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차세대 오토모티브 기술을 구현하는 ‘그레이드(Grade) 0’ EEPROM ①

디지털 세계는 바이너리(binary, 이진법) 정보를 쉽게 생성, 교환, 저장, 검색 및 조작할 수 있는 용이성 때문에 존재한다. 전자기기가 여전히 아날로그 데이터에 의존했다면, 아마 발전 속도는 지금보다 훨씬 늦어졌을 것이다. 

업계는 아날로그 데이터를 최소한 디지털 스토리지의 밀도와 내구성에 필적할 방식으로 원시 형태로 안전하게 저장하는 방법을 아직 개발하지 않았고, 향후에도 같은 움직임을 보일 전망이다. 이에 디지털 정보를 아날로그로, 아날로그 정보를 디지털로 변환해야 하지만, 디지털 데이터의 반복성으로 그 부담은 줄게 됐다.

근본적으로 데이터를 디지털 방식으로 저장하는데 사용되는 기법은 추론할 수 있는 오차범위를 특징으로 한다. 일반적으로 반도체에서 이는 상대적으로 큰 창 내에 있어야 하는 전하를 저장하는 것을 포함한다. 

회로는 전하를 감지하고, 각 논리 레벨에 대해 사전 정의된 상한과 하한 내 모든 것은 논리 0 또는 논리 1로 해석된다. 전하저장과 관련된 변경사항은 아날로그 값을 정확하기 저장하기 어렵게 만든다. 

그림 1. EEPROM은 차량 내 여러 기능을 구현한다.

비휘발성 스토리지의 경우 업계는 플래시(Flash)와 EEPROM이라는 두 가지 기술을 표준으로 삼고 있다. 어떤 면에서 EEPROM은 과거의 솔루션으로 인식되지만, 특정 요구사항을 가진 일부 애플리케이션에는 상당한 이점을 제공한다. 

발전을 거듭하면서 더욱 분명해진 점은 이러한 이점들이 미래 기술에 점점 더 적용되고 있다는 것이다.   

메모리 제작
플래시 메모리가 더 널리 사용되는 이유는 소비자 부문 멀티미디어 애플리케이션에 사용하기 적합하기 때문이다. 

주요 요구사항은 밀도와 성능, 비용인데, 플래시 메모리는 시장 요구사항에 맞게 각 요소 간 절충을 잘 이룬다. 예를 들어 8핀 SMD 패키지에 32Gbit(기가비트) 밀도를 갖춘 노어 플래시(Nor Flash)를 사용할 수 있고 이는 많은 애플리케이션 사양을 충족시킬 수 있다. 그러나 EEPROM에 비해 플래시 기술이 갖는 단점도 있다.  

EEPROM은 주로 내구성, 읽기-쓰기 주기 면에서 플래시보다 훨씬 더 견고하다는 평을 받는다. 또한 중요한 데이터를 보존하는 기능 또한 더 우수하다. 

소비자 애플리케이션의 경우 내구성과 보존성이 차지하는 비중이 상대적으로 낮으므로 플래시 메모리가 더 보편적으로 사용된다. 이와 달리 밀도나 속도보다 내구성과 보존성이 더 큰 비중을 차지하는 다른 산업에서는 EEPROM 사용비중이 플래시를 능가한다. 

EEPROM는 견고한 대신 성능이 다소 저하되는 면이 있다. 플래시가 EEPROM보다 더 빠른 속도로 작동(읽기/쓰기)하는 경향이 있지만, 메모리 일부분에 액세스 하는 방식에도 조건이 있다. 보통 플래시 메모리는 블록 단위로 처리되지만, EEPROM은 바이트 단위로 처리된다. 

이러한 특성은 산업용, 의료용, 차량용 등 모든 적용 분야에 있어 중요하다. 데이터 보존이 안전에 필수적 역할을 하는 경우, EEPROM이 선호되는 경우가 많다.

자동차에 EEPROM이 적합한 이유
자동차 시장에서 사용되는 모든 전자 부품이 갖춰야 할 기본 요건 중 하나는 AEC(Automotive Electronics Council)가 개발한 표준을 충족하는 것이다. 여러 부하 검사용으로 사용되는 이 표준은 특히 작동 온도범위와 관련이 있다. 

차량용 애플리케이션용으로 제작된 대다수 반도체 부품, 특히 엔진실(engine bay)에 위치한 부품의 경우 최소 그레이드 1을 충족해야 한다. 즉, -40도에서 125도에 이르는 주변 작동 온도를 견딜 수 있어야 한다는 뜻이다. 

그림 2. 차량용 애플리케이션에 EEPROM은 플래시 대비 많은 장점을 제공한다.

플래시 메모리 제조사들은 보통 그레이드 3(-40도~85도) 또는 그레이드 2(-40도~105도) 정도를 충족하며, 그레이드 1은 거의 없다.  

특수 반도체 공정을 사용한 EEPROM은 더 넓은 온도 범위에서도 안정적으로 작동할 수 있으며, 온세미컨덕터의 NV250x0LV와 같은 제품은 그레이드 1 온도 요건을 충족할 뿐만 아니라 다른 EEPROM 부품보다 훨씬 낮은 수준인 1.7V 공급 전압에서도 작동한다. 자동차 시장의 최근 트렌드를 감안하면 이는 매우 중요한 기능이다. 

 

글 : 줄리오 송(Julio Song) / 로직·스위치·메모리 사업부 / 온세미컨덕터

 

최태우 기자  taewoo@itbiznews.com

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