차량용 반도체 업계 순위 1위 NXP Semiconductors(이하 NXP)가 공통 플랫폼을 기반으로 미래 자동차 ECU(Electronic Control Unit) 설계를 획기적으로 단축할 수 있는 컴퓨팅 플랫폼을 발표했다. 이를 통해 개발자들은 단일 환경에서 모든 제품 및 애플리케이션을 개발할 수 있다. 

자동차 업계는 차량 도메인, 세그먼트 및 지역 전반에 공히 적용할 수 있는 표준화된 작업 방식을 추구하고 있다. 증가하는 성능 수요를 충족하면서 개발 비용을 줄이고, 제품 출시에 소요되는 시간(타임투마켓)을 최소화하기 위함이다. 이러한 배경에서 ADAS, 자율주행, 연결성 등과 같은 분야의 주요 애플리케이션 개발 단축을 위해서는 공통 아키텍처와 확장 가능한 접근 방식이 필요하다.
 

확장형 컴퓨팅 아키텍처

NXP는 자동차 개발 시간을 획기적으로 단축시켜줄 확장형 프로세싱 플랫폼(NXP S32)을 발표했다. S32는 작년에 발표한 자율주행 개발 플랫폼 블루박스(BlueBox)를 뛰어넘는 또 하나의 야심작이다. NXP는 블루박스와 일렉트로비트 로비노스 소프트웨어 프레임워크(EB robinos software framework)를 통합한 신규 개발 플랫폼을 함께 제공할 예정이다.
 

S32는 통합된 MCU/MPU 아키텍처를 제공한다. 눈에 띄는 특징은 코딩을 하는 엔지니어가 소프트웨어를 재사용할 수 있어, 특정 애플리케이션 도메인 내에서 개발 시간을 90%, 다른 도메인 간에 개발 시간을 40% 절약할 수 있다.
 

오늘날 자동차에는 여러 애플리케이션과 소프트웨어 접근방식이 복잡하게 혼재돼 있어, 이를 통합하는 데 어려움을 겪고 있다. 자동차 업계는 하이엔드 모델에 들어가는 코드 라인이 보잉 787보다 훨씬 많은 평균 1억 라인으로 추산하고 있다. 더욱이 차세대 자동차 소프트웨어 코드 라인은 현재의 6배로 늘어날 전망이다. 그 결과 소프트웨어 복잡성이 크게 증가하고 있다. 또한 하이엔드 모델은 최신 컴퓨팅 성능의 90% 이상을 사용해 완성되므로 완성된 시점에 기능 추가 여지가 없다.
 

NXP 반도체 박주양 상무는 “미래 자동차 산업의 메가트렌드에 따라 자동차에 각종 첨단 기능과 세이프티, 시큐리티 기능을 신속하게 구현하기 위해서는 패러다임의 변화가 필요하다.”며 “오늘날 안전 자동차 플랫폼 대비 10배의 하드웨어 성능뿐 아니라, 도메인 간 소프트웨어 재사용, OTA 업데이트 기능이 필요하다.”고 강조했다.
 

공통 기능의 재사용

자동차 제조업체들은 이러한 상황을 극복하기 위해 “기능 분산형”에서 기능 도메인 집약적인 아키텍처로 전환하고, 네트워크 용량을 늘리고, 차량 판매 후 소프트웨어를 무선 업데이트(OTA) 할 수 있는 기능을 도입하고 있다.
 

S32 플랫폼은 업계 최고 수준의 MCU, MPU 성능으로의 매끄러운 전환, 차량 애플리케이션 전반에 적용되는 동일한 소프트웨어 개발 환경을 제공한다. 이로써 자동차 제조업체들이 안고 있는 복잡성 문제를 해결해준다. 또한 보안 게이트웨이 및 공통 도메인 아키텍처를 통해 S32 지원 차량 모두에 완전 롤백 옵션을 갖춘 다운타임 없는 OTA 업데이트 기능을 제공한다. 현재 시장에 나와 있는 대부분의 칩은 OTA를 지원하지 않는다.
 

S32 플랫폼은 자동차 기능 안전성 표준 ISO 26262의 안전 무결성 등급 ASIL D를 만족한다. NXP는 현재 최고 수준의 자동차 안전 플랫폼 대비 성능이 10배 향상됐다고 주장한다. S32 플랫폼 MCU는 6000 ASIL-DMIPS에서 최고 성능을 나타내며, 공시된 정보를 통해 파악할 수 있는 가장 유사한 경쟁자로는 3000 ASIL-DMIPS가 있다.
 

NXP에 따르면, 주요 자동차 제조업체 중 8개사가 향후 모델에 S32 플랫폼을 채택했다. 자동차 개발 주기를 감안할 때, 첫 적용 모델은 2020년 이후 생산되는 자동차가 될 것으로 예상한다.
 

S32 플랫폼은 저전력 ARM Coretex-M과 실시간 처리를 위한 ARM Coretex-R, 고성능의 ARM Coretex-A를 내장한다. 따라서 ARM Coretex-M 코어를 기반으로 한 파워 윈도 처리를 위한 MCU에서 여러 개의 ARM Coretex-A 코어를 기반으로 한 ADAS 및 자율주행용 MPU까지 단일 개발 환경에서 애플리케이션을 개발할 수 있다. 따라서 개발 결과를 여러 도메인에서 공유하고 소프트웨어 모듈 중복을 피할 수 있다.
 

메모리는 512KB~128MB 옵션을 제공한다. 현재 지원되는 OS는 AUTOSAR 뿐만 아니라 QNX, 리눅스, 그린힐즈 소프트웨어 인티그리티(Integrity) 등이 있다.
 

주변장치 공통

S32 프로세싱 플랫폼의 기반이 되는 것이 일반적인 하드웨어 아키텍처이다. 모든 도메인에 공통인 표준 주변장치를 통합한 모듈을 준비했다. 이를 기반으로 안전/파워트레인, 레이더, 게이트웨이, 비전, 센서 퓨전/자율주행 등에 필요한 기능 블록을 통합하고, 각 용도에 적합한 MCU와 MPU를 구성할 수 있다. 그 결과 개발된 하드웨어, 소프트웨어 자산을 효율적으로 재사용할 수 있다.

S32 아키텍처는 ADAS 애플리케이션을 고려한 인공지능(AI) 액셀러레이터도 제공한다. 이를 통해 물체 탐지, 비전, 레이더, 센서 융합 등의 기능을 지원하는 알고리즘을 가속화한다.
 

S32 플랫폼을 기반으로 한 샘플 칩은 2018년 중반부터 출시될 예정이며, 성능 기준으로 40나노와 16나노 공정에서 생산된다.