LPDDR 플래시: 자동차 전기전자(E/E) 아키텍처 구현

엔지니어들은 효율성과 성능 목표를 충족하면서 현대 차량의 증가하는 복잡성을 처리하기 위해 도메인 아키텍처와 구역 아키텍처 간의 올바른 균형을 유지하기 위해 노력하고 있습니다. 프로세서가 실시간 처리를 지원하기 위해 고급 기술 노드로 이동함에 따라 고성능 외부 비휘발성 메모리(NVM)에 대한 필요성이 중요해졌습니다.

표준 SPI 인터페이스를 갖춘 플래시 메모리는 이 애플리케이션에 충분히 빠르지 않으므로 LPDDR(저전력 이중 데이터 전송률) 플래시가 발명되었습니다. LPDDR 플래시는 최초로 LPDDR 인터페이스와 NVM을 결합하여 성능 격차를 해소하고 차세대 차량 아키텍처를 구현하는 솔루션을 제공합니다.

이 기사에서는 차세대 전기/전자(E/E) 아키텍처의 메모리 요구 사항을 살펴보고 LPDDR 플래시에 대한 업계 최초의 접근 방식이 솔루션을 제공하는 방법을 살펴보겠습니다.

E/E 아키텍처는 현대 차량에 통합된 하드웨어, 소프트웨어, 네트워크 통신 및 배선 시스템을 의미합니다. 그런 다음 해당 시스템은 인포테인먼트부터 차량 제어에 이르기까지 다양한 차량 기능을 제어합니다. 일반적으로 E/E 아키텍처는 단일 목적 전자 제어 장치(ECU)에서 여러 애플리케이션을 단일 기능이나 위치로 결합하는 도메인 및 영역으로 발전하고 있습니다.

아래 그림 1에 설명된 것처럼 도메인 아키텍처는 텔레매틱스, 인포테인먼트, ADAS(첨단 운전자 지원 시스템) 및 차량 모션 제어와 같은 기능별로 차량 시스템을 그룹화합니다.

중앙 자동차 컴퓨터가 인포테인먼트, ADAS 및 차량 제어용 도메인을 구역 아키텍처의 일부 측면과 결합하는 하이브리드 도메인/구역 아키텍처도 있습니다.

컴퓨팅 수요가 도메인에서 영역 아키텍처로 증가할 뿐만 아니라 확장성 및 풀링된 컴퓨팅 리소스의 사용도 증가합니다. 그림 2는 영역 아키텍처에 대한 보다 자세한 보기를 제공합니다.

스마트 센서/액추에이터는 구역 ECU에 의해 연결되고 관리됩니다. 전체 시스템은 중앙 컨트롤러와 여러 구역 컨트롤러의 조합을 기반으로 합니다.

영역 아키텍처로의 전환은 다음과 같은 네 가지 주요 이유로 발생합니다.

하지만 이러한 전환을 효율적이고 안정적이며 경제적으로 실현하려면 일부 메모리 문제를 해결해야 합니다.

고급 도메인 및 영역 아키텍처를 구현하려면 다양한 기능을 단일 실시간 프로세서에 결합하고 통합하는 작업부터 시작하여 여러 가지 복잡한 과제가 필요합니다. 대부분의 안전에 중요한 기능은 실시간 환경에서 작동하므로 신뢰성이 높아야 하며 제한된 시간 내에 결정을 내릴 수 있어야 합니다.

이러한 결합된 요구 사항은 잠재적인 장벽, 즉 기존 SoC/메모리 솔루션으로 처리 요구 사항을 충족하는 방법을 만듭니다. 또한, 시스템 복잡성이 증가함에 따라 코드 크기도 커지고 더 많은 내장형 플래시(eFlash, 외부 플래시와 혼동하지 마세요) 및 내장형 SRAM(eSRAM)이 필요합니다.

eFlash는 전통적으로 이러한 상황에서 코드 실행을 위해 사용되었으며 대부분의 최신 실시간 프로세서에는 일부 내장형 비휘발성 메모리(eNVM)가 포함되어 있습니다.

그러나 고급 프로세스 노드에서 자동차 인증 eNVM은 다이 면적과 확장성으로 인해 비용이 많이 들 수 있습니다. 앞서 식별한 과제와 결합하여 도메인 및 영역 컨트롤러용 NVM은 다음을 제공해야 합니다.

표준 xSPI NOR 성능은 일반적으로 200MHz DDR(400MB/s)로 제한되므로 이러한 애플리케이션에서 실시간 프로세서의 요구 사항을 충족하려면 새로운 범주의 NVM이 필요합니다.

LPDDR 인터페이스는 DRAM에 대해 잘 확립되고 입증된 표준입니다. 신호 및 프로토콜은 다음과 같은 여러 가지 이점을 제공합니다.

이러한 장점은 고성능 외부 NVM을 위한 인터페이스가 되기 위해 필요합니다. 아래 그림 3은 eFlash와 외부 LPDDR 플래시의 코드 실행을 위한 SoC/메모리 아키텍처를 비교합니다.

그림 3.임베디드 시스템의 스토리지 발전.

Infineon의 새로운 SEMPER X1 LPDDR 플래시(그림 4)는 고성능 LPDDR 인터페이스와 대기 시간이 짧은 NOR 플래시 메모리 어레이를 결합하여 실시간 애플리케이션에서 요구하는 성능을 제공합니다.