도시바 일렉트로닉 디바이스 앤 스토리지 코퍼레이션(이하 ‘도시바’)이 자동차 반도체 검증 시간을 약 90% 단축하는 모델 기반 개발(MBD) 시뮬레이션 기술을 개발했다.

이 기술은 자동차 장비 개발자가 도시바의 자동차 반도체를 사용하는 설계를 신속하게 평가해 개발 시간을 단축한다.

전기 자동차의 인기가 높아지고 첨단 운전자 지원 시스템이 표준이 되면서 자동차 장비는 점점 더 발전하고 복잡해지고 있다. 소프트웨어를 사용해 모델을 시뮬레이션하고 성능을 실시간으로 평가하는 개발 방법론인 모델 기반 개발은 제품 개발자가 복잡한 설계 프로세스를 개선하도록 돕는다. 자동차 산업에서 MBD는 프로토타입을 만들기 전에 디자인과 검증을 동시에 진행해 개발 진전에 기여한다.

MBD는 기능을 여러 블록으로 분리하고 각 블록을 연결해 전체 차량 작동을 확인한다. 자동차 장비 성능 평가에 필수적인 매개변수인 열과 전자기 간섭(EMI)을 검증하기 위해서는 개별 블록의 반도체 작동을 포함하는 세부적인 시뮬레이션 모델이 필요하다. 그러나 모델이 더욱 상세해지고 정밀해짐에 따라 검증 시간이 점점 길어지고 있다.

도시바는 현재의 자동차 장비 평가 및 검증 기술을 오랫동안 면밀히 검토했다. 파워 스티어링과 같은 하위 시스템은 밀리초 단위로 작동하는 기계 부품, 기어 및 축과 함께 마이크로초 단위로 작동하는 반도체 기반 전자 회로로 이뤄진다. 도시바의 현재 기술은 전자 회로와 기계 부품을 마이크로초 단위로 동시에 시뮬레이션하지만, 이는 기계 부품에서 불필요하고 많은 시간이 걸리는 계산을 야기한다. 또한 이 기술은 반도체 작동 시뮬레이션에서 100개 이상의 매개변수를 정의하는 SPICE 모델(통합 회로 강조 시뮬레이션 프로그램)을 채택하고 있기 때문에 단순하지 않다.

도시바의 새로운 모델링 기술인 ‘애큐-롬(Accu-ROMTM)’은 전자 회로와 기계 부품을 분리해서 계산한다. 먼저 기계 부품을 검증한 뒤 기계 부품의 모델을 단순화하고 마지막으로 전기 회로를 포함한 전체 시스템을 검증한다. 이 접근 방식은 불필요한 계산과정을 없애고 전기 회로를 평가할 때 SPICE 모델에서 VHDL-AMS (초고속 집적 회로 하드웨어 설명 언어-아날로그 혼합 신호) 모델을 자동으로 생성한다. VHDL-AMS 모델은 검증 범위를 열 및 EMI 소음과 같은 필수 매개변수로 한정해 검증 시간을 단축한다. 예를 들어 도시바의 현재 기술로 파워 스티어링 시스템을 검증하는 데는 32시간 51분이 걸리지만, 새로운 기술을 적용하면 3시간 27분으로 줄어든다.

도시바는 이 새로운 기술을 이용해 고열 분산 및 저소음 자동차 반도체 개발을 촉진하고, 고객들에게 도시바 제품을 보다 쉽게 사용할 수 있는 개발 환경을 제공하게 된다. 도시바는 자동차 애플리케이션 외에도 산업용 장비 및 가전제품과 같은 다른 응용제품의 반도체에도 새로운 기술을 적용하게 된다.