SDV 시대의 HPC를 위한 고성능 SoC
소프트웨어 정의 차량(SDV, Software-Defined Vehicle) 시대가 도래하면서 자동차 산업은 기존의 기계 중심 설계에서 소프트웨어와 컴퓨팅 파워에 의존하는 새로운 패러다임으로 전환되고 있다. 이러한 변화의 핵심에는 고성능 컴퓨팅(HPC, High-Performance Computing)이 자리 잡고 있으며, HPC를 가능하게 하는 중요한 요소 중 하나가 바로 고성능 시스템 온 칩(SoC, System on Chip)이다. 이번 글에서는 SDV 시대에 HPC에서 활용 가능한 고성능 SoC의 특징과 대표적인 예시를 살펴본다.
SDV와 자동차 아키텍처의 진화
SDV와 자동차 아키텍처의 진화 전통적인 자동차는 수십 개의 분산된 ECU(Electronic Control Units)로 구성되어 있었다. 각 ECU는 특정 기능을 담당하는 독립적인 시스템으로 설계되었으며, 이로 인해 복잡성과 무게가 증가하는 문제가 있었다. 그러나 SDV 시대에는 이러한 분산 아키텍처에서 중앙집중식 컴퓨팅 아키텍처로 전환되고 있다. 최신 SDV는 다음과 같은 특징을 가지고 있고 이러한 기능을 지원하기 위해서는 강력한 SoC가 필수적이다.
- 통합된 고성능 컴퓨팅 플랫폼
- OTA(Over-The-Air) 업데이트를 통한 소프트웨어 지속적 개선
- AI 및 딥러닝 기반의 자율주행 기능
- 개인화된 사용자 경험과 인포테인먼트 시스템
- 클라우드 연결 및 데이터 분석 기능
IVI와 ADAS의 통합: 차세대 차량 아키텍처
위의 그림은 BMW의 노이어 클라세에 적용될 하드웨어와 소프트웨어 기술 스택이다. BMW는 크게 4가지 도메인 (BODY&COMFORT, INFOTAINMENT, AUTOMATED DRIVING, DRIVING)으로 나눈 것을 볼 수 있다. 이 이야기는 4개의 고성능 SoC를 분리하여 가지고 ECU도 분리될 가능성이 크다는 것을 의미한다.
현재 나온 SoC 성능이 모든 가능을 하나의 SoC로 대체할 수 없다는 의미이기도 하다. 하지만 SoC의 성능이 지속적으로 발전하고 자동차 회사에서는 비용 절감을 위해서라도 더 적은 수의 SoC를 사용하고 싶어한다.
이를 위해서는 하드웨어 성능 뿐만이 아니라 소프트웨어적으로도 다음과 같이 많은 난관이 여전히 존재한다.
- 가상화 지원: 하드웨어 지원 가상화로 다양한 운영체제 동시 실행
- 기능적 분리: 안전 중요 워크로드와 비안전 워크로드 간의 하드웨어 분리 통합
- 컴퓨팅 리소스: CPU, GPU, NPU 등 공유 리소스로 두 시스템 지원
- 확장된 I/O 기능: 다양한 센서, 디스플레이, 네트워크 인터페이스 지원
- 보안 기능: 다양한 보안 수준을 가진 시스템 간의 안전한 통신
많은 고민을 하고 있고 통합을 하려고 하는 것중에 하나가 가장 컴퓨팅 자원을 많이 사용하는 인포테인먼트와 ADAS 기능이다. 여전히 하나의 SoC로도 인포테인먼트를 커버하기도 벅한 경우가 많다. 하지만 이 둘을 통합할 경우 많은 경제적 비용 효과가 있기 때문에 고민을 하고 있기도 하다. 물론 자율주행 레벨 L2+나 L3 이상을 하기에는 너무 벅차서 L2 정도까지 고려하고 있는 자동차 회사들도 많이 있다.
테슬라 IVI와 FSD의 SoC
테슬라도 FSD (ADAS)와 IVI의 SoC를 여전히 다르게 사용하고 있다. 물론 이를 통합하여 하나의 ECU로 만들고 있다. 여러 그림을 찾아가 잘 정리되어 있는 것 같아서 한번 붙여보았다. https://www.autopilotreview.com/tesla-hardware-4-rolling-out-to-new-vehicles/ 기사에 보면 FSD SoC에 대한 성능 비교도 나오니 관심이 있으면 한번 보기 바란다.
주요 SoC 제조사 및 솔루션
퀄컴 (Qualcomm), 엔비디아 (NVIDIA), 삼성전자, 인텔 (Intel), AMD 정도가 생각난다. 그중에서도 퀄컴이 가장 많이 앞서 나가고 있는 상황으로 판단된다. 엔비디아는 주로 자율주행에 집중을 하고 있는 것으로 보인다. 다른 SoC 업체들은 아직 자동차 분야에 진입을 잘 했다고 보기 어렵다.
가장 앞서가고 있는 퀄컴의 SoC 포토폴리오를 보면 Snapdragon Ride Flex를 가지고 인포테인먼트와 ADAS 모두 지원하려고 하고 있고 보쉬 (Bosch), LG전자, 현대모비스 등의 공급업체들과 협업을 하고 있다고 발표를 했고 지난 CES에서도 데모 수준으로 보여주었다.
르네사스와 혼다도 함께 협업하여 AI 및 단일 SoC 로 여러 도메인의 SoC를 대체하도록 이번 CES 2025에서 발표를 했다. 이처럼 하나의 SoC로 대응하는 것은 미래의 방향성이고 여기에 어떻게 소프트웨어적으로 Safety 관련된 것을 잘 분리해서 대응할지가 또 하나의 큰 관심사이다.
정리
ECU 통합은 앞으로의 방향성이고 현재 SoC 성능 한계와 소프트웨어 한계로 인해 단번에 그 목표를 달성하지 못한다. 하지만 점차 SoC 성능이 개선되고 소프트웨어적으로 Safety를 고려한 Mixed Criticality에 대한 개념이 점점 현실화 되가면 궁극적으로 몇개 (최종 목표는 하나지만... 과연)의 HPC로 갈 수 있을 것이다.
단계적으로 Entry/Mid 급 모델에 L2, 최대 L2+ (일부 기능)정도를 지원하는 범위내에서 인포테인먼트와 ADAS 가 통합될 수 있을 것으로 기대한다.
여러 SoC 업체들이 있고 그중에 단연 퀄컴이 이 부분에서는 앞서나가는 것처럼 보인다. 지금 회사내에서도 다양한 공급업체의 솔루션을 검토하고 이미 많은 것들을 내부적으로 실험 또는 제품 단계로 진행을 하고 있다. 최근 몇년간 양산 경험을 했고, 앞으로 몇년간은 중장기적인 방향을 위한 업무를 경험할 예정이다. 물론 양산도 조금씩 지원을 해야할 듯 하다.
독일 경제가 어렵다고 하고 특히 자동차 산업이 어렵다고 하지만 위에서 이야기한 것처럼 앞으로 소프트웨어 쪽에서 할일들을 어마무시하게 많다. 명퇴, 보상패키지 등에 대한 이야기가 솔솔 들리고, 독일 내 다른 회사 lay off에 관련된 이야기가 많이 들리지만 여전히 자동차 산업에서 소프트웨어 인력은 필요하고 3-4년 정도 잘 버티면 좋은 날이 올 것이라 기대한다.