ST의 솔루션은 전동화, 디지털화, 기존 애플리케이션의 혁신이라는 세 가지 핵심 분야에 주력한다. ST는 전동화를 위한 SiC MOSFET과 같은 기술로 OEM을 지원하며 전동화 분야를 선도한다. ST는 ADAS 기능의 광범위한 도입과 차세대 아키텍처 및 SDV로의 전환을 지원하면서 디지털화 분야에서도 핵심적인 역할을 수행한다. 또, 기존 자동차 애플리케이션에 대한 혁신을 지속적으로 지원해 시스템이 최신 반도체 기술의 이점을 누릴 수 있도록 한다. ST가 이 세 개 핵심 분야에 맞춰 2025년 가장 강력한 전장제품 및 솔루션 5종을 선정해 소개한다. 

글 | ST마이크로일렉트로닉스

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자동차 산업에서 모든 혁신의 80%는 직간접적으로 전자장치를 통해 이뤄진다. 차량이 점점 더 지능화되고 자율적으로 기능함에 따라 반도체에 대한 수요도 증가하고 있다. 첨단 운전자 지원 시스템(ADAS), 차내 모니터링, 차세대 제동 시스템과 같은 안전 관련 애플리케이션은 하드웨어 중복으로 이어지는 리던던시(Redundancy)를 비롯해 더욱 정교한 전자장치가 필요하다. e모빌리티의 부상으로 차량 당 실리콘 사용량은 더욱 증가하고 있으며, 특히 전기차(EV)의 경우, 드라이브 트레인 시스템의 반도체 비중은 기존 내연기관 차의 두 배 이상에 달한다. 또한, 엔진 성능과 변속, 제동 등 다양한 기능을 관리 및 제어하는 전자제어장치(ECU) 아키텍처를 재설계하면서 더 강력한 컴퓨팅 성능과 스마트한 전력 관리 기능이 필수적으로 요구된다.

ST마이크로일렉트로닉스(STMicroelectronics, 이하 ST)는 임베디드 메모리가 있거나 없는 디지털 기술을 비롯해 광범위한 핵심 지원 제품들과 제조시설에 대한 대규모 투자, 수직 통합 공급망 역량 등을 기반으로 자동차 시장에서 확장 및 성장할 수 있는 독보적 입지를 구축하고 있다. 또, ST는 완성차 제조사에서 1차 및 2차 협력사에 이르기까지 자동차 산업 밸류체인 전반에 걸친 오랜 경험과 강력한 파트너십, 고객과의 긴밀한 관계를 바탕으로 급변하는 자동차 시장의 요구를 효과적으로 지원할 수 있는 최적의 역량을 갖추고 있다.

ST 솔루션은 전동화, 디지털화, 기존 애플리케이션의 혁신이라는 세 가지 핵심 분야에 주력한다. ST는 파워트레인 전동화를 위한 실리콘 카바이드(SiC) MOSFET과 같은 기술로 자동차 제조사를 지원하며 전동화 분야를 선도한다. ST는 ADAS 기능의 광범위한 도입과 차세대 아키텍처 및 소프트웨어 정의 자동차(SDV)로의 전환을 지원하면서 디지털화 분야에서도 핵심적인 역할을 수행한다. 또, 기존 자동차 애플리케이션에 대한 혁신을 지속적으로 지원해 시스템이 최신 반도체 기술의 이점을 누릴 수 있도록 기여한다.

ST의 세 가지 핵심 분야에 맞춰 2025년 가장 강력한 전장제품 및 솔루션 5종을 선정해 소개한다. 



1. 전기차 안전과 성능의 핵심요소, 배터리 관리 시스템 





전기차 수요의 증가에 따라, 관련된 성능과 안전에 큰 관심이 모아지고 있다. 자연스럽게 안전 관련 개발 및 연구가 매우 활성화되고 있으며, 특히 안전에 대한 요구사항이 높아지고 있다. 국제표준 인증기관인 ISO의 자동차 기능안전성 규격인 ISO 26262의 요구조건에 따라 배터리 관리 시스템(BMS)의 안전 규격은 최대 안전 등급인 ASIL-D 설계를 요구하고 있다. 차량용 BMS는 전압, 온도, 전류의 모니터링을 통한 배터리의 충전상태(SOC)와 수명상태(SOH)를 관리하고 셀 밸런싱(Cell Balancing)과 같은 주요한 기능들을 구현할 수 있어야 한다. 전기차에서 BMS의 주요 기능은 - 안전 구동 영역을 벗어났을 때 배터리 보호 - 배터리 팩 SOC와 SOH를 추산하는 배터리 모니터링 - 셀 밸런싱 기술을 통한 배터리 수명 및 용량 향상과 주행거리를 최대화하는 배터리 사용 최적화 등이다. 

이런 BMS 솔루션의 요구조건을 위한 IC인 ST의 L9965 시리즈는 18채널 셀 모니터링 IC인 L9965A, 절연 SPI 통신을 위한 L9965T/S, 배터리팩/절연저항/전류 모니터링과 active pre-charging 기능을 가진 L9965C, 자동차와 BMS 위험 사항에서 배터리 및 운전자를 보호하기 위해 고전압 라인을 물리적으로 끊어주는 Pyro-switch(Fuse) 구동을 위한 L9965P로 구성돼 있다. 

L9965A는 18채널 배터리 셀 모니터링과 밸런싱 IC로서, 절연 직렬 통신으로 최대 59개의 디바이스를 지원한다. 400V 또는 800V의 자동차 배터리 시스템 및 800V 이상의 에너지 스토리지 시스템(ESS)에 적합하다. 셀 측정 채널마다 16bit 시그마-델타 ADC를 사용해 동일시점의 셀 전압상태를 측정한다. 셀 측정은 18채널과 단상 부스바(1ch busbar)가 가능하며, -1V에서 5.5V, Total life time error는 ±1.4mV 이하로 관리된다. 4Mbps의 절연 SPI통신이 가능하다. 외부 EEPROM과의 통신을 위해 I²C Master 기능을 지원하고, 수동형 셀 밸런싱(Passive Cell Balancing)은 최대 400mA까지 가능하다. 

L9965C는 전류 측정의 리던던시를 위해 2개의 독립적인 전류 감지 증폭기와 18-Bit ADC가 내장돼 있으며, 11개의 아날로그 입력핀과 10개의 pre-driver out 핀을 사용해 절연저항 측정, 컨택 릴레이 제어, DC link pre-charge 기능을 갖고 있다. 또한, 절연 SPI 기능을 가지고 있어 L9965A와 싱크된 측정값을 MCU에 전달할 수 있다. L9965C는 SPI Master 기능도 있어 Pyro-switch driver인 L9965P의 구동도 가능하다.
L9965P는 Pyro switch(fuse) drive IC로 안정적인 Pyro 구동을 위해 부스트 레귤레이터가 내장돼 있고, Pyro-switch의 다양한 스펙에 만족하도록 다양한 전류 및 시간 프로파일 조정이 가능하다. 그리고 안정적인 구동을 위해 각종 진단 기능, SPI 또는 2개의 디지털 입력 신호를 활용할 수 있다. L9965P는 L9965C를 통해 구동 가능하며, MCU에서도 구동 가능하다. 

L9965T는 싱글(L9965TS)과 듀얼 버전(L9965T)이 있으며, L9965T는 2개의 독립된 다이(Die)가 하나의 패키지에 내장돼 있어, 독립적인 듀얼-링(Dual-ring) 통신구조 설계가 가능하다.

ST는 미래에 요구되는 고효율과 저비용 배터리와 수소연료전지 분야에서도 지속적인 R&D 연구를 통해 자동차 애플리케이션 고객들과 시장의 니즈를 만족시키는 새로운 모니터링 IC 개발을 이어 나갈 예정이다. 



2. 스텔라 MCU로 구현하는 차량용 Edge AI   





스텔라(Stellar)는 도메인/존(Domain/Zonal) 아키텍처를 위해 최대 500MHz로 동작하는 ARM cortex-R52+ core를 탑재했으며, 가상화, OTA, 라우팅 가속기 등을 제공해 급변하는 차량 아키텍처의 요구사항에 맞춰 개발된 차량용 MCU 제품이다.

ST는 스텔라 자동차 마이크로컨트롤러 및 소프트웨어 솔루션을 통해 자동차 애플리케이션에서 에지AI를 구현하며, 이는 에지에서 머신러닝 및 AI 알고리즘을 지원한다. 에지에서의 AI는 전반적인 주행경험을 향상하는 동시에 운전자, 승객, 도로 위의 다른 사람들의 안전을 강화하는 핵심 원동력이다. 자동차 에지AI 솔루션은 센서의 데이터를 실시간으로 처리해 운전자 지원 기능과 차량 상태에 관한 최신 서비스를 제공한다.
차량용 에지AI 솔루션은 다음과 같은 경우에 유용하다.

- 보행자, 차량, 장애물 등 도로 위 물체를 감지하고 운전자에게 잠재적 위험을 경고하는 ADAS 
- 운전자가 피로하거나 주의가 산만해지는 징후를 보이면 운전자에게 경고 사인을 제공해 사고위험을 줄여주는 ADAS 차내 모니터링 시스템 
- 운전효율성 개선 및 예측유지보수 지원: 차량 구성요소 성능을 모니터링하면 다운타임을 단축하고 전반적인 차량 안정성을 개선할 수 있다.
- 차량의 주요 기능 보호: 자동차의 연결성이 향상될수록 데이터 흐름의 복잡성이 가중돼 사이버 공격에 더 취약해진다. 하지만 에지AI는 실시간 분석과 이상 감지를 통해 중요한 기능을 보호하고 사이버 보안을 강화할 수 있다.

구체적으로 스텔라의 3가지 시리즈에 대해 살펴보면, 스텔라 E 시리즈 액추에이션 MCU는 최신 전력기술인 실리콘 카바이드(SiC)와 질화갈륨(GaN)의 첨단 디지털 제어 및 고성능 아날로그 요건을 충족한다. 이는 온보드 충전기, DC/DC 컨버터 등의 전력 변환 애플리케이션과 트랙션 인버터와 같은 고급 모터 제어 애플리케이션에 사용할 수 있다.

스텔라 G 시리즈 MCU는 주로 존 아키텍처를 위한 차체 도메인 내의 안전한 데이터 허브이자 실시간으로 안전하게 수집하는 집합체 역할을 한다. 이 시리즈는 광범위한 차내 통신 프로토콜을 통해 동급 최고의 OTA 업데이트, 저전력 모드, 데이터 라우팅을 구현한다.

스텔라 P 시리즈 MCU는 첨단 구동 기능과 강력한 기능 통합을 결합한 검증 가능한 디바이스를 제공한다. 스텔라 P 디바이스는 전기차의 새로운 구동계(Drivetrain) 트렌드와 도메인 지향 아키텍처를 겨냥해 최고의 실시간 성능과 에너지 관리를 제공한다.

스텔라 스튜디오(STELLAR-STUDIO) 개발 환경을 위한 스텔라 플러그인(STELLAR-STUDIO-AI)은 사전 학습된 신경망 모델을 생성, 실행, 검증할 수 있는 원활한 플랫폼을 제공한다. 스텔라 AI 플러그인을 사용하면 개발자가 스텔라 마이크로컨트롤러에서 사전 학습된 신경망을 빠르게 컴파일하고 설치 및 실행할 수 있다. 플러그인은 효율적인 ‘Ansi C’ 라이브러리를 자동으로 생성해, 설계 주기 시간과 비용을 최적화할 수 있다.



3. 새로운 하이브리드 Vx1940 센서로 구현하는 자동차 실내 모니터링 기능 





운전자 모니터링 시장은 매년 성장하고 있으며, 그 범위와 적용 애플리케이션 또한 다양화되고 있다. ST의 이미지 센서는 운전자와 모든 탑승자를 포함하는 전체 차량 내부를 모니터링한다. 동승자 시트벨트 점검, 바이탈 사인 모니터링, 어린이 방치 감지, 고품질 비디오/사진 녹화가 포함된다. 

Vx1940(VD 혹은 VB1940)은 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 눈동자의 움직임을 분석한다. 

이 센서는 2560 × 1984 해상도 형식으로 초당 최대 60프레임을 캡처한다. I²C 직렬 인터페이스를 통해 완전히 구성할 수 있다. 또한, 프로그래밍 가능한 컨텍스트를 사용하여 프레임 간 구성을 유연하게 변경할 수 있다. 최대 32개 요소로 구성된 다목적 루프에서 최대 4개의 컨텍스트를 시퀀싱할 수 있다. 이뿐만 아니라, ISO 26262 표준 및 ASIL-B 안전 수준을 준수한다.

현재 이 제품은 베어 다이 웨이퍼(VD1940)와 BGA 패키징(VB1940) 형태로 제공되며, 샘플은 이용가능하며, 2025년 모델 차량에 대한 수요에 맞춰 양산을 계획 중이다. 



4. 최초의 단일 다이 정밀 쿼드대역 다중 위성 GNSS 수신기, 테세오 VI





테세오 VI 자동차 등급 IC 및 모듈은 표준 내비게이션 및 차내 시스템(IVS), 자율주행 및 ADAS 등 정밀한 위치측정 및 ASIL 호환이 필요한 모든 자동차 애플리케이션을 위해 개발됐다.

새로운 테세오 VI 제품군의 위성 항법 IC 및 모듈 제품군은 최초의 ASIL 호환 단일 칩 솔루션을 시장에 제공하며, 다중 위성 시스템 및 쿼드 밴드 다중 대역 표준 측위를 지원하고, 측정 엔진을 통해 서브 센티미터급 위치 측정을 위한 정밀 측위 솔루션 적용을 지원한다.  

ST의 PCM(Phase Change Memory) 기술이 내장된 테세오 VI GNSS IC 및 모듈은 외부 플래시 메모리가 더 이상 필요하지 않기 때문에 개발자는 설계를 간소화할 수 있다. 공급망의 제약과 전반적인 부품원가(BOM)를 줄이는 데도 기여한다. 또한, 최대 쿼드 대역까지 지원하는 구성 가능한 단일 펌웨어 바이너리는 펌웨어 관리를 간소화해 궁극적으로 고객들에게 비용 절감 효과를 제공한다.

테세오 VI 제품군의 모듈 제품은 테세오 VI 칩셋과 여러 외부 구성요소(TCXO, RTC, SAW 필터, RF Fe 구성요소 등)를 포함하는 핀 수가 적은 대형 패키지로 구성되며, 상단에는 EMI 차폐 기능이 갖춰져 있다. 복잡한 RF 경로 설계가 이미 완료되었기에 모듈은 개발 프로세스를 간소화하고 설계 위험을 줄일 수 있다.

표준 내비게이션과 정확한 위치 측정은 자동차 외에도 로보틱스, 잔디깎이, 상업용 드론, 기지국과 같은 타이밍 시스템 등 다양한 애플리케이션에 적용 가능하다.



5. 자동차 전동화의 미래를 열어갈 혁신적인 ST SiC & GaN  


실리콘 카바이드(SiC) vs 실리콘(Si) 성능 비교 



ST는 3개의 실리콘 카바이드(SiC) 허브인 이탈리아 카타니아, 싱가포르, 중국 충칭을 중심으로 웨이퍼 제조 역량을 극대화하고 있다. 특히, 카타니아에 세계 최초의 완전 통합된 SiC 캠퍼스는 SiC 기판 개발, 에피택셜 성장(Epitaxial Growth) 공정, 200mm 프런트 엔드 웨이퍼 제조, 디바이스 및 모듈 백엔드 조립, 전체 패키징 역량에 이르기까지 모든 생산 단계를 한 곳에 통합했고, 이를 통해 향후 ST의 자동차 및 산업 고객을 위한 SiC 기술 리더십을 확고히하는데 크게 기여할 것으로 예상한다. 

특히, 전기차 애플리케이션을 위해 SiC 기술을 성공적으로 제안해 전동화에 기여하고 있다. 향상된 열 성능을 위한 상단 냉각 패키지인 HU3PAK은 이미 글로벌 전기차 업체의 OBC와 LDC 같은 전력변환 장치와 E-Compressor를 통해 그 양산성과 성능이 입증됐다. 다른 상단 냉각 패키지인 ACEPACK SMIT는 Discrete이 아닌 모듈 형태로, 내부 하프브릿지 구조로 컴팩트한 디자인이 가능하다. 3세대 SiC 기술을 기반으로 한 ACEPACK DMT32는 풀브릿지와 식스팩 토폴로지를 가진 최신 SiC 모듈로, 최대 22kW의 전력 대응이 가능하며 컨버터와 인버터에 적용 가능하다. 

이와 함께, ACEPACK DRIVE는 400 ~ 800V 시스템의 트랙션 인버터에 맞춤 설계된 컴팩트한 전력 모듈로, 자동차 제조업체의 점점 더 높은 전력과 효율성 솔루션에 대한 수요를 충족시킬 수 있다. 이뿐만 아니라, 새로 준비 중인 양방향과 단방향 냉각 패키지로 더 효율적인 열 관리를 기대할 수 있다.

지속적인 SiC 기술 혁신을 통해 4세대 SiC MOSFET 기술을 도입해, 이전 3세대에 비해 더 높은 전력 효율성, 전력 밀도 및 견고성으로 새로운 기준을 제시하고자 한다. 더욱 경량화된 부품으로 구성돼 무게가 줄어들고 주행거리가 연장되며, 궁극적으로 이런 혁신을 통해 ST는 자동차 전장 분야의 명가로 더욱 확고히 자리매김할 것이라고 기대된다.




실리콘 카바이드(SiC)와 갈륨 나이트라이드(GaN) 웨이퍼 및 기판



더 나아가 ST는 갈륨 나이트라이드(GaN) 반도체 특징을 활용해 차량의 경량화, 혁신에 기여하는 솔루션을 준비하고 있다. GaN은 대표적인 와이드 밴드갭 소자로서, 차세대 전력반도체다. GaN 반도체는 규소(Si) 대신 갈륨(Ga)과 질소(N)으로 이뤄진 화합물로 만든 반도체로서, 기존 실리콘 대비 전력 변환에 대한 손실을 줄이고, 고속 스위칭으로 부품 사이즈의 소형 및 경량화에 이점을 제공한다. 구체적으로 Bidirectional GaN-on-Si 구조의 GaN HEMT 소자는 2026년 타깃으로 양산을 준비 중이며, 700V와 900V 라인업을 가지고 있다. 저전압인 100V의 GaN HEMT도 개발 중이다. 메인 패키지는 TOLT와 QDPAK으로 SMD 패키지로 출시될 예정이며, OBC, DC/DC 컨버터와 차량용 어댑터를 타깃 애플리케이션으로 해 AEC-Q101 인증을 준비하고 있다.