차량용 반도체 업계가 첨단 공정을 도입하기 시작했다. 신뢰성이 없다며 이를 기피해왔던 이전과는 확연히 다른 모습이다.  속속 시장에 진입하는 IT기업에 맞서 점유율을 지키기 위한 차원으로 분석된다.

르네사스일렉트로닉스는 28나노(㎚) 플래시메모리 내장형 마이크로제어유닛(MCU) ‘RH850’ 및 ‘E2x’ 제품군에 대한 샘플링을 시작했다고 최근 EE타임즈와의 인터뷰에서 밝혔다. 양산은 2020년이 목표다.

자율주행 및 전기차 시스템에 적합한 제품군으로, 센싱 및 인지 기능을 하는 시스템온칩(SoC) ‘R-CAR’ 제품군에 이어 제품군을 확대했다.

이전까지 차량용 MCU는 각 부품에 탑재, 부품의 움직임만을 제어하는 비교적 단순한 역할을 했다. 때문에 성능 개선이나 전력 소모량 감소 등에 대한 수요가 적었고 공정 신뢰성도 낮다는 이유로 첨단 공정을 도입하지 않았다. 현재까지도 대부분의 차량용 MCU는 40나노, 90나노 공정을 쓴다.

하지만 자율주행에서는 중앙 시스템과 신호를 주고 받고, 상황에 따라 감지, 제동 및 조향 등의 역할을 한다. 이를 위해서는 대용량의 소프트웨어를 저장할 플래시메모리를 MCU에 내장, 무선(OTA) 업데이트를 통해 성능을 지속 개선해야한다.

문제는 MCU에 플래시메모리를 내장하면 구동전압이 커지고 셀이 복잡해진다는 점이었다. 르네사스는 이를 해소하기 위해 셀 구조에 대한 연구개발(R&D)에 주력해왔고, 첨단 공정을 도입해 전력 소모량을 줄였다.

▲르네사스일렉트로닉스의 28나노(㎚) 플래시메모리 내장형 마이크로제어유닛(MCU) ‘RH850’ 블록 다이어그램./르네사스

르네사스의 ‘RH850’ 및 ‘E2x’ MCU는 6개 코어에 최대 16MB의 플래시메모리를 내장했고 2개의 메모리 뱅크로 구분했다. 메모리 뱅크는 프로세서와 입출력장치 등의 연결장치가 독립적으로 정보를 저장, 활용할 수 있게 메모리를 여러 부분으로 분할한 것을 뜻한다.

TSMC의 28나노 저전력 하이케이메탈게이트(HKMG) 공정에서 생산된 이 제품은 임베디드 플래시 메모리(e-Flash) 기술로 르네사스가 독자 개발한 ‘SG MONOS(split-gate metal-oxide-nitride-oxide-silicon)’를 사용한다. 

이 기술을 활용하면 전력 소모량을 줄일 수 있고, 랜덤 읽기 속도도 120㎒ 이상을 달성할 수 있다. 인피니언의 16MB 플래시 메모리 내장형 MCU ‘아우릭스(Aurix)’보다 3배 빠르다.

르네사스는 TSMC에 90나노 MONOS e-Flash 기술도 라이선스했다. 40나노 MONOS e-Flash 기술은 차량용 반도체 외 제품에만 쓸 수 있도록 했고 28나노 MONOS 기술은 아무 곳에도 라이선스를 내주지 않을 계획이다. 14, 16나노 핀펫(FinFET) 공정에 대한 MONOS 기술도 연구개발 중이다.

보안 기능도 내장했다. 시스템이 자체적으로 테스트를 수행할 수 있는 ‘BIST’ 기능을 적용했고, 결함 감지 성능도 높였다. 

타다키 야마우치(Tadaaki Yamauchi) 르네사스 자동차 제어 솔루션 부장은 “메모리 뱅크 방식을 도입, 내장된 소프트웨어를 사용하는 동시에 OTA 업데이트를 할 수 있게 했다”며 “업데이트로 문제가 발생하면 이전 버전으로 복구할 수도 있다”고 말했다.