자율주행과 첨단운전자보조시스템(ADAS)이 자동차 산업의 핵심 키워드로 자리 잡은 가운데, 이를 뒷받침하는 반도체 기술의 중요성이 그 어느 때보다 커지고 있다. 최근 자동차 제조사들은 분산형 전자제어장치(ECU) 구조에서 벗어나 중앙집중형 컴퓨팅 플랫폼을 채택하며 소프트웨어 정의 차량(SDV)으로의 전환을 가속화하고 있다. 이러한 변화의 중심에는 확장성과 성능을 동시에 갖춘 고성능 시스템온칩(SoC)이 있기 때문으로 나타났다.

텍사스 인스트루먼트(Texas Instruments)는 최근 ‘확장 가능한 고성능 SoC가 자율주행 차량의 미래인 이유’라는 Technical Article을 통해 차세대 자동차 설계를 위한 SoC를 소개했다.

자동차 산업은 이미 SAE 기준 자율주행 레벨 1과 2를 넘어 레벨 3 단계로 진입하고 있으며, 이는 단순한 운전자 보조를 넘어 조건부 자율주행을 가능하게 한다.

이를 구현하기 위해서는 방대한 센서 데이터 처리와 인공지능(AI) 연산을 실시간으로 수행할 수 있는 컴퓨팅 성능이 필수적이다.

중앙 컴퓨팅 아키텍처는 이러한 요구에 부합하며, 차량 전반의 기능을 하나의 고성능 플랫폼에서 통합 관리할 수 있도록 한다.

텍사스 인스트루먼트(TI)가 선보인 TDA5 계열 SoC는 이러한 흐름을 대표하는 사례다.

이 제품군은 이기종 컴퓨팅 구조를 기반으로 CPU, GPU, 신경망처리장치(NPU) 등 다양한 연산 블록을 하나의 칩에 통합했다.

특히 TI의 독자적인 C7™ 아키텍처 기반 NPU를 통해 10TOPS에서 최대 1,200TOPS에 이르는 확장 가능한 AI 성능을 제공하며, 전력 효율과 성능을 동시에 확보했다.

이는 적응형 크루즈 컨트롤과 같은 기본 ADAS 기능부터 조건부 자율주행까지 폭넓은 적용을 가능하게 한다.

안전성 역시 차세대 SoC 설계에서 빼놓을 수 없는 요소다.

TDA5 SoC는 하드웨어 기반의 교차 도메인 안전 아키텍처를 적용해 소프트웨어만으로는 구현하기 어려운 실시간 모니터링과 오류 감지를 지원한다.

최신 Armv9 코어의 락스텝(lockstep) 기능을 통해 ISO 26262에서 규정한 최고 안전 등급인 ASIL-D 충족을 목표로 설계됐다.

이는 자율주행 기능이 확대될수록 더욱 중요해지는 차량 안전 요구에 대응하기 위한 전략이다.

또 하나 주목할 점은 칩렛(chiplet) 대응 아키텍처다.

TDA5 계열은 UCIe 인터페이스를 지원해 향후 기능 확장이나 성능 향상을 위한 모듈형 설계를 가능하게 한다.

이는 자동차 제조사가 동일한 플랫폼을 기반으로 다양한 차급과 기능을 유연하게 구성할 수 있도록 돕는다.

결과적으로 프리미엄 차량에만 적용되던 첨단 자율주행 기능이 보급형 모델까지 확산되는 기반을 마련한다.

전문가들은 향후 10년 내 ADAS와 자율주행 기능이 선택 사양이 아닌 기본 사양으로 자리 잡을 것으로 전망한다.

고성능·고확장성 SoC는 이러한 변화를 가능하게 하는 핵심 기술로, 자동차 산업의 경쟁력을 좌우하는 요소가 될 것이다.

중앙 컴퓨팅과 소프트웨어 정의 차량이라는 패러다임 속에서, 확장 가능한 AI 성능과 안전성을 갖춘 SoC가 자율주행 시대를 앞당기고 있다.