자동차 하드웨어의 모듈화 조금 알기

뉴스를 빠르고 유익하게 소비하기 No. 11

NXP, 반도체 수급난에도 TSMC 핀펫 공정으로 車반도체 양산이라는 제목의 기사를 보고 나랑은 동떨어진 기사로 보았다. 나는 커머스쪽의 IT이나 중국시장을 도메인으로 하는 사람이다. 그런데 혹시나 하고 조금 훑어 보다가 흥미로운 사항을 발견했다.

차량용 반도체 표현 중에서 네트워크 프로세서와 레이더 프로세서라는 표현이다.

NXP는 컴퓨텍스 2021에서 “TSMC의 16나노미터 핀펫 공정기술을 통해 차량용 네트워크 프로세서와 레이더 프로세서를 양산할 것”이라고 전했다. 이를 통해 차량용 반도체의 성능과 전력효율성을 높여 차세대 자동차 시장을 공략할 전망이다.

마치 CPU와 GPU 구분처럼 들렸다. 모바일 폰에 마이크로 프로세서가 들어가면서 모뎀에 해당하는 반도체가 생기는 것도 신선했는데, 비슷한 진화가 차량에서 벌어지고 있는 것이다.

반도체 집적도 전쟁의 서막

뒤이어 또 흥미로운 내용이 나타났다.

차량용 반도체는 일반적으로 28~40나노 공정에서 생산된다. 따라서 첨단 공정 시설을 갖추지 않은 파운드리(반도체 위탁생산) 업체에서도 차량용 반도체를 생산할 수 있었다. 하지만 이제는 자동차 한 대에 탑재되는 기술이 다양해지고 있다. 그만큼 반도체의 구조도 복잡해지고 있는 상황이다.

컴퓨터가 핸드폰으로 바뀌면서 벌어지는 집적도 향상이 업계에서는 비약적으로 일어났으리라. 하드웨어 제조쪽에 몸담은 적이 없어 간접 경험으로만 짐작하는 것이지만. 자동차는 상대적으로 공간이 넓으니 지금 당장의 효과는 크지 않겠지만 결국 집적도가 늘어나면 여기서 파생되는 다른 효과들이 혁신을 낳을 것이다.

자동차 하드웨어의 모듈화

또 아래 내용을 보니 부품 자체의 집적도 있지만, 입체적인 배치를 다루고 있다. 결국 자동차로 조립을 해야 하고, 그렇게 되면 3차원 공간에서의 조립 혹은 통합을 고려한 설계와 구현이 필요하다.

NXP가 선택한 공정은 TSMC의 핀펫 기술이다. 핀펫 기술이란 노드 배치 시 공간 효율성을 확보하기 위해 3D 구조로 각 부품을 배치하는 공정을 말한다. 기존 2D 구조로 평면에 모든 부품을 배치하던 것에 비해 공간 효율성을 확보해, 더 높은 밀도의 칩을 생산할 수 있다. 이 핀펫 기술을 삼성전자는 14나노부터, TSMC는 16나노부터 탑재하고 있다.

기타 자세한 사항은 (미지의 영역이라) 패스했지만, 마치 컴퓨터가 모듈화를 거쳐 슬림하게 바뀔 수 있는 전기를 마련한 것과 같은 혁신을 자동차 업계도 실현하겠구나 싶었다.

통합 파워트레인 시도

마침 이런 생각을 기록하던 때에 다른 성격의 기사인 통합 파워트레인으로 전기차 50% 다운사이징 가능하다 에서도 모듈화의 조짐이 보였다. 전기차의 중추 부품으로 보이는 파워트레인(아래 그림)에 대해서도 혁신을 시도하는 기업이 있다.

기사에서 해당 기업은 이렇게 주장한다.

TI 통합 파워트레인 시스템의 장점은 중복되는 부품 수를 줄이고 특정 영역에 신기술(Gan FET) 등을 도입해 파워트레인의 크기를 줄일 수 있다는 것이다.

디테일을 무시하고 컴퓨터의 발전사에 빗대어 보면 마치 데스크톱 컴퓨터 내부가 모듈화 되던 시절의 메인보드의 변화와 유사한 인상을 준다. 기사의 이미지는 외관상으로도 훨씬 간결해진 듯이 보인다.