2010년 2011년
<OICA 2012년 3월>
18,418,876 8,653,560 8,398,654 6,311,318 4,657,094
18,264,667 9,625,940 7,761,443 5,905,985 4,271,941 80,064,168
77,857,705
전세계 반도체 시장에서 자동차용 반도체 시장
자동차용 반도체는 전체 반도체 시장의 약 8% 수준에서 서서히 증가 추세
<Gartner, 2011.12>
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016
Data Processing Communications Consumer
Industrial Automotive Military/Civil Aerospace [$B]
전세계 자동차 전장/반도체 시장은 꾸준한 성장 예상
2010년 220억 달러에서 2015년 320억 달러로 확대 전망
<Gartner, 2011.3>
전세계 자동차 반도체 Top 10 Vendors
<Gartner, 2010.9>
Rank
1Q10 Rank
2Q10 Vendor 1Q10 2Q10 4Q09-1Q10 Change 1Q10
Share 2Q10 Share 1 1 Renesas Electronics 789.6 805 2.00% 15.40% 15.20%
2 2 Infineon Technologies 437.1 423.4 -3.10% 8.50% 8.00%
3 3 Freescale Semiconductor 394 421 6.90% 7.70% 7.90%
4 4 STMicroelectronics 376.4 417 10.80% 7.40% 7.90%
5 5 Robert Bosch 271 308 13.70% 5.30% 5.80%
6 6 NXP 269.1 278.4 3.40% 5.30% 5.30%
7 7 Denso 255.5 228.6 -10.50% 5.00% 4.30%
8 8 Texas Instruments 180 190 5.60% 3.50% 3.60%
9 9 Toshiba 175.5 187.5 6.90% 3.40% 3.50%
10 10 Rohm 131.2 135.2 3.10% 2.60% 2.60%
Others 1,840.70 1,905.90 3.50% 36.00% 36.00%
Total 5,120.00 5,300.00 3.50% 100.00% 100.00%
[$M]
자동차 전장 응용 장치별 반도체 시장전망
<Gartner, 2011.4>
Air Bag과 ECU 가 큰 비중을 차지
Digital Radio와 Fixed Navigation System이 크게 성장
End Application Equipment 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 CAGR 2010-2015 Air Bag Control Modules 1,728 2,519 2,670 2,835 2,863 3,061 3,175 4.7%
Air Bag Satellite Crash Sensors 256 361 394 414 432 459 476 5.7%
Antilock Braking Systems 1,142 1,676 1,837 1,991 2,047 2,181 2,302 6.6%
Car Radio Head Unit, Analog Receivers 728 1,019 1,065 1,089 1,094 1,117 1,027 0.2%
Car Radio Head Unit, Digital Receivers 297 439 475 512 531 604 665 8.7%
Climate Control Units 559 804 874 961 989 1,050 1,098 6.4%
Dashboard Instrument Clusters 896 1,354 1,436 1,531 1,534 1,612 1,663 4.2%
Engine Control Units 2,209 3,449 3,643 3,933 4,044 4,273 4,428 5.1%
GPS, Fixed Navigation System 1,240 1,701 1,818 1,961 2,064 2,370 2,588 8.8%
GPS, Portable Navigation Device 1,803 1,747 1,412 1,140 883 752 688 -17.0%
Remote/Keyless Entry 186 265 289 288 299 315 327 4.2%
Other Automotive 4,606 7,059 8,183 9,675 10,580 12,182 13,794 14.3%
Total 15,650 22,392 24,096 26,329 27,359 29,977 32,231 7.6%
[$M]
자동차 반도체 소자별 시장전망
<Gartner, 2011.3>
Microcomponents와 ASSP가 큰 비중을 차지
센서와 로직 반도체가 크게 성장
Device Type 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 CAGR 2010-2015 Memory 1,043 1,158 1,076 1,013 915 870 855 -5.90%
Microcomponents 3,707 5,880 6,297 6,831 6,902 7,422 7,713 5.60%
Logic 291 403 456 528 598 693 780 14.10%
Analog 897 1,232 1,331 1,393 1,427 1,520 1,550 4.70%
Discrete 2,066 3,142 3,465 3,714 3,884 4,206 4,332 6.60%
Optoelectronics 700 977 1,065 1,285 1,569 2,394 3,344 27.90%
Nonoptical Sensors 1,734 2,428 2,792 3,322 3,555 3,768 3,994 10.50%
ASICs 1,351 1,781 1,868 1,998 2,010 2,135 2,235 4.60%
ASSPs 3,862 5,392 5,746 6,244 6,500 6,969 7,427 6.60%
Total 15,650 22,392 24,096 26,329 27,359 29,977 32,231 7.60%
[$M]
전세계 자동차용 Analog IC Top 10 Vendors
Source : iSuppli(2010.03) (단위 : M$, %) 순위 ‘08 ‘09
순위 업체명 ‘08
매출액 ‘09
매출액 ‘08
점유율 ‘09
점유율 ‘08/’09 성장율 1 1 Infineon 1,041 697 21.1 19.0 -33 2 2 STMicro 935 694 19.0 18.9 -25.8
3 3 NXP 568 461 11.5 12.6 -18.8
5 4 Freescale 379 309 7.7 8.4 -18.5 4 5 Robert Bosch 418 293 8.5 8.0 -29.9
6 6 TI 335 281 6.8 7.7 -16.1
8 7 ON Semiconductor 178 151 3.6 4.1 -15.2
7 8 Elmos 217 148 4.4 4.0 -31.8
9 9 Renesas 169 132 3.4 3.6 -21.9
11 10 Toshiba 86 73 1.7 2.0 -15.1
전체 시장 4,928 3,667 -25.6
전세계 자동차용 MCU/DSP Top 10 Vendors
순위 ‘08 ‘09
순위 업체명 ‘08매출액 ‘09 매출액 ‘08 점유율 ‘09 점유율 ‘08/’09 1 1 Freescale 1,104 711 25.8 22.0 성장율 -35.6
2 2 NEC 867 671 20.3 20.8 -22.6
3 3 Renesas 537 384 12.5 11.9 -28.5
4 4 Infineon 436 340 10.2 10.5 -22.0
5 5 TI 301 300 7.0 9.3 -0.3
6 6 Fujitsu 291 237 6.8 7.3 -18.6
7 7 STMicro 211 154 4.9 4.8 -27.0
9 8 Toshiba 154 146 3.6 4.5 -5.2
8 9 NXP 156 125 3.6 3.9 -19.9
10 10 Microchip 87 72 2.0 2.2 -17.2
전체 시장 4,281 3,232 -24.5
Source : iSuppli(2010.03) (단위 : M$, %)
전세계 자동차용 Logic IC Top 10 Vendors
Source : iSuppli(2010.03) (단위 : M$, %) 순위 ‘08 ‘09
순위 업체명 ‘08
매출액 ‘09
매출액 ‘08
점유율 ‘09
점유율 ‘08/’09 성장율
1 1 Renesas 345 257 21.5 21.3 -25.5
4 2 Freescale 142 137 8.8 11.4 -3.5
2 3 STMicroelectronics 272 125 16.9 10.4 -54.0
7 4 Samsung Electronics 104 118 6.5 9.8 13.5
12 5 CSR 11 105 0.7 8.7 854.5
6 6 Robert Bosch 107 80 6.7 6.6 -25.2
5 7 NEC Electronics 126 78 7.8 6.5 -38.1
8 8 Fujitsu 87 69 5.4 5.7 -20.7
N/A 9 Standard Micro 0 43 0.0 3.6 0.0
9 10 ROHM 58 31 3.6 2.6 -46.6
전체 시장 1,607 1,207 -24.9
자동차 Safety 관련 반도체 종류별 시장전망
<Gartner, 2011.10>
기타, ASiC/ASSP, MCU 등의 큰 성장이 예상
(CMOS image sensors, High-brightness LEDs)
자동차 전장 응용 분야별 반도체 시장전망
<Gartner, 2011.10>
Safety, Chassis, Powertrain 분야의 큰 성장이 예상
자동차 Safety System 관련 반도체 시장, 2015
Safety System Primary Semiconductors Content Per Car
Market Penetration
2015 Revenue ($M)
Airbag Triggers Accelerometers, MCUs $48 85% $3,089
Satellite Crash Sensor GPS transceiver (ASSP),
Transistors $17 35% $453
Pre-Crash Safety Systems CMOS image sensor,
RF transceiver, power actuator $52 9% $358 Blind spot Detection and
Warning Systems
CMOS image sensor,
RF transceiver $42 10% $321
Visibility Enhancement
Systems LED lights $20 15% $230
Rear-View Cameras CMOS images sensors, analog $25 12% $230 Crash Avoidance Systems CMOS image sensor,
RF transceiver, power actuator $61 5% $233 Driver-Condition Detection Specialized sensors, MCUs $60 2% $95
Total $5,008
<Gartner, 2011.10>
자동차 한 대당 반도체 비용이 크게 증가
Communication & Entertainment Convergence, Active Safety & Telematics
<Gartner, 2011.3>
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450
2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 IC Insights, 2011.6 Gartner, 2011.3 [US$]
자동차 MCU 시장전망 (13% CAGR)
<IHS, 2011.2>
Safety, Chassis, Powertrain 분야의 큰 성장이 예상
자동차 한 대당 MCU 비용 전망
<Strategy Analytics, 2011.2>
자동차의 전장부품 비중 증가
2005년: 20%, 2010년: 37%, 2015년: 40%
이중 반도체가 차지하는 비용은 약 30% 추정
자동차 전장부품 원가 비중
자동차에 사용되는 반도체 종류
자동차용 반도체는 대부분 수입에 의존
ASIC, ASSP, Microprocessor, Analog IC, Transistor
MCU/DSP, Logic IC, Analog IC 등 주요 반도체 제품별 시장 점유율 상위 10개국에 우리나라는 로직 IC에 4위로 1개 업체만 포함
기존 자동차 부품 수 2만개에서 전기자동차 부품 수 300개로 감소 전장 부품의 비중 크게 증가
2020년 하이브리드 등 전기자동차 15%
자동차 전장 기술에 대한 Hype Cycle
<Gartner, 2010.8>
자동차 전장 기술에 대한 Priority Matrix
< 2 years 2 to 5 years 5 to 10 years > 10 years
Transformational Bluetooth 4.0 42-Volt Net
CMOS Image Sensors
Autonomous Vehicles
Car-to- Infrastructure Communications
High Integrated Starter Alternator
Damper
LED Lighting-Automotive
Nanomaterial Supercapacitors
Rigid Disk Drives
Silicon Anode Batteries
Automobile IP Nodes
Autosar
Consumer Telematics
Electric Vehicles
Hybrid Electric Vehicles
Remote Diagnostics Moderate ESP/ESC Biometric Ignition
Bluetooth in Automobiles
Connected Portable Navigation Devices
Local Interconnect Network
Media Oriented Systems Transport
OLED Displays
Removable Solid-State Storage
Active Steering
Adaptive Cruise Control
Brake-by-Wire
FlexRay
Haptics
Head-Up Displays
Lane Departure Warning
Night Vision Enhancement Systems
Radar Sensors
Hydrogen Fuel Cell Vehicles
Smart Fabrics
low Digital Radio
Vehicle-Integrated Solar Panels
Benefit Years to mainstream adoption
<Gartner, 2010.8>
21
자동차 전장 기술 – 지능형 자동차
22
자동차 전장 기술 – 지능형 자동차
안전 및 자동주행 기술개발이 크게 증가
미디어 기반 시스템 전송, 블루투스, LED 조명 등이 크게 성장 ESP/ESC는 안정적으로 자리를 잡는 추세
자동주행 자동차에 대한 기대가 크게 증가
일본
미국/독일
도시바는 2011년 7월 "ISO26262" 대응 ECU용 MCU로써 전동 파워 스티어링 제어용 및 HEV/EV의 모터 제어용 제품을 발표, 2013년 양산 예정
Freescale/TI/Infineon에서 HW의 Safety Mechanism으로 Redundancy (Dual
Core)와 Fail-Safe State Machine I/O, 시스템 모니터링과 자가시험 등 기술 개발
자동차 ECU도 고성능화
자동차의 파워트레인 및 섀시 애플리케이션을 위한 300 MHz 동작 가능한 32비트 마이크로컨트롤러 제품군 출시, 2012년부터 제공 예정
Infineon
Freescale
8 bit 32 bit, Single core Quad core
300Mhz MCU를 2013년에 제공할 예정
Safety 분야 주요 기술 동향
Crash Avoidance Systems
Electronic stability control (ESC)
Traction control
Adaptive cruise control
Active braking systems
Pre-Crash Safety Systems
Bind Spot Detection and Warning Systems
Visibility Enhancements
Rear-View Cameras
Driver Condition Detection
Passive Safety에서 Active Safety로
Functionality
1970 1980 1990 2000 2010 2020
Seat belts
Passive Safety
Side Airbag Airbag
Head rest
Active Safety
ABS ASR BAS VSC
Active Warning/Assistance
LCA, LDW, BSD, Night Vision
Active Intervention
ACCplus, BASplus, LKAS, CMBS
Active
Autonomous Safety
Autopilot
Today’s Activities:
SIL3 Initiative
FlexRay Activities
RADAR Frontend
Vision Processor activities Key Challenges:
User acceptance
Liability issues
SIL3 conformance
X-by-wire maturity
Sensor Fusion (Camera, RADAR, infra-red)
Safety Initiatives (ex. EU projects)
국내 자동차용 반도체 기술 개발
시스템반도체를 신성장동력으로 육성, 특히, 시장 규모가 큰 휴대폰, 디지털가전, 자동차용 시스템반도체 등을 중심으로 상용화 기술개발을 지원
2011년 시스템반도체 상용화 기술개발 사업
국제 안전기준을 만족하는 자동차 제동장치용 기능 통합 SoC 개발
실리콘웍스 , ETRI, KATECH
설계부터 상용화 단계까지 전 개발 과정에서 신뢰성, 안정성 확보를 위한 ISO26262(국제안전 규격)의 안전 개념과 AEC-Q100 1급의 신뢰성을 적용
SXGA급 자동차용 고화질 영상처리기능 및 ECU(엔진컨트롤러유닛)통합 SoC개발
넥스트칩, 현대자동차, 현대모비스, 클레어픽셀, 이미지넥스트, 엠씨넥스, SKMTek, KETI
영상입력을 받는 카메라모듈과 영상 신호처리용 ECU 부분을 하나로 통합
국내 자동차용 반도체 기술 개발
KEIT 전기전자평가팀, 시스템반도체PD실
ISO 26262 기반 고신뢰 반도체 관련 사업 기획 중
2011년 ISO 26262 자동차 기능 안전성 표준 완성에 따른 완성차 업체의 표준 준수 요구
국내 전장 업체들의 대비 부족
향후 로봇 및 가전 등의 분야에 확대 적용 예상
지식경제 R&D전략기획단
2010년 차세대 전기차 기반 그린수송 시스템, IT융복합 기기용 핵심 시스템 반도체를 포함하는 5대 분야의 '조기성과 창출형' 미래산업 선도기술을 발표
차세대 전기차 기반 그린수송시스템은 10년 뒤 40조원의 매출을 올릴 수 있는 프로젝트로, 차세 대 전기차, 핵심부품, 충전시스템 등 세계 최고 수준의 그린 수송시스템을 개발하고, 이를 통해 그 린카 분야 세계 3강, 세계 자동차산업 4강 도약을 도모
ISO TC 22: Road Vehicles
기능 안전성: ISO 26262 (SC 3)
IEC TC 69: Electric road vehicles and electric industrial trucks
AEC (Automotive Electronic Council) 소프트웨어 플랫폼: AUTOSAR
Infotainment 플랫폼: GENIVI
ISO TC 22: Road Vehicles – Working Groups
TC 22/WG 1 Piston rings
TC 22/JWG 1 Joint ISO/TC 22-IEC/TC 79 WG : Alarm systems for road vehicles
TC 22/WG 4 Accessibility of vehicles to the persons with reduced mobility TC 22/WG 5 Car radio
TC 22/WG 9 Piston pins
TC 22/WG 12 Tire pressure monitoring
TC 22/WG 14 Mobile Air Conditioning (MAC) Systems
ISO TC 22: Road Vehicles – Sub committees
TC 22/SC 1 Ignition equipment
TC 22/SC 2 Braking systems and equipment TC 22/SC 3 Electrical and electronic equipment TC 22/SC 4 Caravans and light trailers
TC 22/SC 5 Engine tests
TC 22/SC 7 Injection equipment and filters for use on road vehicles TC 22/SC 8 Lighting and light-signaling
TC 22/SC 9 Vehicle dynamics and road-holding ability TC 22/SC 10 Impact test procedures
TC 22/SC 11 Safety glazing materials
ISO TC 22: Road Vehicles – Sub committees
TC 22/SC 12 Passive safety crash protection systems
TC 22/SC 13 Ergonomics applicable to road vehicles
TC 22/SC 15 Interchangeability of components of commercial vehicles and buses
TC 22/SC 17 Visibility TC 22/SC 19 Wheels
TC 22/SC 21 Electrically propelled road vehicles TC 22/SC 22 Motorcycles
TC 22/SC 23 Mopeds
TC 22/SC 25 Vehicles using gaseous fuels
전기자동차: ISO TC 22/SC 21 (Electrically propelled road vehicles)
WG1: Vehicle operation conditions, vehicle safety and energy storage installation
WG2: Definitions and methods of measurement of vehicle performance and of energy consumption WG3: Lithium Ion traction Batteries
WGs
Standards
ISO 6469: Safety specifications
ISO 8714: Reference energy consumption and range
ISO 8715: Road operating characteristics
ISO/TR 11954: FCEV -- Maximum speed measurement
ISO/TR 11955: HEV -- Guidelines for charge balance measurement
ISO 12405: Test specification for lithium-ion traction battery packs and systems
ISO 23273: FCEV – Safety specifications
ISO 23274: HEV – Exhaust emissions and fuel consumption measurements
ISO 23828: FCEV – Energy consumption measurement
기능 안전성: ISO 26262 (TC 22/SC 3)
자동차에 탑재되는 전장 시스템의 오류로 인한 사고 및 인명손실을 최소화하기 위해 자동차내에 포함된 시스템, 하드웨어, 소프트웨어의 개발 및 검증 방법론 등
2011년 11월 15일 국제표준으로 발표 (Part 1~9), 2012년5월11일 Part 10 (FDIS)
기본 개념
구성
핵심내용: ASIL (Automotive Safety Integrity Level)
기능 안전성 관리, 구상 단계, 제품 개발 (시스템 레벨, 하드웨어 레벨, 소프트웨어 레벨), 생산 및 운영, 지원 프로세스 등 총 10개의 파트로 구성
총43개의 요구사항 및 권고 사항 등 400여 페이지
위험도에 따라 ASIL A~D단계로 분류
중상 이상의 위험도를 가진 C, D에 대해서는 전장부품 업체에 고장률 및 Safety
Mechanism에 대한 SW및 HW 자료 제공 의무화
ISO 26262 구성
ISO 26262 Safety 개념
Fault: abnormal condition that can cause an element (1.32) or an item (1.69) to fail
Error: discrepancy between a computed, observed or measured value or condition, and the true, specified or theoretically correct value or condition
Failure: termination of the ability of an element (1.32), to perform a function as required
Hazard: potential source of harm (1.56) caused by malfunctioning behavior (1.73) of the item (1.69)
IEC TC 69 : Electric road vehicles and electric industrial trukcs ( 전기자동차)
JWG1: Vehicle to Grid communication Interface (V2G CI) WG2: Motors and motor control systems
WG4: Power supplies and charges
WGs
Project Teams
PT 61851-23 Electric vehicle charging station
PT 61851-24 Electric vehicles conductive charging system
PT 61980-1 Electric vehicle wireless power transfer systems
38
자동차 전자 부품 표준화
1. AEC
- 자동차 전자부품 협회(Automotive Electronic Council)에서 자동차용 전자부품에 대한 신뢰성 평가 절차를 규정한 문서로 전 세계에서 통용
2. AEC 품질 규격
- AEC Q100: Stress Qualification for ICs (001~012)
- AEC Q101: Stress Test Qualification for Discrete Semiconductors (001~006)
- AEC Q200: Stress Test Qualification for Passive Components (001~007)
- AEC Q001~003은 IC를 만들기 전의 개발단계부터 IC가 만들어지는 단계마다의 품질관리, Q005는 Pb-Free Test
▶자세한 내용은 http://www.aecouncil.com/
39
AEC 신뢰성 규격
AEC Q100
대규모 집적회로 VLSI / SoC 제품
AEC Q101
능동소자
Transistor / Diode
AEC Q200
수동소자 L / C / R
소프트웨어 플랫폼: AUTOSAR
AUTomotive Open System ARchitecture: 개방형 자동차 표준 소프트웨어 구조 제조사(OEM), 개발사(Tier 1), 툴 개발사들에 의해 2002년 8월부터 개발
기본 개념
핵심기술
Specifications Release 4.0
Standard Specifications: 주요 결과로 필수 사항임
Auxiliary Material: 모델이나 형식 등에 대한 보조 문서로 필수 아님
Software의 모듈화 및 configurability(tool을 활용한 configure 방식 통한 개발) AUTOSAR SW 계층(layer)를 분리하기 위한 표준 API 제정
Runtime Environment 를 통한 inter- / intra-ECU 통신
Infotainment 플랫폼: GENIVI
오픈 소스 기반의 차량 멀티미디어 표준 SW 플랫폼 개발
