자율주행 기술의 발전은 차량이 주변 환경을 360도로 완벽하게 인지해야 할 필요성을 증대시켰으며, 이는 차량 내 고해상도 카메라의 폭발적인 증가를 견인하고 있습니다.1 이러한 카메라들은 차량의 전방 범퍼, 후방 트렁크, 측면 미러 등 다양한 위치에 장착되어 실시간으로 방대한 양의 영상 데이터를 생성합니다.1 이처럼 분산된 센서로부터 생성된 데이터를 중앙 처리 장치(ECU 또는 도메인 컨트롤러)로 안정적으로 전송하는 것은 현대 자동차 아키텍처의 핵심 과제가 되었습니다.
기존의 MIPI CSI-2나 USB와 같은 인터페이스는 데이터 전송 거리가 수 미터에 불과하여 차량 전체를 아우르는 카메라 시스템에 적용하기에는 명백한 한계를 가집니다.3 차량의 혹독한 환경, 즉 극심한 온도 변화, 진동, 그리고 강력한 전자기 간섭(EMI) 속에서 비압축 고화질 영상 데이터를 신호 손실이나 지연 없이 전송하는 것은 자율주행 시스템의 안전성과 신뢰성에 직결되는 문제입니다.3
이러한 문제를 해결하기 위해 등장한 기술이 바로 직렬/병렬 변환기(Serializer/Deserializer, SerDes)입니다. 대표적인 차량용 SerDes 기술인 Texas Instruments(TI)의 FPD-Link III와 Analog Devices(구 Maxim Integrated)의 GMSL2는 단일 동축(Coaxial) 또는 차폐 연선(STP) 케이블을 사용하여 최대 15m 거리까지 고속 비디오, 양방향 제어 신호, 그리고 전력(Power over Coax, PoC)을 동시에 전송하는 혁신을 구현했습니다.3 이를 통해 케이블링의 복잡성, 무게, 그리고 비용을 획기적으로 절감할 수 있으며, 이는 연비 개선 및 전기차의 주행 거리 연장과 같은 실질적인 이점으로 이어집니다.6 따라서 어떤 SerDes 기술을 선택하는가는 단순한 부품 선정을 넘어, 차량의 전체적인 전기/전자(E/E) 아키텍처, 미래 ADAS 기능의 확장성, 그리고 총 소유 비용에 영향을 미치는 전략적 결정이라 할 수 있습니다.
본 보고서는 자율주행 시스템 개발의 핵심 갈림길에 있는 FPD-Link III와 GMSL2 기술을 심층적으로 비교 분석합니다. 각 기술의 사양, 시스템 아키텍처, 기능 안전 지원 여부를 면밀히 검토하고, 실제 8대의 카메라를 장착하는 시나리오를 바탕으로 한 종합적인 비용 분석을 제공합니다. 이를 통해 기술 리더와 시스템 설계자가 데이터에 기반한 최적의 의사결정을 내릴 수 있도록 구체적이고 실질적인 통찰력을 제공하는 것을 목표로 합니다.
FPD-Link III(Flat Panel Display Link III)는 Texas Instruments(TI)가 개발한 고속 SerDes 인터페이스로, 주로 차량용 첨단 운전자 보조 시스템(ADAS) 카메라와 인포테인먼트 디스플레이를 연결하는 데 널리 사용됩니다.1 2010년에 처음 소개된 이 기술은 10년 이상 시장에서 검증되며 높은 성숙도와 안정성을 확보했습니다.8
FPD-Link III 시스템의 기본 구조는 카메라 측의 직렬 변환기(Serializer)와 프로세서 측의 병렬 변환기(Deserializer)로 구성됩니다. Serializer는 카메라 센서에서 나오는 MIPI CSI-2나 병렬 비디오 신호를 고속의 직렬 데이터 스트림으로 변환하며, Deserializer는 이 스트림을 수신하여 다시 원래의 병렬 신호로 복원해 ECU의 SoC(System-on-Chip)로 전달합니다.3
이 기술의 핵심은 단일 케이블 솔루션에 있습니다. 저비용 동축 케이블이나 STP 케이블 하나를 통해 고속의 비디오 데이터를 전송하는 순방향 채널(Forward Channel)과, I2C나 GPIO 같은 제어 신호를 주고받는 저속의 양방향 제어 채널(Bidirectional Control Channel)을 통합했습니다.3 여기에 Power over Coax (PoC) 기술을 더해 동일한 케이블로 원격 카메라 모듈에 DC 전력을 공급함으로써 배선을 획기적으로 단순화했습니다.3 데이터 신호는 AC 커플링을 통해, 전력은 DC를 통해 전달되며, 시스템 양단에 배치된 인덕터와 커패시터가 이 두 신호를 효과적으로 분리하고 결합하는 역할을 합니다.1
FPD-Link III는 차량의 혹독한 환경에서도 데이터 무결성을 유지하기 위한 강력한 기능들을 갖추고 있습니다. 그중 가장 중요한 것은 적응형 이퀄라이제이션(Adaptive Equalization, AEQ) 기능입니다.6 이 기능은 케이블의 길이, 노후화, 온도 변화 등으로 인해 발생하는 신호 감쇠를 시스템이 부팅될 때마다 자동으로 감지하고 보상합니다.18 이는 단순한 신호 보정을 넘어, 이퀄라이저의 보상 레벨 값을 읽어 현재 케이블 링크의 물리적 상태와 품질을 정량적으로 진단하는 도구로도 활용될 수 있습니다. 이는 생산 라인에서의 품질 검사나 정비 과정에서 특정 카메라 링크의 잠재적 문제를 예측하는 데 매우 유용한 기능입니다.18
또한, 확산 스펙트럼 클럭킹(Spread Spectrum Clocking)과 DC 밸런스 코딩 같은 기술을 적용하여 국제 자동차 전자 부품 협의회의 전자파 적합성 기준인 CISPR 25 Class 5를 초과하는 우수한 EMI/EMC 성능을 보장합니다.6 이 외에도 내장 자가 테스트(BIST), CRC 데이터 보호, 라인 결함 감지 등 다양한 진단 기능을 제공하여 시스템의 신뢰성을 높입니다.13
FPD-Link III 칩셋은 자동차용 반도체 신뢰성 평가 규격인 AEC-Q100 Grade 2 인증을 획득하여 -40°C에서 +105°C에 이르는 넓은 작동 온도 범위를 지원합니다.9 Leopard Imaging, TechNexion, The Imaging Source 등 다수의 글로벌 카메라 모듈 제조사들이 FPD-Link III 기반의 다양한 제품을 공급하고 있어 안정적인 공급망과 경쟁력 있는 가격을 기대할 수 있습니다.6 또한, NVIDIA Jetson, NXP i.MX, TI Jacinto TDA4VM 등 주요 차량용 AI 프로세서 플랫폼과의 높은 호환성을 제공하여 시스템 통합을 용이하게 합니다.3
GMSL2(Gigabit Multimedia Serial Link 2)는 Maxim Integrated(2021년 Analog Devices에 인수)가 개발한 2세대 GMSL 기술입니다. FPD-Link III와 함께 차량용 고속 비디오 전송 시장을 양분하는 핵심 기술로, 특히 더 높은 대역폭과 기능 안전 지원에 강점을 보입니다.4
GMSL2의 가장 큰 구조적 특징은 패킷 기반 프로토콜(Packet-Based Protocol)을 사용한다는 점입니다.23 이는 고정된 링크 속도 내에서 비디오, 오디오, 제어 데이터 등 모든 정보를 패킷 단위로 나누어 전송하는 방식입니다. 이를 통해 여러 종류의 데이터 스트림이 하나의 물리적 링크를 공유할 때 대역폭을 동적으로 할당하고 효율적으로 관리할 수 있습니다.24
FPD-Link III와 마찬가지로 비대칭 양방향 통신(Asymmetric Full-Duplex) 구조를 가지며, 단일 동축 또는 STP 케이블을 통해 데이터, 제어 신호, 전력을 동시에 전송하는 PoC 기능을 지원합니다.2
GMSL2는 데이터의 내용 자체를 보호하는 데 중점을 둔 강력한 메커니즘을 제공합니다. 모든 제어 채널 패킷에는 16비트 CRC(Cyclic Redundancy Check)가 기본적으로 포함되며, 전송 중 오류가 감지되면 수신 측이 재전송을 요청하는 메커니즘을 갖추고 있습니다.23 이는 데이터 링크 계층에서 데이터의 무결성을 보장하는 핵심 기능으로, 기능 안전(Functional Safety)에서 매우 중요합니다. 비디오 데이터에도 선택적으로 32비트 CRC를 추가하여 신뢰도를 더욱 높일 수 있습니다.27
또한, 최대 16개(D-PHY) 또는 32개(C-PHY)에 달하는 가상 채널(Virtual Channel)을 지원하여, 단일 물리적 링크를 통해 여러 개의 논리적 데이터 스트림을 명확하게 분리하고 관리할 수 있습니다.12 이는 하나의 카메라 센서에서 나오는 HDR(High Dynamic Range) 스트림과 분석용 RAW 데이터 스트림을 분리하거나, 비디오 데이터와 다른 센서 데이터를 혼합하여 전송하는 복잡한 센서 퓨전 아키텍처를 유연하게 구현할 수 있게 합니다.
GMSL2의 가장 큰 차별점 중 하나는 기능 안전(Functional Safety) 지원입니다. 다수의 GMSL2 칩셋이 자동차 기능 안전 국제 표준인 ISO 26262의 ASIL-B 등급을 만족하도록 설계되었습니다.22 이는 긴급 제동이나 조향 제어와 같이 안전에 직결된 판단을 내리는 ADAS 시스템에서 데이터 전송 경로의 신뢰성을 시스템 수준에서 보장할 수 있음을 의미합니다.
Leopard Imaging, TechNexion, Supertek 등 다양한 공급업체들이 GMSL2 기반 카메라 모듈을 제공하고 있으며 25, 최근에는 TIER IV와 같은 자율주행 소프트웨어 플랫폼 기업과 협력하여 GMSL2 카메라 데이터를 10GbE(Gigabit Ethernet)로 변환하는 모듈을 출시하는 등, 차량의 백본 네트워크와의 연동을 강화하며 생태계를 적극적으로 확장하고 있습니다.31
두 기술의 핵심 사양을 직접 비교하면, 각 기술의 설계 철학과 장단점을 명확히 파악할 수 있습니다. FPD-Link III는 검증된 비디오 링크를 비용 효율적으로 구현하는 데 최적화된 반면, GMSL2는 미래의 데이터 중심 아키텍처를 염두에 둔 유연하고 고성능의 데이터 네트워킹 기술에 가깝습니다.
Table 1: FPD-Link III vs. GMSL2 기술 사양 비교
| 항목 (Parameter) | FPD-Link III (Texas Instruments) | GMSL2 (Analog Devices) | 자율주행 시스템에 대한 중요성 (Significance for Autonomous Driving) | 관련 자료 |
|---|---|---|---|---|
| 최대 순방향 대역폭 | 4.16 Gbps (DS90UB95x/96x) | 6 Gbps | GMSL2가 더 높은 대역폭을 제공하여 4K 이상의 초고해상도, 높은 프레임레이트, 다중 스트림 전송에 유리. 미래 확장성 확보. | 12 |
| 최대 역방향 대역폭 | 50 Mbps | 187.5 Mbps | GMSL2의 월등히 높은 대역폭은 복잡한 양방향 제어, 실시간 진단, 오디오, 그리고 LiDAR/RADAR 메타데이터 터널링까지 지원 가능. | 12 |
| 최대 지원 해상도 | 2MP@60fps, 4MP@30fps | 4K(8MP)@30fps+ | FPD-Link III는 현재 주류 ADAS에 충분. GMSL2는 차세대 고해상도 센서(예: 8MP)를 위한 준비가 되어 있음. | 14 |
| 가상 채널 지원 | 최대 4개 | 최대 16개 (D-PHY) / 32개 (C-PHY) | GMSL2는 단일 링크에서 훨씬 더 많은 데이터 스트림을 논리적으로 분리할 수 있어, 복잡한 센서 데이터 융합 아키텍처에 더 유연. | 12 |
| 데이터 무결성 | 적응형 EQ, CRC, BIST | 패킷 기반 CRC, 오류 시 재전송 | FPD-Link III는 물리 계층 신뢰성에 강점. GMSL2는 데이터 링크 계층의 데이터 내용 무결성 보장에 더 강력한 메커니즘을 제공. | 18 |
| 기능 안전 (ASIL) | 일부 진단 기능 지원 | ASIL-B 등급 지원 칩셋 다수 | GMSL2는 ISO 26262 준수가 필요한 안전 필수(safety-critical) 시스템 설계에 명확한 이점을 가짐. | 25 |
| EMI/EMC 성능 | CISPR 25 Class 5 초과 | CISPR 25 Class 5 초과 | 두 기술 모두 차량의 혹독한 전자기 환경에서 안정적으로 작동하도록 설계됨. | 6 |
| 케이블 길이/종류 | 최대 15m (Coax/STP) | 최대 15m (Coax/STP, 속도/종류에 따라 변동) | 두 기술 모두 긴 전송 거리를 지원하나, GMSL2는 최고 속도에서 케이블 품질에 더 민감할 수 있음. | 3 |
자율주행 시스템의 핵심인 360도 인지를 위해 8대의 카메라(예: 전방 3대, 서라운드 뷰 4대, 운전자 모니터링 1대)를 단일 ECU에 연결하는 시나리오를 가정하여 각 기술 기반의 시스템 아키텍처를 분석합니다. 이 분석에서 핵심적인 역할을 하는 부품은 여러 카메라 입력을 하나로 묶어주는 ‘Deserializer Hub’ 칩셋입니다.
데이터 흐름 및 동기화: 4대의 카메라가 각각의 케이블을 통해 하나의 DS90UB960-Q1 허브에 연결되고, 허브는 4개의 비디오 스트림을 집계하여 SoC의 MIPI CSI-2 포트로 출력합니다. 8채널 구성을 위해 2개의 허브가 필요합니다. 카메라 간의 정밀한 동기화는 Deserializer 허브에 내장된 정밀 프레임 동기화 생성기(Precision Frame Sync Generator)를 통해 이루어지며, 이는 서라운드 뷰 영상의 자연스러운 합성에 필수적입니다.18
이러한 시스템을 구성할 때, Deserializer Hub 칩셋의 선택은 전체 시스템의 성능, 비용, 그리고 미래 확장성을 결정하는 가장 중요한 요소가 됩니다. TI의 DS90UB960-Q1은 현재 주류인 2MP@60fps 시스템을 안정적으로 지원하는 데 최적화되어 있으며 15, ADI의 MAX96724는 8MP 이미지까지 지원하고 GMSL1과 GMSL2 입력을 혼합하여 사용할 수 있는 유연성을 제공하여 미래 업그레이드 가능성과 기능 안전 요건 충족에 더 유리합니다.33
8채널 카메라 시스템을 구성하는 데 필요한 핵심 완제품(Deserializer Hub 보드)과 카메라 모듈, 케이블의 개별 단가를 조사하여 총 BOM(Bill of Materials) 비용을 추정하고 비교합니다. 가격 정보는 Mouser, Digi-Key 등 공식 유통사와 카메라 제조사, 부품 공급업체 웹사이트의 공개된 가격을 기준으로 합니다. 41
카메라 모듈 가격은 센서, 렌즈, 하우징(IP67 등급) 등에 따라 변동 폭이 매우 크므로 35, 현재 주류인 2MP급 시스템을 가정한 ‘비용 최적화’ 시나리오를 중심으로 분석합니다.
Table 2: FPD-Link III 기반 8채널 시스템 BOM 추정 (2MP급 기준)
| 부품 (Component) | 모델 예시 (Example Model) | 수량 (Qty) | 개당 단가 (Unit Price - 완제품) | 소계 (Subtotal) | 비고 (Notes) |
|---|---|---|---|---|---|
| 카메라 모듈 (w/ Serializer) | TechNexion/Leopard Imaging 2MP | 8 | $150 - $300 | $1,200 - $2,400 | 센서, 렌즈, 하우징에 따라 변동 |
| Deserializer Hub (완제품 4채널 보드) | TI DS90UB964-Q1EVM (예시) | 2 | ~$598.79 | ~$1,197.58 | 4채널 평가 보드 2개 사용 가정 41 |
| 케이블 및 커넥터 (10m) | Coax/STP with FAKRA | 8 | ~$60.00 | $480.00 | 10m FAKRA 케이블 가격 참고 43 |
| 총계 (Total Estimated BOM) | $2,877.58 - $4,077.58 |
Table 3: GMSL2 기반 8채널 시스템 BOM 추정 (2MP급 기준)
| 부품 (Component) | 모델 예시 (Example Model) | 수량 (Qty) | 개당 단가 (Unit Price - 완제품) | 소계 (Subtotal) | 비고 (Notes) |
|---|---|---|---|---|---|
| 카메라 모듈 (w/ Serializer) | TechNexion/Leopard Imaging 2MP | 8 | $150 - $400 | $1,200 - $3,200 | GMSL2 모듈은 가격대가 더 넓음 30 |
| Deserializer Hub (완제품 8채널 보드) | Leopard Imaging LI-JAG-ADP-GMSL2-8CH (예시) | 1 | ~$557.00 | $557.00 | 8채널 통합 보드 사용 가정 42 |
| 케이블 및 커넥터 (10m) | Coax/STP with FAKRA | 8 | ~$60.00 | $480.00 | 동일 가정 43 |
| 총계 (Total Estimated BOM) | $2,237.00 - $4,237.00 |
비용 분석 결과, 이전 반도체 칩 단가 비교와는 달리, 완제품 허브 보드를 기준으로 할 때 시스템 구성에 상당한 비용 차이가 발생할 수 있음을 보여줍니다. GMSL2 생태계에서는 8채널을 한 번에 처리하는 통합 보드(예: ~$557)를 사용할 수 있는 반면 42, FPD-Link III의 경우 4채널 허브 보드 2개(총 ~$1,198)를 사용해야 할 수 있어 허브 구성 비용이 더 높게 나타납니다.41 물론, 총 시스템 비용에 가장 큰 영향을 미치는 변수는 여전히 어떤 ‘카메라 모듈’을 선택하느냐입니다. 2MP급 시스템의 총비용은 GMSL2가 FPD-Link III보다 초기 허브 비용 면에서 유리할 수 있으나, 전체적인 가격 범위는 크게 겹치는 것을 볼 수 있습니다.
그러나 총소유비용(TCO) 관점에서는 다른 결론에 도달할 수 있습니다. GMSL2의 내장된 ASIL-B 지원 기능은 ISO 26262를 충족하기 위한 별도의 모니터링 회로나 소프트웨어 개발 및 검증 비용을 절감시켜 줄 수 있습니다.27 또한, 향후 4MP나 8MP 카메라로 업그레이드할 경우, GMSL2 기반 ECU는 하드웨어 변경 없이 대응할 가능성이 높아 재설계 및 재검증에 드는 막대한 비용을 절약할 수 있습니다. 이는 단기적인 BOM 비용 증가를 상쇄하고도 남을 수 있는 장기적인 가치입니다.
본 보고서는 FPD-Link III와 GMSL2가 각각 뚜렷한 강점을 가진 우수한 기술임을 확인했습니다.
최종적인 기술 선택은 단순히 기술적 우위를 넘어, 기업의 비즈니스 전략과 제품 포트폴리오에 따라 이루어져야 합니다.
차량용 카메라의 해상도는 8MP를 넘어 12MP 이상으로 계속 발전할 것이며, 데이터 전송 요구사항은 더욱 증가할 것입니다. 이에 대응하여 TI는 FPD-Link IV를, Analog Devices는 GMSL3를 출시하며 10Gbps 이상의 대역폭과 Automotive Ethernet과의 연동성을 강화하고 있습니다.19 현재의 기술 선택은 이러한 차세대 기술로의 마이그레이션 경로까지 고려하여 이루어져야 합니다. GMSL은 이전 세대와의 역호환성을 강조하며 이러한 전환을 지원하고 있습니다.33 궁극적으로, 어떤 기술을 선택할 것인가는 기술 부서의 분석을 바탕으로, R&D, 구매, 상품 기획 부서가 모두 참여하는 플랫폼 전략 차원에서 결정되어야 할 중요한 문제입니다.