[메모리 테크 데이 2023] 소프트웨어 중심 자동차 산업의 미래

일반적으로 높은 가치 대비 저렴한 가격을 선호하는 것 외에 메모리 용량과 작동 속도를 높이는 요인에는 어떤 것이 있을까? 자동차 산업에서는 바로 소프트웨어 정의 차량을 위한 컴퓨팅 인프라다. 다른 분야에서는 그저 “있으면 좋은” 정도로 여겨질 수 있는 기술들이 자동차 산업에서는 반드시 필요한 고급 기술이기 때문이다.

 

소프트웨어 자체만 보더라도 오늘날의 차량은 수억 개의 코드를 필요로 한다. 자율 주행 기능, 업그레이드 가능한 인포테인먼트, 확장된 OTA(Over-the-Air) 업데이트 메커니즘이 도입되면서 코드 수는 빠르게 수십억 개에 달하게 된다. 이제 여기에 새롭게 추가될 애플리케이션의 저장 공간까지 생각하면, 메모리 용량과 대역폭 향상에 대한 긴급성이 명백해 진다.

 

중앙 집중형 컴퓨팅 아키텍처로의 전환과 제조업체들이 전체 소프트웨어 스택을 내부에서 제어하고 지적재산(IP)의 소유를 목표로 하는 수직적 통합 모델을 지향하는 움직임은 적지만 더 강력한 프로세서로 공유 메모리와 스토리지에 접근하게 될 것이라는 것을 뜻한다.

 

이러한 트렌드가 하드웨어로 구현되면 필연적으로 다음과 같은 요소들이 필요하게 될 것이다.

 

1.더 넓고 높은 대역폭의 메모리 버스

2.여러 애플리케이션에서 사용할 수 있는 안전한 가상화 공간 제공

3.고객마다 '재창조'하지 않고도 제품을 차별화할 수 있는 유연한 칩 패키징 모델

4.확장 및 맞춤화를 위해 손쉽게 부착 가능한 스토리지

 

이보다 더 중요한 것은 품질 관리이다. 구성 요소가 적고 중앙 집중 운영되기 때문에 단 한 곳에서 장애가 발생해도 그 영향은 치명적일 수 있다. 새로운 설계, 검증 및 테스트 방법론으로 비용을 절감은 물론 생명과 직결되는 품질 관리를 제공한다.

 

발표자들은 소프트웨어 정의 차량의 자율 주행 및 중앙 컴퓨팅 아키텍처 통합에 대한 인사이트를 제공하고, 삼성의 메모리 솔루션이 어떻게 자동차 산업의 혁신을 주도하고 있는지를 보여준다.

 

세션 초반에 미주법인 마케팅 도노반 황(Donovan Hwang)은 차세대 지능형 모빌리티 아키텍처와 트렌드에 대한 개요를 설명했다. 그의 발표는 핵심 동력에 초점을 맞췄다.

 

1.반도체에서 자동차 분야는 가장 성장하는 시장으로 현재 일반 차량에 탑재되는 약 1,000개의 칩은 조만간 세 배로 늘어날 것으로 예상

2.수직적 통합이란 제조업체가 핵심 요소에 대한 공급망을 자체적으로 구축하는 것을 의미

3.현재 분산형 ECU(Electronic Control Unit)에서 군집 도메인 및 영역 중심 모델로의 아키텍처 전환은 소프트웨어 처리 방식에 급격한 변화를 가져오며 소프트웨어 중심 모델로 이어질 것

 

수직 통합 트렌드의 일환으로 소프트웨어 중심 개발이 내부화 되는 것이 아래와 같은 합리적인 이유로 중요한 요소로 떠오르고 있다.

 

1.자동차는 코드로 작동하며, 현재 필요한 약 1억 5천만 줄의 코드는 자율 주행 차량의 경우 50억 줄을 넘어설 것

2.OTA(Over-the-Air) 업데이트는 100개 언어로 된 150개의 소프트웨어 모듈로 인해 이미 어려운 상황

3.외부 업체로부터 IP 라이선스를 받은 모듈의 경우 OTA 업데이트를 활성화하는 것이 상당히 까다로워질 것

 

중앙 집중형 소프트웨어 모델로 전환하는 것은 향후 확장을 관리하는 데 핵심이 되겠지만, 현재와 같이 분산되고 아웃소싱이 많으며 대부분 주먹구구식으로 진행되는 소프트웨어 접근 방식으로는 실현하기 매우 어려울 것이다.

 

하지만 이에 성공하면 소프트웨어 업그레이드와 애플리케이션에 사용할 수 있는 범용 OTA 소프트웨어 다운로드 및 설치 인프라가 갖춰지게 된다. 휴대폰과 마찬가지로 자동차도 앱 스토어 및 기능 업그레이드를 통한 애프터서비스 수익이 크게 증가할 것으로 예상된다

미주법인 상품기획 로히트 볼라(Rohit Bhola)는 차세대 지능형 모빌리티 아키텍처의 솔루션에 대해 자세히 설명하며, 현재의 일반적인 메모리 기술 옵션들과 자율 주행 기능이 보편화되면 필요하게 될 고용량 솔루션을 대조했다.

 

차량용 애플리케이션의 DRAM 수요 증가에 대응하기 위해

1.지금의 X32 LPDDR4X 4.266Gbps는 x64 LPDDR5X 8.5Gbps로 전환될 예정

2.더 많은 자율 주행 기능이 도입됨에 따라 LPDDR5X 8.5Gbps, GDDR6 12Gbps, GDDR7 32Gbps(핀당)는 필수 메모리 대역폭을 제공하는 기본 기술이 될 것

3.완전 자율 주행이 실현되는 미래에는 고대역폭 메모리(HBM, 3D 적층형 DRAM)로의 전환이 타당할 수 있음

 

미래의 자동차 요구사항을 충족하기 위해 진화하는 NAND

1.현재 솔루션인 eMMC는 견고한 기반을 제공

2.최고의 성능 구성을 위해 삼성은 자동차용 탈착식 SSD를 출시 예정

3.주어진 용량 내에서 스토리지 효율성을 높이기 위해 삼성은 CMM-HC(CXL Memory Module - Hybrid Compute) 데이터 압축 솔루션을 제공

유니버설 칩렛 인터커넥트(UCIe 칩 간 인터페이스)와 같은 새로운 칩 패키징 기술은 미래의 메모리 속도/용량/구성 솔루션을 훨씬 더 빠르게 구현할 수 있는 원동력이 될 것이다.

 

다음 세션에서 품질총괄 황유철 마스터는 자동차 업계의 까다로운 요구 사항을 충족하기 위한 테스트 및 품질 관리의 중요성과 고객 서비스 대응에 대한 강화된 관리 감독에 대해 설명했다.

 

일반적인 상업용 제품의 고장률이 100ppm인 데 비해 자동차 부문의 고장률은 전체 제품 수명 기간 동안 1ppm이라는 놀라운 수치를 목표로 한다. 이를 달성하기 위해 삼성은 자동차 등급 인증 요건을 충족하고 자동차 범위의 전압 및 극한 온도에서 번인(Burn-in)을 수행해야 했다. 하지만 삼성의 혁신은 다음과 같은 프로그램을 통해 이러한 기본 요구 사항을 훨씬 뛰어 넘었다.

1.새로운 세대마다 개발 주기 초기에 탐지 방법론을 도입하는 "원점 회귀(Shift left)" 전략을 사용하여 검증을 개선

2.일반적인 AEC-Q100 테스트를 넘어 테스트 기간을 두 배로 늘리고 표시 전류 흐름 수준, 내식성, 충격 및 진동 내구성 등의 측면에 대한 신뢰성 테스트를 추가

3.반품된 부품의 고장 분석을 위해 숙련된 수석 엔지니어 그룹을 구성하여 고장 근본 원인을 신속하게 파악하고 2주 이내에 FA 보고서를 제공

4.매일 팹(Fab)의 성능을 재평가하고 “우수한” 품질에 미치지 못하는 부품은 자동차 제품 흐름에서 제외되도록 하여 최고의 팹 결과물 중에서만 제품을 선택

 

이러한 방법론은 삼성의 핵심 차별화 요소이며, 심층적인 프레젠테이션을 통해 삼성이 이 분야의 리더인 이유를 확인할 수 있었다.

https://semiconductor.samsung.com/kr/news-events/tech-blog/provisioning-a-software-centric-automotive-future/

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