TI, 새로운 칩으로 차량 자율성 및 안전성 향상

TI의 새로운 차량용 라이다, 클록, 레이다 솔루션은 더 안전하고 자동화된 주행을 위한 적응형 ADAS 설계를 지원하려는 TI의 지속적인 노력을 반영한다. 

글 | 윤범진 기자



텍사스 인스트루먼트(TI)는 다양한 차량에 자율주행 기능을 폭넓게 구현하고 안전성을 향상시킬 수 있도록 지원하는 3종의 차량용 칩을 발표했다. 새롭게 추가된 차량용 칩 포트폴리오에는 초고속 응답 시간을 제공해 실시간 의사결정 능력을 향상시키는 고속 라이다(LiDAR) 레이저 드라이버, 첨단 운전자 지원 시스템(ADAS)의 안전성을 향상시키는 벌크 탄성파(bulk acoustic wave, BAW) 기반 클록, 레이다 기능을 강화하는 밀리미터파(mmWave) 레이다 센서가 포함된다. 

TI의 차량용 칩 포트폴리오에 추가된 이런 라이다, 클록, 레이다 솔루션은 부품 통합과 소형화에 집중하고 있는 TI가 프리미엄 모델뿐 아니라 일반 차량에도 첨단 안전 기능을 통합할 수 있도록 지원한다는 점에서 의미가 있다. 

TI 코리아 오토모티브팀 이명식 이사는 “TI는 10만여 개의 제품을 보유하고 있으며, OEM이 요구하는 규격과 안전 요구사항에 맞게 제품을 설계하고 그 자료를 공유한다”면서 “이를 통해 OEM과 개발자는 시간과 자원을 절약하고 경쟁력 있는 가격과 안전성을 갖춘 제품을 개발할 수 있다”라고 말했다.


라이다 레이저 드라이버

통합형 고속 레이저 드라이버 LMH13000은 고속의 협대역 레이저 펄스를 구동할 수 있으며, 외부 전계 효과 트랜지스터(FET)나 대용량 커패시터가 필요 없다.
LMH13000의 중요한 기능 중 하나는 온도 변화에 따른 레이저 제어 편차를 2% 이내로 유지할 수 있다는 점이다. 이로 인해 LMH1300의 동작 온도 범위 전반에 걸쳐 레이저 펄스를 정밀하게 제어할 수 있어, 시스템 내 레이저 다이오드에 인가되는 전류의 양을 개발자가 매우 일관되게 유지할 수 있다.

이명식 이사는 “LMH13000은 -40℃~ 125℃의 동작 온도 범위에서 최대 5A의 조절 가능한 출력 전류를 제공하면서도 출력 전류 변동 폭이 2%에 불과하다. 이 수치는 같은 조건에서 최대 30%의 출력 전류 변동 폭을 갖는 개별(discrete) 솔루션과 확연히 차별화된다”라고 강조했다. 

이 디바이스의 짧은 펄스 폭 생성 및 정밀한 전류 제어 기능은 미국 식품의약국(FDA) Class 1 수준의 눈 안전 기준을 충족한다. 
LMH13000은 800ps의 상승 시간을 제공해 개별 솔루션보다 최대 30% 더 긴 거리 측정을 제공한다. 특히 저전압 차동 신호(LVDS), 상보형 금속 산화막 반도체(CMOS), 트랜지스터-트랜지스터-로직(TTL) 제어 신호를 통합해 대용량 커패시터나 추가 외부 회로가 필요 없다. TI에 따르면, 이러한 통합을 통해 설계를 단순화하고 시스템 비용을 평균 30% 절감하며 솔루션 크기를 1/4로 줄일 수 있다. 

LMH13000의 또 다른 특징은 3 ~ 5.5V의 공급 전압 범위, 저전류 및 고전류 모드, 통합 과열 방지(thermal shutdown) 및 전원 차단 기능이. 이 디바이스는 TI 독점 HotRod(WQFN-HR) 패키지로 제공되며, 고전류 경로의 인덕턴스를 낮추는 데 필요한 내부 본딩 와이어를 제거해 전류 상승 및 하강 시간을 단축한다. 

이 라이다 레이저 드라이버는 플래시 라이다, ToF 라이다, FMCW 라이다 등 다양한 라이다 아키텍처에 사용할 수 있다. 또한, 여러 개의 LMH13000 디바이스를 병렬로 연결해 레이저 구동에 필요한 전류량을 확보할 수 있고, 특히 플래시 라이다 시스템에서 효과적이다. 
TI는 LMH13000의 다른 출력 전류 옵션과 차량용 인증 버전을 2026년에 출시할 예정이다.






차량용 BAW 클록

새롭게 선보인 차량용 클록 디바이스는 ADAS 및 차내 인포테인먼트(IVI) 애플리케이션을 대상으로 하는 BAW 기술 기반의 클록 제품이다.
모든 클록 디바이스의 중심에는 클록을 생성하는 공진기(resonator)가 있다. BAW는 압전 변환을 이용해 기가헤르츠 주파수와 high-Q 공진을 생성하는 TI의 공진기 기술이며, 다른 IC와 함께 표준 플라스틱 패키지에 통합될 수 있다.

이명식 이사는 “BAW 기술의 주요 장점은 업계 최고의 지터 성능, 확장된 온도 범위와 고진동 환경에서의 높은 신뢰성, 간단한 설계와 더 작은 솔루션 크기(BOM), 더 간단한 제조 흐름과 확장 가능한 용량 등 기존 쿼츠(quartz) 기반 클록 기술 대비 더 많은 이점을 제공하면서도 자동차 요구사항에 매우 잘 부합한다”라고 말했다. 

TI의 BAW 기술의 장점을 활용한 새로운 클록 디바이스에는 저전력, 저 ppm, 고정 주파수 LVCMOS 오실레이터인 CDC6C-Q1을 비롯해 PCIe Gen 6 호환 레퍼런스리스(reference-less) 클록 생성기인 LMK3H0102-Q1, 5개의 출력을 제공하는 레퍼런스리스 클록 생성기인 LMK3C0105-Q1이 있다.

이명식 이사는 “CDC6C-Q1 오실레이터와 LMK3H0102-Q1, LMK3C0105-Q1 클록 생성기는 기존 쿼츠 기반 클록 대비 100배 향상된 신뢰성과 0.3의 고장률(Failure-in-Time, FIT; 작동 시간 10억 시간당 고장 난 디바이스 수)로, OEM이 시스템 수준의 자동차 안전 무결성 수준(ASIL)을 최대 ASIL-D까지 준수할 수 있도록 지원한다”라고 말했다. 

새로운 BAW 기반 클록 디바이스는 극한 환경에서도 높은 클록 정밀도와 복원력으로 ADAS 및 IVI 시스템과 같은 차세대 차량 서브시스템에서 더욱 안전한 작동과 고속 데이터 처리가 가능하다. 
예를 들어 IVI 시스템은 마이크로컨트롤러, 프로세서, USB, Wi-Fi, 오디오, SerDes, 이더넷 PHY와 같은 많은 구성 부품이 있는 복잡한 설계로, 모두 클록이 필요하다. 전통적으로 이러한 시스템은 개별 쿼츠 솔루션을 사용해 왔지만, 더 많은 카메라와 라이다, 레이다가 필요해지면서 인터페이스 수가 매우 빠르게 증가하고 있어 공간 문제가 발생하고 있다. 

이명식 이사는 “LMK3H0102-Q1과 LMK3C0105-Q1 클록 생성기를 사용하면, 하나의 클록으로 여러 부하(loads)를 구동하여 설계를 대폭 간소화할 수 있다”라고 말했다. 

TI에 따르면, 이를 통해 최대 15개의 개별 부품을 제거하고 공간을 최대 50% 더 절약할 수 있다. 

또 다른 기능으로는 전자파 간섭(EMI) 완화를 위해 CISPR 25, 클래스 5를 준수하는 확산 스펙트럼 제어(Spread Spectrum Control, SSC) 및 슬루율(slew-rate) 제어가 포함돼 있다. 또한, PCIe Gen 6에서 최대 34.5fs의 지터를 지원하며, 3ms 미만의 빠른 시작 시간(startup time)을 제공해 중요한 안전 시스템의 빠른 시스템 시작을 가능하게 한다.




IVI 클록 토폴로지: LMK3H0102-Q1과 LMK3C0105-Q1 클록 생성기를 활용함으로써 추가 외부 부품 없이 IVI 시스템을 더 간단하게 설계할 수 있다. 



레이다 센서

TI는 기존 AWR2944 플랫폼을 기반으로 RF 및 컴퓨팅 성능을 향상시킨 76~81GHz 대역의 AWR2944P 전방 및 코너 레이다 센서를 출시했다. 
TI의 밀리미터파(mmWave) 레이다 포트폴리오에 추가된 이 AWR2944P 고성능 레이다 SoC는 전방 및 코너 레이다의 수준을 한 단계 발전시켜 객체 감지를 위한 아날로그 프런트엔드와 프로세싱 기능을 통합했다.

주요 개선 사항으로는 신호 대 잡음비(SNR) 및 연산 기능 향상, 메모리 용량 확장, 마이크로컨트롤러와 디지털 신호 프로세서가 엣지 AI 애플리케이션용 머신러닝을 실행할 수 있도록 지원하는 통합 레이다 하드웨어 가속기 등이 있다.
AWR2944P는 TI의 45nm RFCMOS 기술을 기반으로 하여 RF 성능을 향상시키고 잡음 지수(noise figure)를 개선했다. 그 결과 최악의 조건에서도 SNR이 2.5dB 향상되고 감지 범위가 15% 더 확대됐다. 또한, 통합된 AI 하드웨어 가속기와 4.5MB의 온칩 RAM을 탑재해 컴퓨팅 성능을 30% 향상시켰으며, CAN-FD부터 기가비트 이더넷까지의 연결성을 지원한다. 

AWR2944P는 암호화 가속기, 장치 ID/키, 보안 부팅, 보안 소프트웨어 업데이트, 소프트웨어 IP 보호, 신뢰 실행 환경(trusted execution environment, TEE) 등 다양한 보안 기능도 갖추고 있다. 이 제품은 12×12mm 크기의 FCCSP 패키지로 제공된다. LMH13000, CDC6C-Q1, LMK3H0102-Q1, LMK3C0105-Q1, AWR2944P의 사전 생산 물량은 현재 TI.com에서 구매할 수 있다. 이들 각각의 디바이스는 평가 모듈(EVM)도 함께 제공된다.

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