[디지털데일리 김문기 기자] 차세대 전기차는 새로운 형태의 메모리를 달고 달린다.

과거 디바이스와 달리 전기차는 최악의 상황을 방지하기 위한 안정성이 무엇보다 담보돼야 한다. 이 안정성을 확보하기 위해서는 실시간으로 각종 상황에 민첩한 대응이 필수다. 즉, 전기차 곳곳의 안정장치 구동을 위해서 컨트롤러 자체가 빠르게 명령을 꺼내 하달할 수 있어야 한다. 인피니언이 새로운 형태의 플래시 메모리를 고객사 요구에 맞게 설계한 이유가 여기에 있다.

라이너스 웡 인피니언 테크놀로지스 플래시 솔루션 프로덕트 매니지먼트 디렉터는 9일 잠실 롯데호텔에서 열린 인피니언 행사장에서 “전체적으로 미래 자동차는 계속해서 진화하며, 소프트웨어가 내재된 아키텍처를 만들어내고 이를 정의하는 작업이 이뤄진다”라며, “시스템 자체의 변화가 불가피한데, 그 시스템을 이루는 핵심 중 하나가 바로 메모리다”라고 강조했다.

이어, “성능 개선을 위한 시스템 진화 역시 불가피한데, 기존 노어 플래시가 이를 뒷받침하는데 충분하지 않다”고 덧붙였다.

◆ 프로세서 고도화에 따른 맞춤형 메모리 니즈

안전성, 신뢰성과 함께 인텔리전스, 연결성, 복잡성에 대한 요구사항이 증가함에 따라 차세대 자동차는 첨단 제조 공정에서 개발된 최첨단 멀티 코어 프로세서의 의존도가 높아지고 있다. 고밀도 임베디드 비휘발성 메모리는 이 같은 첨단 노드에서 실행 가능한 비용 옵션이 더 이상 아니며, 시스템 설계자는 코드 스토리지를 위해 외부 노어(NOR) 사용을 고려해야 한다. 그러나 이처럼 복잡한 구조의 실시간 오토모티브 프로세서는 현재 시중에 나온 메모리보다 높은 성능을 요구한다.

이를테면 기존 자동차에 장착된 프로세서의 경우 임베디드 형태로 안착된다. 프로세서 내 플래시 메모리가 내장된다. 플래시 메모리의 경우 낸드 보다는 노어 플래시 메모리 선택이 보다 각광 받았다. 낸드 플래시는 용량을 늘리거나 쓰기 속도가 빠르다는 장점이 있으나 읽기 속도가 느리다는 단점을 갖고 있다. 이와 달리 노어 플래시는 용량을 높이거나 쓰기 속도는 느리지만 읽는 속도는 빠르다. 실시간 안정성을 확보해야 하는 자동차의 경우 빠르게 명령어를 꺼내 안전장치를 구동시켜야 하기에 낸드보다는 노어 플래시에 대한 선택폭이 넓었다.

가령, 사고가 발생했을 때 그 순간 에어백이 터져 운전자를 보호해야 한다고 가정한다면 낸드 플래시의 경우 에어백 작동 명령어를 찾기 위해 순차적으로 셀을 뒤져 찾아낸다. 노어 플래시는 셀 단위로 랜덤하게 접근할 수 있기 때문에 주소만 적혀 있다면 에어백 작동 명령어를 바로 꺼낼 수 있다. 이 차이가 1초도 아닌 마이크로 단위로 접근해야 하기 때문에 그만큰 안정성을 담보할 수 있는 쪽으로 기운 셈이다.

다만, 전기차에 요구하는 사항이 많아지면 많아질수록 프로세서의 규모도 커지고, 차량의 물리적 한계로 인해 이 프로세서는 보다 집적화를 놓이면서 미세공정화되는 경향이 갖게 됐다. 이에 따라 플래시 메모리를 내재할 수 있는 공간이 점차 사라지면서 외부로 나올 수밖에 없게 됐다는 설명이다. 다만, 외부로 나온 메모리 역시도 보다 빠르게 다양한 기능들을 섭렵해야 하기 때문에 자체적인 성능 역시도 키워야 한다는 과제를 안게 됐다.

◆ 고객사 먼저 요구…X1 LPDDR 지속 확장 예고

이에 대한 대안으로 인피니언은 새로운 형태의 플래시 메모리를 고안했다. 기존 노어 플래시 메모리의 장점을 가져오면서도 시장에서 인정받는 D램의 LPDDR 인터페이스를 가져와 이를 조합했다. 인피니언이 내놓은 ‘셈퍼(SEMPER) X1’을 업계 최초 ‘LPDDR 플래시 메모리’라 명명한 이유가 여기에 있다. 전기차의 안정성을 확보할 수 있는 기반을 내놓은 셈이다.

DDR(Double Data Rate) 지난 1990년말 국제표준화 기구인 JEDEC이 새롭게 채택한 고속 메모리 기술이다. 클럭 주파수를 높이는 방식으로 데이터 처리량을 늘렸다. 여기에 소비전력을 최소화할 수 있는 방식으로 ‘LPDDR’이 고안됐다. 스마트폰이나 태블릿 등에 쓰이는 D램은 ‘LPDDR’ 인터페이스를 적용하고 있다.

노어 플래시 메모리의 장점과 D램의 DDR 인터페이스 조합으로 ‘셈퍼 X1'은 기존 노어 플래시 메모리 대비 8배 향상된 성능을 발휘하며 랜덤 읽기 트랜잭션은 20배 빨라졌다. 소프트웨어 정의 차량에서 해당 메모리를 사용하면 향상된 안전성과 아키텍처 유연성을 갖춘 첨단 기능을 구현할 수 있다.

웡 디렉터는 “LPDDR 인터페이스는 오랫동안 진화된 성능을 가지고 있으며 무엇보다 확장이 가능하다”라며, “기존 xSPI의 경우 LVCMOS 기반이었으나 LPDDR은 LVSTL 기반으로 보다 진화될 수 있다”고 말했다.

무엇보다 인피니언의 이번 셈퍼 X1 개발은 완성차 업체의 요구로 시작됐다. 대체적으로 티어별로 공급망이 구성되는 방식을 벗어나 전체 공급망이 일원화돼 움직였다. 수직계열화가 아닌 완성차 업체를 중심으로 수평계열화된 상태로 개발이 이뤄진 사례다.

현재는 샘플링 상태다. 국내서는 현대차가 빠르면 오는 2024년 내놓을 차세대 전기차에 셈퍼 X1을 적용한다. 테슬라 등 해외 완성차 업체들 역시 참여한 것으로 알려졌다. 전반적인 상용화 역시 2024년을 가리키고 있다. 40나노공정 기반으로 대만 UMC 파운드리를 통해 생산된다.

인피니언은 이 수요에 맞춰 초당 3.2GB 속도로 작동하는 LPDDR4 인터페이스와 멀티 뱅크 아키텍처를 갖춘 차세대 메모리를 개발한 셈이다. 셈퍼 X1은 도메인 및 존 컨트롤러의 성능과 밀도 요구사항을 충족시킨다. ISO26262 ASIL-B 규격을 준수하며 고급 오류 수정 및 다양한 안전 기능을 제공한다.


한편, 웡 매니저는 전기차에 대응하는 새로운 형태의 플래시 메모리로 기존 낸드 플래시 또는 D램 시장과 겹치지 않는 기타 시장을 공략하겠다고 말했다. D램, 낸드 플래시와 셈퍼 X1의 용도가 다르기 때문에 시장에서 경쟁 자체가 성립되지 않는다는 것. 다만, 기존 노어 플래시 기업들과의 경쟁을 지속된다.

그는 “전세계 외장 메모리 시자장의 97% 가량을 D램과 낸드플래시가 점유하고 있으며, 그 이외 시장을 노어 플래시 등이 차지하고 있다. 셈퍼 X1은 이 시장에 진입한 것”이라며, “아주 작은 포션이기는 하나 그 규모가 60억달러 수준으로 결코 작지 않다”고 강조했다.