구매자 대상 섬머 스쿨: HDI & 자동차 설계

샤비 스핀지 (Shavi Spinzi), Strategic Marketing Director, Global Products Organization, Orbotech

오늘날의 자동차 산업은 믿을 수 없이 빠르게 변화 중이며 인간이 운전하는 내연기관에서 무인 자동시스템으로 전환되고 있습니다. 이러한 자동차 변혁은 부분 자율 및 완전 자율주행 차량으로 설계와 생산이 본질적으로 전환됨에 따라 전장 설계에 몇 가지 도전을 분명히 던지고 있습니다.

전장 컴포넌트 수준에서 부분적으로는  고밀도다층기판 (hi-density interconnect: HDI) 기술에 의해  축소화가 이루어질 것입니다. HDI는 이미 초기 스마트폰 제조업체들이 채택했던 보편화 단계의 기술로 이제는 자동차 설계자들이 부분자율 및 완전 자율주행 차량을 구현하면서 추가적인 컴포넌트를 위해 소중한 PCB  공간을  활용할 수 있게 될 것입니다.

HDI는 성장하는 시장입니다. 글로벌 HDI PCB 시장 매출규모는 2017년 $94.9억에 달했으며 2025년까지 $222.6억으로 늘어나 2018~2025년간 연평균 성장률 (CAGR)은 11%에 달할 것이라고 Allied Market Research는 한 최근 조사에서 밝혔습니다. 노트북, 스마트폰, 태블릿 및 웨어러블, 디지털 카메라 등 소비재 부문이 2017년 42%로 가장 높은 점유율을 차지했습니다. “가까운 미래에는 HDI 기술의 자동차 분야 활용이 늘어남에 따라 글로벌 HDI PCB 시장 성장에 큰 기회가 될 것으로 예상됩니다,”라고 상기 조사 보고서는 밝혔습니다.

자동차 전장제품의 경우, 설계상 주요 도전 과제는 임베디드 시스템이 차지하는 물리적 공간은 줄이면서 동시에 전례 없는 연결성, 전력화, 인포테인먼트 및 자율주행 기능 수요를 충족하는 것입니다. HDI가 도움이 될 수 있습니다.

아래 이미지를 클릭하면 자동차 설계자들이 앞으로 HDI를 어떻게 인식할 것인지 슬라이드 쇼가 시작됩니다. 이 내용은 시장을 좀 더 알고자 하는 구매자들을 위한 기본 안내입니다.

 

PPT 슬라이드 첨부 텍스트 내용

미국자동차공학회 (Society of Automotive Engineers: SAE)가 정의한 자율주행 레벨 4 및 레벨 5 차량의 수가 8년 동안 1백만 대에서 1천만 대로 기하급수적으로 증가할 전망입니다-. 이렇게 2025년~2033년 사이에 1,000%가 증가할 것으로 예측됩니다.

자율주행 레벨4 및 레벨5 차량은 각각 부분 자율주행 및 완전 자율주행으로 정의됩니다. 레벨 4 자율주행에는 인간의 주의가 부분적으로만 필요합니다. 즉 차량이 조향, 제동, 가속, 차량 및 도로상황 모니터링, 안전한 차선 전환, 선회, 신호등 사용 등 이벤트 처리, 행동 및 대응을 할 수 있습니다. 레벨 5에서는 인간의 주의가 불필요합니다. 자동차가 모든 주요 항목을 제어하며 교통 혼잡이나 고속도로 진입 등 고도로 동적인 주행 상황을 처리하고 어떻게 대응할지 결정할 수 있게 됩니다.

당연하게도, 자동차 전장제품 시장은 기계 중심에서 전장 중심 설계로 전통적인 차량의 변혁을 뒷받침하기 위해 성장 중입니다.

출처: Prismark Partners LLC, Electronics Supply Chain Reporter, Q1 2019이렇게 공세적인 전망은 글로벌 자동차 및 전장 제조업체들이 인수 및 개발을 통해 자율주행 차량 기술에 집중하는 것을 보면 더욱 확실해집니다 *.

* https://emerj.com/ai-adoption-timelines/self-driving-car-timeline-themselves-top-11-automakers/

 

안전성, 자동안전장치 신뢰도 그리고 차량간/차량 내 연결성을 확보하기 위해 새로운 확장 기능을 더해야 하는 자율주행 차량의 어려움은 큽니다.

부분 또는 완전 자율주행 차량에서는 유기적인 연결성이 확보돼야 합니다. 연결성 기술을 통해 차량은 다른 차량과 출처들로부터 정보를 받아 차량 내 센서(RADAR, LIDAR, 카메라 및 초음파 센서 등)가 수집한 정보를 보강해 자율주행을 실행할 수 있습니다. 연결성은 무선 주파수 (RF)를 통한 대량 데이터 송수신이 기반입니다.

내연기관으로부터 하이브리드, 배터리 또는 연료전지 전기차 (HEV, BEV, FCEV)로 전환에는 훨씬 더 많은 양의 전력 전자제품과 반도체가 요구됩니다.

기술이 더욱 정교해지고 “운전자”에게 새로운 여유 시간이 생김에 따라 인포테인먼트 가능성이 늘어납니다.

지능형, 자율주행 차량은 진정한 자율주행 기능 실행에 어마어마한 양의 데이터 처리를 필요로 합니다. 인텔의 소식통에 따르면, 카메라, RADAR, 소나, GPS 및 LIDAR와 많은 다른 소형 고기능 장치 등 자율주행 차량에 쓰이는 컴포넌트들로 인해 각 차량마다 일일 자그마치 데이터 4,000GB가 생성된다고 합니다!*

*https://www.networkworld.com/article/3147892/one-autonomous-car-will-use-4000-gb-of-dataday.html

자율주행에 필요한 전장 시스템은 오늘날의 일부 초기 버전처럼 트렁크 전체를 채울 정도의 크기가 아닐 것입니다. 모든 기능을 더해야 하지만 그보다는 훨씬 더 작고 치밀하게 통합돼야 합니다. 유일한 대안은 전장 부품을 더 작게 만드는 것이며 여기에 HDI 기술의 고유한 기여가 가능합니다.

사용자의 요구가 설계와 생산 혁신을 추동하고 있습니다. 모바일폰은 과거에는 무게가 2.5파운드 (1.5kg), 길이는 10인치, 그리고 10시간을 충전해도 30분 밖에 배터리를 쓸 수 없어서 오늘날의 날씬한 스마트폰과는 극명한 대조를 이룹니다. 이후의 많은 혁신으로 인해 새로운 모바일폰은 1980년대 기준보다 훨씬 더 얇을 뿐 아니라 디스플레이, RF 연결 등 훨씬 더 많은 기능을 탑재하고 있습니다. 이와 같이 기능 증가와 함께 크기가 축소되는 기술 진화는 자율주행 차량의 기술 궤적과 다르지 않습니다.

고밀도다층기판  즉 HDI PCB 기술 덕분에 모바일폰은 오늘날처럼 크기를 줄일 수 있었습니다. 이제 HDI 기술은 단위면적당 더 조밀하고 경량이며 소형으로 더 많은 기능을 요구하는 자율주행 차량에 동일한 역량을 부여하고 있습니다.

HDI는 조밀하고 작은 공간에서 첨단 기능을 제공해 궁극적으로 자율주행 차량의 성능 필요에 부응하는 신뢰도 높고 컴팩트한 디자인을 가능하게 합니다. 아울러, 비용대비 효과적이고 상용화된 자율주행 차량을 내놓아야 하는 제조업체들에게는 이렇게 입증 및 검증된 솔루션으로 대량 제조가 가능하고 이미 구축된 공급망을 통해 가격 경쟁력과 수율 제고가 용이하다는 점이 매력입니다.