드 등 여러 개의 수동 부품이 라인마다 필요하다. 로옴의 멀티 입력 모니터링 LSI는 보호 회로를 내장해 노이즈 대책 부품을 대폭 줄여준다. 또한 입력을 시리얼 데이터로 MCU에 보내기 때문에 핀 수가 적은 MCU의 사용이 가능하다.

로옴 관계자는 “신제품 멀티 입력 모니터링 LSI를 사용하면, 커패시터 한 개로 ECU의 입력 보호가 가능해 PCB 공간 절약 및 비용 면에서 크게 유리하다”고 말했다.

두 제품은 모두 22개의 입력을 제공한다. 또한 높은 노이즈 내성을 제공할 뿐만 아니라 상태 판정용 전류 펄스의 슬루율(slew rate) 제한이나 검출을 동시에 하지않는 제어로 자체 방사 노이즈를 저감한다.
이 제품은 -14~40 V의 넓은 입력 전압 범위를 지원하며, 바디 제어 모듈이나 엔진 제어모듈에 적용할 수 있다.

차량용 DSP/Codec 내장 사운드 프로세서

로옴은 다기능 카오디오 및 카 내비게이션 시스템에 적합한 오디오 DSP/Codec 내장 사운드 프로세서 BU32107EFV-M의 데모를 선보였다. 이 제품은 포스트 필터(post filter)를 비롯해 24비트 ΔΣ DAC6채널과 S/N 비의 성능을 보장하기 위한 고성능 아날로그 페이더(fader)를 내장했다. DAC 출력 신호는 2 Vrms까지 증폭할 수 있다(AVDD=5.78 V). 또한 싱글 엔디드(single ended) 입력이나 또는 그라운드 아이솔레이션 입력으로 전환이 가능하며, A/D 컨버터(ADC) 성능을 100% 발휘하기 위한 게인 조정(gain adjustment) 기능을 제공한다. 내장된 다기능 오디오 DSP는 볼륨, 13밴드 EQ, 3밴드 톤(tone), 베이스 부스트, 딜레이, 스펙트럼 애널라이저 등의 기능을 제공한다.

HEV/EV용 SiC 파워 디바이스

로옴은 이번 전시회에서 친환경 자동차 시장을 겨냥한 4~6셀 직렬 대응 전기 이중층 커패시터(Electric Double Layer Capacitor, EDLC) 셀 밸런스 IC를 비롯해 절연 전압 2,500 Vrms 절연 소자 내장 2채널 온도 모니터 및 고전압 검출 IC, SiCMOSFET, 업계 최고 수준의 순방향 전압(VF)를 실현한 2세대 SiC 쇼트키 배리어 다이오드(Schottky Barrier Diode, SBD)를 소개했다. 부스에는 2세대 SiC-SBD 6인치 웨이퍼와 낮은 온저항, 낮은 스위칭 손실을 실현한 SiC-MOSFET 4인치 웨이퍼가 전시됐다.

현재 로옴은 SiC-SBD와 SiC-MOSFET, 풀 SiC 모듈을 양산하고 있다. SiC 디바이스는 현재 3세대에 이르고 있다. 지금까지 SiC-MOSFET에서 트렌치(Trench) 구조 채용은 온(ON) 저항을 크게 낮출 수 있다는 점에서 주목받아 왔으나, 게이트 트렌치(Gate Trench) 부분에서 발생하는 전계를 완화하고 장기적인 신뢰성을 확보하는 것이 과제였다. 로옴은 이 문제를 해결하기 위해 독자적인 더블 트렌치 구조를 도입했다. 기존의 플래너(Planar) 타입 SiC-MOSFET에 비해 동일 칩 사이즈로 온 저항을 50% 낮췄으며, 입력 용량이 35% 저감됨에 따라 스위칭 성능도 향상시켰다. 기존 Si-IGBT 모듈에 비해 스위칭 손실은 77% 줄였고, 플래너 타입 SiCMOSFET을 사용한 기존 풀 SiC 모듈과 비교해도 스위칭 손실을 42% 줄였다.