자동차 산업에 IT(정보기술)가 급속히 융·복합되는 컨버전스 시대가 열리고 있다. 이에 따라 차량용 전자부품 시장은 폭발적으로 증가하는 추세다. 특히 자동차용 에어백 시스템이 점점 정밀해지고 충돌 감지에 필요한 센서가 더 많아짐에 따라, 자동차 제조사들은 승객의 안전을 강화하는 동시에 비용을 절감해야 하는 상황에 직면하고 있다.

자동차 에어백 기술에 사용되는 분산형 시스템 인터페이스(DSI) 칩

자료제공│프리스케일 반도체 코리아

 자동차 산업이 메카트로닉스에서 일렉트로닉스로 변화하고 있다. BMW나 메르세데스 벤츠에 애플의 MP3플레이어 ‘아이팟(iPod)’을 실내 스피커로 들을 수 있는 오디오 연결시스템이 내장되는 등 자동차 산업에 IT(정보기술)가 급속히 융·복합되는 컨버전스 시대가 열리고 있다. 이에 따라 차량용 전자부품 시장은 폭발적으로 증가하는 추세다.

자동차 산업, IT 컨버전스 시대 돌입

 최근 세계 자동차시장이 부진을 보이고 있지만, 자동차 내부를 들여다 보면 BRICs와 같은 신 성장분야인 자동차용 반도체가 있다. 1980년대까지만 해도 전체 차량가격의 1%에도 미치지 못하였던 자동차용 반도체를 비롯한 전자부품은 2000년대에 들어 그 비중이 20% 가까이 증가했으며 2015년에는 이 비율이 40%까지 증가할 것으로 전망되고 있다.

 현재 자동차 1대에 들어가는 반도체는 대략 250개 정도인데, 이것이 2010년에는 400개로 늘어날 전망이다. 시장조사기관 스트레티지 애널리틱스(Strategy Analytics)에 따르면 2005년 130억 달러 규모의 시장이 2010년에는 192억 달러 시장, 2015년에는 450 달러 시장으로 증가하는 것으로 연평균 8%의 높은 성장률을 전망하고 있다.

자동차에 사용되는 다양한 반도체

 ‘크루즈 컨트롤’, ‘차선이탈 경고 시스템’, ‘ABS 브레이크’, ‘에어백’, ‘원격 열림 및 잠금장치’, ‘카 스테레오’, ‘에어컨’, ‘운전석 앞의 각종 계기장치’, ‘핸들’, ‘조명’ 등 자동차에서 반도체의 쓰임은 이루 헤아릴 수 없을 정도로 많다. 실제로 폴크스바겐의 ‘페이톤’은 장착된 전자부품 수가 총 1만 1136개에 달할 정도다. 엔진 컨트롤을 담당하는 전자제어장치의 갯수만 해도 60개가 넘는다.

자동차 각 부분별 전자부품 비율

 이렇게 자동차용 반도체 시장의 빠른 성장에는 ‘달리는 digital gadget’을 원하는 자동차에 대한 소비자의 요구와 정부 규제에 대응하는 과정에서 반도체 사용이 급증하고 있는데 이유가 있다. 최근에는 항공기에 사용되는 고도의 전자기술을 자동차에 적용하는 등 자동차의 IT화는 앞으로도 지속될 전망이다. 또한 텔레매틱스(교통정보 시스템), 하이브리드카와 연료전지차 등 차세대 기술은 그 기반이 전자·정보통신 기술이어서 자동차용 반도체의 수요는 더욱 확대될 전망이다.

정밀해지는 에어백 시스템

 최근 자동차용 에어백 시스템이 점점 정밀해지고 충돌 감지에 필요한 센서가 더 많아짐에 따라, 자동차 제조사들은 승객의 안전을 강화하는 동시에 비용을 절감해야 하는 상황에 직면하고 있다. 프리스케일 반도체는 새로운 차량에 충돌 센서가 점점 늘어날 것으로 예상되는 시장 요구에 발맞춰 강력한 초고속 통신이 가능한 차세대 세이프티 버스 인터페이스 제품을 개발했다.

 프리스케일 MC33781 마스터(mater) 인터페이스 제품과 원격 감지용 MC33784 슬레이브(slave) 인터페이스 제품은 에어백 제조업체가 더 많은 충돌 센서를 추가하면서도 시스템 비용을 절감하고 시스템의 잡음 내구성을 강화하도록 지원하는 솔루션이다. 두 제품은 널리 도입된 분산형 시스템 인터페이스(Distributed Systems Interface) 규격을 사용하는 에어백 세이프티 시스템용 제품으로, 원격 위치에 배치된 압력, 가속도, 탑승, 안전벨트 착용 센서를 주 에어백 전자 제어 장치에 연결하는 역할을 한다.

 “더 작고 연비가 높은 차량이 주목 받는 추세에 따라 안전 기능들에 대한 관심 또한 계속 늘어날 것이다. 이런 강화된 시스템을 구현하는 데 필요한 비용과 복잡성을 최소화하고자 DSI와 같은 애플리케이션(application)에 최적화된 프로토콜(protocol)을 채택하는 자동차 OEM 업체와 부품 업체가 증가하고 있다.

 우리는 2014년까지 자동차 전자 네트워크에 연결되는 노드(node)가 모든 분야에 걸쳐 연간 2억개에 달할 것으로 예상하고 있다. 프리스케일은 자동차 업계의 주요 IC 공급업체로서 이러한 자동차 네트워크 시장의 성장에 힘입어 현재와 미래 에어백 시스템에 대한 설계자의 요구를 충족시킬 수 있는 확고한 입지를 갖추고 있다”라고 스트래티지 애널리틱스(Strategy Analytics)의 국제 자동차 분야 담당자인 크리스 웨버(Chris Webber) 부사장이 말했다.

 
분산형 시스템 인터페이스(DSI) 프로토콜

 프리스케일과 TRW가 개발한 분산형 시스템 인터페이스(DSI) 프로토콜은 최고의 자동차 세이프티 버스이다. DSI 프로토콜은 지점간(point-to-point), 병렬, 직렬 연결(daisy chain) 네트워크를 지원한다. DSI는 TRW와 덴소(DENSO Corporation)를 비롯한 세계 정상급의 보조안전장치(SRS) 에어백 제조사에서 채택하고 있으며, DSI 호환 제품은 지난 수 년간 생산되어 왔다.

 또한 열 곳 이상의 자동차 OEM 업체가 자사 자동차에 DSI 기반 시스템을 장착해 왔다. 덴소의 미츠히코 마세기(Mitsuhiko Masegi) 총책임은 “그동안 무수히 많은 에어백 모듈에 DSI 기반의 제품을 사용해왔으며 이 제품에 대한 수요는 안전 및 향상된 에어백 시스템에 대한 필수조건들을 만족시키기 위해 점점 증가할 것”이라며 “에어백 분야를 위한 프리스케일의 새로운 제품들은 시장 수요 뿐만 아니라 높은 성능과 기능성이라는 향후 에어백의 필요조건까지도 만족시킬 것이다. 우리는 프리스케일이 차량용 반도체 분야의 리더로써 자동차를 안전하게 하는 다양한 솔루션을 지속적으로 개발하기를 기대한다”고 언급했다.

 12개의 주요 자동차 OEM 업체들은 DSI 기반의 시스템들을 자사의 차량에 탑재하고 있다. 주요 에어백 시스템 업계 고객과 공동으로 개발한 최신 MC33781 및 MC33784 제품은 차세대 DSI 버전 2.02 프로토콜을 지원한다.

 “DSI 세이프티 버스는 안정적이며 널리 도입된 공개 세이프티 버스 표준을 통해 에어백 제조사들이 비용을 절감하고 개발 기간을 단축하도록 지원한다. 프리스케일의 최신 DSI 기반 제품은 자동차 제조사들이 차량의 에어백 시스템에 센서를 추가하는데 드는 비용을 절감하도록 지원하는 동시에, 탁월한 EMI 성능과 안정성을 제공한다”라고 프리스케일 아날로그 및 복합 신호 제품 사업부의 총책임자인 아만 나가비(Arman Naghavi) 상무가 말했다.

 프리스케일 SMARTMOS^®8 기술로 제조되는 프리스케일의 최신 DSI 인터페이스 제품은 더욱 저렴한 채널당 비용으로 더 많은 채널을 제공하며, 개선된 전자기파 간섭(EMI) 특성과 더 높은 최고 버스 속도를 제공한다. 4 채널 MC33781 마스터 인터페이스 제품은 최고 200kpbs의 데이터 전송 속도를 지원한다. 각 MC33784 슬레이브 제품은 10비트 아날로그 입력 2개와 로직 입력 또는 출력 3개로 구성된다.

 DSI 제품군은 차동 방식으로 작동하여 EMI를 줄이는 동시에 안정성을 높이고, 시스템 내의 단락을 감지할 수 있도록 설계되었다. 또한 다양한 주파수에 걸쳐 에너지를 분산하는 주파수 분산 기능을 채택하여 단일 주파수에 집중되는 에너지를 낮춤으로써 간섭을 더욱 줄여준다.