자율주행 기능, 카메라, 인포테인먼트 시스템처럼 차량에 적용되는 전자 기능은 점점 더 풍부해지고 있다. 소비자는 더 많은 기능과 더 높은 성능을 요구한다. 이러한 요구는 더 많은 컴퓨팅 파워를 필요로 하며, 반도체 설계의 복잡성도 함께 높인다.
반도체는 크기가 작기 때문에 차량 성능과 신뢰성에서 차지하는 중요성이 간과되기 쉽다. 하지만 이 작은 시스템은 차량 내부의 더 큰 전자 네트워크가 차량 성능의 여러 요소를 제어할 수 있도록 만든다.
시동 장치부터 인포테인먼트 시스템까지, 점점 더 많은 하위 시스템이 자동차 전자장치에 의해 제어된다.
점점 더 많은 하위 시스템이 자동차 전자 장치에 의해 제어되고 있다.
자동차 안전에서 반도체의 역할이 커지면서, 도로 차량 기능 안전 표준인 ISO 26262도 반도체 구성 요소를 기능 안전 분석 범위에 명시적으로 포함한다.
이는 자동차 엔지니어가 시스템 수준부터 칩 수준까지 차량 안전을 확인해야 한다는 의미이다.
따라서 수동 프로세스에만 의존하기 어렵고, 모든 전자 시스템의 기능 안전을 검증할 수 있는 문서화 체계도 필요하다.
자동차 전자장치 기능 안전 분석이 어려운 이유
기능 안전 전문가는 전통적으로 자동차 시스템 아키텍처를 분석한다. 이 과정에서 잠재 고장 모드, 고장 발생 가능성, 시스템이 각 오류에 어떻게 반응하는지를 확인한다.
하지만 반도체가 포함되면 분석은 더 복잡해진다. 이제 전문가는 부품의 표면적인 기능만 보는 것이 아니라, 칩 내부의 결함이 차량 전체 성능에 어떻게 나타날 수 있는지도 판단해야 한다.
예를 들어 단일 칩의 결함이 에어백 제어, 브레이크 제어, 인포테인먼트, 카메라 기반 보조 기능 같은 차량 기능에 어떤 영향을 주는지 분석해야 한다.
점점 더 많아짐에 따라 기능 안전 분석은 더욱 복잡해질 것이다.
반도체 기능 안전 분석에서 검토해야 할 항목
자동차 반도체 기능 안전 분석은 단순히 칩이 정상 동작하는지 확인하는 과정이 아니다. 반도체 설계 블록과 차량 시스템 기능 사이의 연결 관계를 이해해야 한다.
또한 특정 고장 모드가 실제 차량 운행 중 어떤 위험으로 이어질 수 있는지도 함께 검토해야 한다.
원문은 이러한 분석을 수행하기 위해 엔지니어가 다음 항목을 고려해야 한다고 설명한다.
- 수천 개의 운전 시나리오를 고려한다.
- 발생 가능한 잠재 고장 모드를 식별하고 분석한다.
- 반도체 설계 블록을 전체 전자 아키텍처 안의 시스템 기능에 매핑한다.
- 에어백 제어와 같은 핵심 기능과 반도체 설계 요소의 연결 관계를 확인한다.
- 설계 약점을 식별한다.
- 설계 약점이 차량의 일상적인 안전 성능에 미치는 영향을 완화한다.
ISO 26262와 반도체 기능 안전 범위
ISO 26262는 도로 차량의 기능 안전을 다루는 표준이다. 원문은 이 표준이 반도체 구성 요소를 자동차 기능 안전 분석 범위에 명확히 포함한다고 설명한다.
특히 반도체에 특화된 요구사항은 ISO 26262:2018 Part 11과 연결된다.
이 변화는 자동차 반도체 개발에서 중요한 의미를 가진다. 차량 안전은 더 이상 시스템 수준의 제어 로직이나 전자제어장치만으로 설명할 수 없다.
칩 내부 설계 블록이 차량 기능에 어떤 영향을 주는지, 특정 결함이 어떤 시스템 고장으로 이어지는지까지 추적해야 한다.
따라서 자동차 반도체 기능 안전은 다음 질문에 답해야 한다.
- 이 반도체 블록은 어떤 차량 기능과 연결되는가?
- 해당 블록에 결함이 발생하면 어떤 고장 모드가 나타나는가?
- 그 고장 모드는 차량의 안전 성능에 어떤 영향을 주는가?
- 해당 위험은 ISO 26262 요구사항에 맞게 분석되고 문서화되는가?
- 설계 약점은 어떤 방식으로 완화되는가?
자동차 반도체를 위한 기능 안전 워크플로
원문은 자동차 반도체의 ISO 26262 준수를 지원하는 워크플로로 Ansys medini analyze를 제시한다.
Ansys medini analyze는 전체 전자 아키텍처에서 기능 안전 분석을 간소화하고 자동화하는 솔루션이며, 분석 범위를 칩 수준까지 확장할 수 있다.
이 워크플로의 핵심은 반도체 분석을 전체 시스템 분석과 분리하지 않는 것이다. 반도체 설계 블록은 차량 기능과 연결되어야 하며, 기능 안전 분석 결과는 전체 전자 아키텍처 안에서 이해되어야 한다.
자동차 반도체 규정 준수를 보장할 수 있도록 지원한다.
Ansys medini analyze가 제공하는 이점
Ansys medini analyze 기반 워크플로를 구현하면 자동차 반도체 기능 안전 분석에서 여러 이점을 얻을 수 있다.
첫 번째는 반도체 분석과 전체 시스템 분석의 통합이다.
차량 전자 시스템은 많은 하위 시스템과 반도체 구성 요소로 구성된다. 특정 칩 내부 블록의 고장 가능성을 차량 기능과 연결해야 하므로, 반도체 분석은 전체 시스템 분석과 함께 수행되어야 한다.
두 번째는 ISO 26262:2018 Part 11 요구사항 대응이다.
반도체 특화 기능 안전 요구사항을 충족하려면 칩 수준 분석과 시스템 수준 분석을 연결해야 한다. Ansys medini analyze는 이러한 분석 과정을 더 빠르고 효율적으로 수행할 수 있게 한다.
세 번째는 자동 문서 생성이다.
자동차 기능 안전에서는 분석 결과를 문서로 입증하는 과정이 중요하다. Ansys medini analyze는 포괄적인 시스템 분석과 안전 성능 검증을 보여주는 문서를 자동 생성할 수 있다. 이는 감사, 인증 대응, 내부 검토 과정에서 중요한 역할을 한다.
네 번째는 Ansys 소프트웨어 제품군과의 동기화이다.
다른 Ansys 솔루션과 연동하면 다양한 작업을 더 빠르게 수행할 수 있고, 분석 과정의 투명성과 가시성도 높일 수 있다.
원문은 이러한 통합이 개발 비용과 시장 출시 시간을 줄이고, 혁신성과 제품 신뢰도를 높이는 데 기여할 수 있다고 설명한다.
자동차 반도체 기능 안전에서 자동화가 필요한 이유
자동차 반도체 기능 안전은 수동 분석만으로 처리하기 어렵다.
차량에는 많은 전자 하위 시스템이 존재한다. 각 하위 시스템은 여러 반도체와 소프트웨어, 전자제어장치, 센서, 액추에이터와 연결된다.
자율주행 기능, 카메라, 인포테인먼트 시스템처럼 고성능 기능이 늘어날수록 계산량과 설계 복잡성은 증가한다.
이 상태에서 엔지니어가 수천 개의 운전 시나리오, 잠재 고장 모드, 설계 약점, 시스템 기능 매핑을 모두 수동으로 처리하면 시간과 비용이 크게 증가한다. 또한 분석 누락이나 문서화 오류가 발생할 가능성도 높아진다.
자동화된 기능 안전 워크플로는 이러한 문제를 줄인다. 반도체 설계 요소와 차량 기능을 연결하고, 고장 모드와 시스템 영향도를 추적하며, 문서 생성을 자동화하면 분석 품질과 개발 효율을 동시에 높일 수 있다.
결론
자동차는 더 많은 전자 기능을 포함하는 방향으로 발전한다. 자율주행, 카메라, 인포테인먼트, 시동 장치 등 다양한 하위 시스템이 반도체와 전자 네트워크를 기반으로 동작한다. 이 때문에 반도체는 차량 안전 성능을 뒷받침하는 핵심 요소가 된다.
ISO 26262는 반도체 구성 요소를 기능 안전 분석 범위에 포함한다. 따라서 자동차 엔지니어는 시스템 수준뿐 아니라 칩 수준까지 안전성을 확인해야 한다.
이를 위해서는 수천 개의 운전 시나리오, 고장 모드, 설계 블록과 차량 기능 간 매핑, 설계 약점 완화 과정을 체계적으로 수행해야 한다.
Ansys medini analyze는 이러한 분석을 자동화하고 통합하는 워크플로를 제공한다. 반도체 분석과 전체 시스템 분석을 연결하고, ISO 26262:2018 Part 11 요구사항을 지원하며, 기능 안전 검증 문서를 자동 생성할 수 있다.
결국 자동차 반도체 기능 안전은 차량 전자 아키텍처와 칩 설계를 함께 이해하는 과정이다. 그리고 이를 빠르고 정확하게 수행하는 것이 미래 자동차 개발 경쟁력의 중요한 기반이다.
출처 : Ansys Ensuring Functional Safety of Automotive Semiconductors
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