마르코 몬티 / 오토모티브 및 디스크리트 그룹 사장 / ST마이크로일렉트로닉스       

ST는 새로운 모빌리티 에코시스템에 긴밀히 참여하고 있으며, 유서 깊은 자동차 제조사와 티어 1, 2 공급사, 혁신 스타트업 및 애플리케이션 전문가들과 전략적으로 협업해 커넥티드 형태의 전기 자율주행 모빌리티라는 업계의 비전을 실현하기 위해 노력하고 있다. 특히, EV에 필요한 자동차 디지털 기술에 투자한 덕분에 고객과 파트너사의 전기 SDV를 개발부터 출시까지 지원할 수 있다. 마르코 몬티 오토모티브 및 디스크리트 그룹 사장을 통해 미래 자동차 시장에 대한 ST마이크로일렉트로닉스의 포지셔닝, 역량, 미래 전략에 대해 들었다. 

글 | 윤범진 기자_bjyun@autoelectronics.co.kr 








Q. 자동차 반도체 산업은 지금까지 수많은 변화와 지각 변동을 겪었습니다. ST의 시장 입지는 어떻게 달라졌습니까?
A. ST는 30년여에 걸쳐 쌓아온 경험과 장기적인 고객 참여, 그리고 파트너십으로 자동차 전장 분야에서 명실상부한 리더로 자리 잡았습니다. ST의 스마트 드라이빙 제품과 오토모티브 솔루션은 더욱 안전하고 환경친화적인 커넥티드 드라이빙을 실현합니다. ST는 ICE용 파워트레인, 섀시 및 안전성, 차체 및 편의성에서부터 텔레매틱스 및 인포테인먼트에 이르기까지 광범위한 자동차 분야를 지원하며, 자동차 전동화, 첨단 운전자 지원 시스템(ADAS), 자동차 커넥티비티 및 보안 영역에서 새로운 시대를 열어갑니다.

ST는 적합한 자동차 산업용 기술 개발을 위한 R&D 투자는 물론, 오늘날 자동차 혁신을 일으키고 있는 전동화와 디지털화라는 새로운 트렌드를 기반으로 급성장 중인 이 시장에서 역량을 발휘하기 위해 일찍이 투자에 나섰습니다. 실리콘 카바이드(SiC)의 경우, 투자를 시작한 지 20년이 넘었습니다. 그 결과, 3세대 SiC 기술로 50%가 넘는 시장 점유율을 확보하며 업계 리더로 우뚝 섰습니다. 또 커넥티드 및 스마트 카에 필요한 자동차 디지털 기술에도 투자했습니다. ST의 Stellar MCU에 탑재되는 FD-SOI(Fully Depleted Silicon-On-Insulator) 기술로 생산되는 PCM(Phase Change Memory) 기술의 경우, 고객사들이 강력한 보안, 무선 업데이트, 실시간 작동을 갖는 소프트웨어 정의 차량(SDV)을 구현할 수 있도록 지원합니다.



Q. 수많은 IT 기업들이 EV 및 자율주행차 시장에 뛰어들면서 자동차 시장의 판도가 바뀌고 있습니다. 이렇게 달라진 시장 환경에서 ST와 같은 반도체 제조기업에게는 어떠한 전략이 필요할까요?
A. ST는 새로운 모빌리티 에코시스템에 긴밀히 참여하고 있으며, 유서 깊은 자동차 제조사와 티어 1 및 티어 2 공급사, 혁신 스타트업 및 애플리케이션 전문가들과 전략적으로 협업해 커넥티드 형태의 자율주행 전기 모빌리티라는 업계의 비전을 실현하기 위해 노력합니다. 특히, EV에 필요한 자동차 디지털 기술에 투자한 덕분에 고객과 파트너사의 전기 SDV를 개발부터 출시까지 지원할 수 있게 됐습니다. 

이러한 노력의 한 예로 차량 수명주기 전반에 걸쳐 SDV를 위한 고성능, 그리고 더욱 효율적인 비휘발성 메모리인 PCM이 적용된 Stellar 마이크로컨트롤러 제품군이 있습니다.
ST는 전 세계 주요 업체들, 특히 한국과의 긴밀한 파트너십 덕분에 이러한 변화를 주도하는 핵심적인 역할을 하고 있습니다. 이런 활동의 공식적인 예로 CARIAD와 협력하여 차세대 소프트웨어 정의 차량을 위한 맞춤형 하드웨어를 개발한 것을 들 수 있습니다. 그 밖에도 EV의 충전 속도를 단축하고 주행거리를 늘려주는 SiC 분야의 리더십을 강화할 수 있습니다. 



차량 수명주기 전반에 걸쳐 SDV를 위한 고성능, 그리고 더욱 효율적인 비휘발성 메모리인 PCM이 적용된 Stellar 마이크로컨트롤러



Q. 자동차 시장은 ST의 총 수익에서 큰 부분을 차지하고 있습니다. ST가 자동차 시장에서 이렇게 성공을 거둘 수 있는 핵심 역량은 무엇입니까? 또, 경쟁업체와 비교했을 때 ST만의 차별화 요인은 무엇입니까?
A. ST는 다양한 산업과 사회에서 변화를 주도하는 장기적인 트렌드를 중심으로 보다 지속가능한 미래를 만들 수 있는 혁신에 오랫동안 집중해왔습니다. 스마트 모빌리티를 위한 ST의 전동화 솔루션은 자동차 제조사들이 더 친환경적이고 저렴한 EV를 제작할 수 있도록 지원하며, 디지털화 솔루션은 모두에게 보다 스마트하고 안전한 드라이빙 경험을 즐길 수 있게 해줍니다. ST는 특히 각종 전용 기술을 중심으로 자동차에 투자해 BCD 기술을 발명했고, 상변화 메모리(PCM)와 FD-SOI를 산업화했으며 SiC 전력 소자를 개발했습니다. 

이처럼 전용 기술을 이용한 자동차 투자와 더불어 자동차 시장에서 오랜 경험을 축적하고 시장 리더 기업들과 긴밀하게 협력한 덕분에 ST는 전동화 및 디지털화에 앞장설 수 있었습니다. 앞으로도 이러한 트렌드에 대한 R&D 투자와 역량 확충을 통해 고객 수요를 뒷받침할 예정입니다. 2023년에는 약 40억 달러를 CapEx에 투자할 예정이며, 이 중 80%는 300mm 웨이퍼를 확충하고 실리콘 카바이드 생산 능력과 관계된 고객사를 추가로 유치하는 데 주로 사용됩니다.




ST는 새로운 모빌리티 에코시스템에 긴밀히 참여하고 있으며, 유서 깊은 자동차 제조사와 티어 1 및 티어 2 공급사, 혁신 스타트업 및 애플리케이션 전문가들과 전략적으로 협업해 커넥티드 형태의 자율주행 전기 모빌리티라는 업계의 비전을 실현하기 위해 노력하고 있다.



Q. ST는 EV를 비롯한 새로운 분야에 적극적으로 투자해왔습니다. ST에서는 신규 시장에 진입하기 위해 어떤 기술과 솔루션에 주력하고 있습니까? 또 장기적으로 봤을 때 수요가 발생할 수 있는 분야는 어디라고 생각하십니까?
A. ST는 전동화 전환과 ADAS, 그리고 새로운 자동차 아키텍처를 지원하는 포괄적인 포트폴리오를 바탕으로 광범위한 차량용 제품을 제공하는 공급업체입니다. ST는 고객이 이러한 변화에 적응할 수 있도록 고압 실리콘 전력 소자를 비롯해 주요 파워트레인 시스템(트랙션 인버터, OBC, DC-DC 컨버터)에 채택 중인 실리콘 카바이드를 이용하는 전동화에 대대적으로 투자했습니다. 또 고속충전 인프라의 성능을 한 단계 업그레이드할 수 있는 차세대 광대역 소재인 질화갈륨(GaN)의 연구 개발과 산업화에도 지속적으로 투자하고 있습니다. 이 두 기술은 서로 경쟁하는 관계가 아닌, 보다 다양한 제품을 선보이는 데 활용됩니다. ST가 보유하고 있는 실리콘 전력 반도체, 실리콘 IGBTs, HV MOSFET, 파워 모듈 제품 포트폴리오는 높은 전력 레벨과 소형화 및 우수한 효율성을 보장하면서 신소재를 통해 자동차 전력화 기술을 보완해줍니다.

ST의 실리콘 카바이드 MOSFET은 매우 낮은 저항성과 우수한 전환 성능을 바탕으로 자동차 충전기(On-board Charger)의 1단과 트랙션 인버터의 손실을 최소화하는 데 적합합니다. 여기에 HV 실리콘 MOSFET과 갈바닉 절연 게이트 드라이버가 가장 까다로운 고효율의 DC-DC 컨버터에 가장 효과적인 스위칭 성능을 제공해 제품의 성능을 극대화합니다. ST는 기계 퓨즈와 스위치를 솔리드 스테이트 IC로 대체하는 첨단 스마트 전력 배전 시스템으로 자동차 전력화를 뒷받침하기 위해 전력 소자 개발에 지속적으로 투자하고 있습니다. 

파워 스테이지가 EV의 중요 요소이긴 하지만 ST는 새로운 E/E 아키텍처와 차량 컴퓨팅 성능의 도메인/구역별 집적을 통해 하네스를 줄이거나 최적화하고, 중앙 컴퓨팅으로 관리되는 물리적 도메인별 각 기능/구동을 집적함으로써 한 차원 높은 성능을 구현합니다. ST는 비휘발성 메모리인 PCM이 탑재된 FD-SOI라는 디지털 기술에 투자했으며, 이 기술로 이전 세대 MCU에 비해 제조과정에서 발생하는 이산화탄소가 40% 줄어듭니다. 현재 이 기술이 핵심 기술로 채용된 ST의 Stellar MCU 제품군은 안전한 실시간 가상화 처리와 무선 업데이트를 지원하도록 설계돼, 확장형 컴퓨팅 성능을 바탕으로 멀티 소스 소프트웨어의 실행을 간소화하고 드라이브트레인의 소프트웨어 재사용 효율을 높이며 차체와 편의성 앱을 통합하는 구역 컨트롤러를 지원합니다. 스텔라는 보다 적은 수의 MCU에 기능을 집적해 차량의 연료 소비를 줄여주는 핵심 부품입니다. 특히 전력화의 제어 및 작동 기능에 맞게 설계된 Stellar E를 사용하면 차량의 하네스 무게를 줄이고 전력 변환, 즉 OBC, DC-DC 컨버터의 성능을 높여줍니다.



ST는 3세대 SiC 기술로 50%가 넘는 시장 점유율을 확보하며 업계 리더로 우뚝 서 있다. 사진은 8인치 SiC 웨이퍼.



Q. 아시아와 한국의 자동차 반도체 시장을 어떻게 평가하십니까? ST는 한국에서 자동차 비즈니스를 어떻게 확장할 계획입니까?
A. 자동차 반도체 시장은 EV 도입을 계기로 호황을 누리고 있습니다. 최신 자동차에 내장되는 전장부품은 수년 전보다 3배나 많아졌습니다. 전 세계 승용차 생산량이 팬데믹 이전 대비 줄었음에도 불구하고 이러한 현상이 계속되고 있습니다. ST는 첨단 혁신 기업들을 선별해 오랜 협업 체제를 이어오면서 시장 점유율을 확보하고 혁신적이고 믿을 수 있는 제품을 설계하며 최고의 서비스와 고객 경험을 보장하기 위해 노력합니다. 아시아는 EV 성장을 이끄는 핵심 시장이며, 현대·기아 자동차는 가장 혁신적이고 성공적인 기업 중 하나로 전동화와 SDV라는 새로운 시대를 맞이해 시장 점유율을 빠르게 확보하고 있습니다. ST는 현대·기아 자동차와 협업해 양사의 기술과 사업적 성장을 보장하게 된 점을 자랑스럽게 생각하며, 더 많은 혁신과 지속적인 성장을 실현하고자 전력을 다하고 있습니다.



Q. ST는 핵심 제품을 개발하면서 산업의 어떤 요건을 반영했습니까? 그리고, 이러한 요건들은 이전 세대와 비교해 어떻게 달라졌습니까?
A. 오늘날 자동차들은 전동화에 따른 전력 수요가 커지면서 기존 차량 대비 전력 소자가 더 많이 필요할 뿐만 아니라 컴퓨팅 성능도 기존의 차량보다 10배 정도 더 필요합니다. 이러한 요건에 따라 반도체 공급업체들도 이제는 ST처럼 자동차 제조사의 복잡한 솔루션을 지원하고 필요에 따라 생산을 조정하는 유연성을 제공할 수 있는 집적소자 제조사가 되어야 합니다. 자동차 제조사들은 차량의 총소유 비용(TCO)을 절감할 수 있는 솔루션도 찾고 있습니다.

ST는 이러한 솔루션을 개발하기 위해 전력을 기울이고 있는데, SiC IC가 바로 그것입니다. SiC IC는 총소유 비용이 낮아 EV 비용을 최대 2,000달러까지 절감하는 효과가 있습니다. 무엇보다 중량과 배터리 크기를 줄일 수 있습니다. 이 외에도 STi2Fuse의 경우, 기계식 퓨즈와 릴레이를 대체해 차량 하네스를 간소화하고 비용을 절감합니다. 

ST는 차량 디지털화의 선도기업이기도 합니다. 현재 차량 제조사들은 소프트웨어 개발 및 재구성을 효율적이고 안전하게 지원해 E/E 아키텍처를 완전히 새롭게 재설계해야 한다는 과제를 안고 있습니다. 통합 하드웨어 플랫폼으로 설계된 고성능 멀티 코어 자동차 마이크로컨트롤러로 구성된 ST의 스텔라 제품군은 자동차 브랜드와 파트너사가 차량의 수명주기 전반에 걸쳐 디지털 개발과 부가가치 서비스를 통해 더욱 안전하고 확실하며 향상된 사용자 경험을 선사하도록 해줍니다.

5.1 MP Image Sensor with Global Shutter and Rolling Modes for DMS+OMS
D1940 & VB1940, 롤링 및 글로벌 셔터모드 5.1MP 이미지 센서

ST마이크로일렉트로닉스의 이미지 센서 VD1940과 VB1940은 차량 실내 모니터링을 위한 새로운 하이브리드 센서로 차 내 안전과 편안함을 제공한다.  
운전자 모니터링 시장은 매년 10% 이상 성장하고 있다. ST의 이미지 센서는 운전자와 모든 탑승자를 포함하는 전체 차량 내부를 모니터링한다. 이 이미지 센서들이 지원하는 새로운 애플리케이션에는 동승자 안전벨트 점검, 바이탈 사인 모니터링, 어린이 방치 감지, 고품질 비디오/사진 녹화가 포함된다. 
VD/VB1940은 적외선 감지의 감도와 고해상도를 HDR(High Dynamic Range) 컬러 이미징과 단일 구성요소로 결합한 비용 효율적인 솔루션을 제공한다. 롤링 셔터 모드와 글로벌 셔터 모드에서 번갈아 프레임을 캡처할 수 있다. 5.1메가픽셀로 표준 DMS 센서에서 일반적으로 캡처하는 고품질 근적외선(NIR) 이미지 외에도 탑승자 모니터링 시스템(OMS)에 필요한 HDR 컬러 이미지를 캡처한다. DMS는 NIR 이미징을 사용해 모든 조명 조건에서 운전자 머리와 눈의 움직임을 분석한다. 
이 센서는 2560 × 1984 해상도 형식으로 초당 최대 60프레임을 캡처한다. I²C 직렬 인터페이스를 통해 완전히 구성할 수 있다. 또 프로그래밍 가능한 컨텍스트를 사용해 프레임 간 구성을 유연하게 변경할 수 있다. 최대 32개 요소로 구성된 다목적 루프에서 최대 4개의 컨텍스트를 시퀀싱할 수 있다. 센서는 ISO 26262 기능안전성 표준과 ASIL-B 안전 수준을 준수한다.
베어 웨이퍼(VD1940)와 BGA 패키징(VB1940) 모두로 제공되며 현재 샘플을 사용할 수 있다. 양산은 2024년 모델 차량에 대한 수요를 충족할 계획이다.

스텔라는 특히, 차세대 메모리 솔루션으로 PCM을 도입함으로써 OTA X2 모드를 사용해 일시적으로 메모리 사이즈를 두 배(Full memory)로 사용할 수 있어 OTA를 구현하는데 비용적으로 효율성을 극대화시킬 수 있다. 또한, PCM은 기존 NVM 기술보다 빠른 액세스 타임과 싱글 비트 프로그래밍이 가능하다. 이는 바이너리 사이즈가 점점 더 커가는 트렌드에 맞춰 획기적으로 다운로드 시간을 줄이고 데드타임을 없애는 데 기여할 수 있다.

자율주행 레벨 3, 4에서 적합한 도메인 컨트롤러 ECU를 위한 ST의 전력 공급 솔루션이다. 
전원 이중화를 위한 OR-ing & Hot-swap IC인 STPM801, 벅부스트 컨트롤러인 STM802, 멀티 페이스 벅 컨트롤러인 STPM098, STPM098이 제어해 전원을 만드는 스마트 하프-브릿지 IC인 STSHB50/40/60의 라인업이다. 
자동차의 능동안전은 첨단 운전자 지원 시스템(ADAS)에서 자율주행으로 옮겨가고 있다. HIS 마켓 리서치에 따르면, 자율주행은 2027년까지 레벨 2+와 레벨 3 중심으로 성장하고, 점차 레벨 4, 5도 증가할 예정이다. 레벨 3 자율주행부터는 높은 계산 능력과 이외의 하드웨어 중복성을 내포하는 높은 수준의 안전성이 요구된다. 2개의 전원과 2개의 컨트롤 ECU가 중복성을 가지면서 자율주행을 위한 카메라 이미지, 레이다, 라이다 정보를 연산하고 차량 제어를 하게 된다. 따라서 이를 위한 고성능 SoC들에 높은 계산 전력을 공급해야해 저전압 고전류 전원이 필요하다. 

ACEPACK™ SMIT is Designed to Enhance Thermal Coupling with Heatsinks     Top Side Cooling 솔루션 

자동차 애플리케이션에 있어 특히 온보드 차징 컨버터의 경우 크기와 무게가 두 가지 중요한 변수다. 반도체와 패키지 뿐만 아니라 더 가볍고, 작고, 효율적인 애플리케이션이 중요하다. 따라서 ST는 효율적인 최신 SiC, 수퍼 정션과 Si IGBT 기술을 포함할 수 있는 새로운 Top side cooling SMT 패키지인 ACEPACK SMIT를 개발했다.
ACEPACK SMIT를 사용하면 전력 밀도를 높이고 전력 효율을 높이면서 전력 루프를 줄이고 스위칭 손실 에너지를 줄일 수 있어 더 낮은 온도 환경에서 작업할 수 있다. 
ACEPACK SMIT은 ST의 자동차 등급 인증 ACE-Q101을 갖춘 최신 Top side cooling SMT 패키지 중 하나다. 다이오드, 사이리스터, SiC MOSFET(650V 및 1200V), Si 초접합 MOSFET과 IGBT와 같은 여러 기술에 사용할 수 있다. 액티브 디바이스와 관련해 ACEPACK SMIT는 게이트 신호에 낮은 노이즈 리턴 경로를 제공하는 켈빈 핀 덕분에 매우 빠른 스위칭을 가능하게 한다.
풀 브리지 다이오드, 하프 브리지 싸이리스터, 부스트 PFC, 하프 브리지 및 소스 대 소스와 같은 다양한 토폴로지 및 구성을 ACEPACK SMIT로 얻을 수 있다. DBC 덕분에 직접 결합된 구리 기판과 확장된 이격거리로 4Kv 절연을 달성한다. 전체 설치 면적은 33.20 × 25.20㎟로 소형화한 디자인과 효율적인 비용 솔루션을 가능하게 한다.