2년 후, 60세 이상의 인구는 전체 인구의 13%를 차지하고 인구의 55%가 도시에 살게 될 것이다. 또한 2014년에 비해 6% 더 많은 에너지를 필요로 할 것이며 220억 개의 디바이스가 연결될 전망이다. 이에 따라 새로운 비즈니스 기회도 열릴 것으로 보인다. 스마트폰 한대당 20개의 센서가 탑재되면서 총 400만 개의 센서 수요가 일어나고, 6500만 개의 새로운 스마트 미터가 설치되며 240억 개의 마이크로컨트롤러, 5600만 개의 울트라HD TV가 팔릴 것으로 예상된다.
“Smart Things” 실현하는 반도체 솔루션 기업의 사례
아주 가까운 미래, 2017년에 펼쳐질 우리 삶의 모습은 어떤 세상일까.
2년 후, 60세 이상의 인구는 전체 인구의 13%를 차지하고 인구의 55%가 도시에 살게 될 것이다. 또한 2014년에 비해 6% 더 많은 에너지를 필요로 할 것이며 220억 개의 디바이스가 연결될 전망이다.
이에 따라 새로운 비즈니스 기회도 열릴 것으로 보인다. 스마트폰 한대당 20개의 센서가 탑재되면서 총 400만 개의 센서 수요가 일어나고, 6500만 개의 새로운 스마트 미터가 설치되며 240억 개의 마이크로컨트롤러, 5600만 개의 울트라HD TV가 팔릴 것으로 예상된다.
이처럼 라이프 스타일의 변화는 완성품 업체는 물론 반도체 업체에도 혁신적인 변화를 요구하고 있다. 특히 다양한 분야의 반도체를 공급하고 있는 ST마이크로일렉트로닉스의 행보는 이런 점에서 매우 흥미롭다. “Smart Things”를 내세운 이 업체의 스마트 전략이 최근의 IoT 트렌드에 어떻게 부합해야 하는지 잘 보여주기 때문이다.
ST마이크로, “Smart Things Seminar” 행사 개최
지난 1일 ST마이크로일렉트로닉스(이하 ST)는 “Smart Things Seminar”라는 오프라인 행사(서울 포스코 P&S타워)를 통해 실생활에 적용할 수 있는 스마트 디바이스를 대거 소개하는 시간을 가졌다.
엔지니어 등 업계 관계자 200여 명이 참석한 가운데 열린 이 행사에서 ST는 자신들의 Smart Driving, Smart Environments, Smart Things라는 3가지 성장 영역을 내세우며, 이 가운데 “Smart Things”를 집중적으로 소개했다. ST 코리아의 전성환 부장은 “Smart Things” 개념을 새로운 것과 오래된 것과의 지능적인 연결이라고 강조하며, 이는 새로운 ‘애플리케이션과 비즈니스 모델’이라고 밝혔다.
새로운 ‘애플리케이션과 비즈니스 모델’
예를 들어, 시계가 단지 시간만을 알려주는 기능에서 업무를 도와주는 역할로 확대되거나, 보온을 위한 양말이 이제는 발 건강을 체크하는 식이다. 또 패션을 위한 팔찌가 심박수를 알려주고, 시력교정을 위한 안경은 정보 채널 도구가 되는 것이다.
“Smart Things”의 사례는 스마트 시티(Smart City)에서도 찾아볼 수 있다. 거리 조명, 주차, 스마트 미터링, 차고 등은 창조적인 도시 기반시설의 실시간 제어를 가능하게 한다.
ST의 강점은 이 같은 시장에 대응할 수 있는 제반 솔루션을 갖추고 있다는 것이다. ST는 센서 및 엑추에이터, 프로세싱, 커뮤니케이션, 인터페이스, 파워, 시큐리티 등 광범위한 시장에 적합한 통합 플랫폼을 제공한다.
이와 같은 원스톱 서비스에 대해 전성환 부장은 “ST는 IoT를 위한 Smart Things를 개발하는데 있어 간단하고 빠르고 가장 견고한 방법을 제공한다고”고 말했다.
다음은 이날 행사에서 발표한 ST 솔루션을 각 분야별로 소개한다.
스마트 센서: 모션 센서(발표 박상혁 부장)
상시 동작 6축 고성능 가속도 센서 및 자이로스코프 콤보
ST는 대표적인 최신 모션 센서를 보유하고 있다. 이 시간에는 OIS Gyro(L2G2IS), iNemo 관성 모듈(저전력 LSM6DS3, 저전력과 저노이즈의 최첨단 LSM6DS3H, 초저전력 LSM6DSM), 가속도계( LIS2DS12), e-Compass( 6축 LSM303AH), ST Pedometer 등을 소개했다.
ST는 자사의 최첨단 모션 및 근접 센서가 중국 유명 모바일 제조사 원플러스(OnePlus)의 최신 스마트폰인 원플러스 2(OnePlus 2)에 탑재됐다고 최근 밝혔다.
원플러스의 2015년도 플래그십 모델인 원플러스 2는 ST의 센서로 더욱 우수한 카메라 시스템 성능을 구현하게 됐다. 인간의 눈과 비슷한 수준인 0.2초 초고속 포커스와 함께 첨단 광학식 흔들림 방지 기술로 유효 이미지 해상도를 20% 향상시켰다. 뿐만 아니라 일반 광학식 흔들림 방지 폰 카메라 시스템에 비해 전력 소비를 55% 줄였다.
ST의 자이로스코프 L2G2IS로 원플러스 2의 광학적 이미지 안정화(optical image stabilization, OIS) 기능을 구현하여 낮은 조도의 사진에서 선명도를 향상시키고 모바일 영상의 흔들림을 없앴다. 이 2축 MEMS 자이로에 집적된 특수 센싱 요소가 측정된 각속도를 디지털 인터페이스를 통해 카메라에 전달한다.
이에 앞서 ST는 iNEMO™ 울트라(iNEMO™ Ultra)의 첫 번째 제품 LSM6DS3의 개발을 완료했다고 밝혔다. 이 제품은 상시(Always-on) 동작 가속도 센서 및 자이로스코프의 6축 콤보 모션 센서로 디바이스 자체 뿐 아니라 전체 시스템 전력의 효율성, 신호 잡음, 성능에 대한 새로운 표준을 제시한다고 회사측은 전했다.
LSM6DS3 콤보는 ST의 초저전력 STM32 마이크로컨트롤러와 결합할 경우 사물 인터넷(IoT) 제품이나 모바일, 웨어러블, 실내 내비게이션, 휴대용 애플리케이션 등과 같은 기기에 내장되는 배터리형 스마트 센서 시스템 개발에 새로운 기회를 만들어 줄 것이라고 강조했다.
이 초소형(2.5mm x 3.0mm x 0.8mm) iNEMO 울트라 6축 관성 센서 콤보(3축 가속도 센서와 3축 자이로스코프)는 업계 최저 수준의 잡음(Noise) 성능을 제공할 뿐만 아니라, 시스템 전력을 효율적으로 관리하여 테스트 시에는 저전력 모드에서 다른 콤보 제품보다 통상 20% 정도 전력 소모가 더 낮고 성능도 뛰어나며 중요한 부분 중의 하나인 PCB면적을 적게 사용한다고 회사측은 설명했다.
스마트 센싱, 환경 센서 (발표 김영남 차장)
방수 설계의 세계 최소형 압력 센서 기술
환경 센서 부분에도 ST는 다양한 센서를 지원한다. 여기에는 압력센서(LPS22HB), 온습도 센서(HTS221), 디지털 온도센서(STTS751), UV 센서(UVIS25) 등이 있다.
ST는 지난 12월 새로운 MEMS 압력 센서 LPS22HB를 출시하여 환경 센서 포트폴리오에 추가했다.
세계 최소형 압력 센서 LPS22HB는 고정밀도와 강건성에 초소형 사이즈를 결합시키는 신기원을 이룩했다고 회사 측은 평가했다. 압력 센서는 스마트폰, 태블릿은 물론 스포츠 워치, 스마트 워치, 피트니스 밴드와 같은 웨어러블 기술에서의 사용이 점점 늘어나고 있다.
정확한 고도 감지와 더 나은 위치 기반 서비스를 제공할 수 있게 되어 추측항법(Dead-reckoning) 계산을 더욱 정확하게 수행할 수 있고, 이를 통해 날씨 분석이나 건강, 스포츠 모니터링과 같은 새로운 스마트폰 앱 개발을 가능하게 한다. 이 때문에 시장분석 기관인 IHS는 가전 애플리케이션용 압력 센서의 세계 시장 규모가 2018년경에는 10억대 가까이에 이를 것으로 전망하고 있다.
LPS22HB는 단순히 세계 최소형의 압력 센서로서 뿐만 아니라 완전 몰딩 패키지로 제공되는 유일한 압력 센서로서도 의미가 크다. 열이나 기계적인 강건성(20,000 g 이상의 높은 충격 완충력)이 최상일 뿐만 아니라 성능도 좋아지고 전류 소비와 노이즈 사이의 보상(Trade-off)도 탁월하다.
초소형 및 전력 효율적인 온도 센서
ST의 온도센서는 휴대형 기기에서 지능형 온도 보호와 같은 기능을 구현해주는 초소형 및 전력 효율적인 센서를 유명하다.
다양한 성능을 발휘하는 전자 기기들은 좁고 사방이 막힌 공간에 패키징되어 있어 고장 및 낮은 신뢰성을 일으킬 수 있는 열을 발생시킨다. ST의 신형 디지털 온도 센서인 STTS751은 회로 보드상에 실장되어 정확한 온도 데이터에 대한 피드백을 제공할 수 있으므로, 시스템이 냉각 팬을 가동시키거나 회로 셧다운을 실시하는 등의 방식으로 자체 온도를 관리할 수 있도록 지원한다.
신형 센서는 2mm x 2mm 크기로 이전 세대의 센서보다 소형화되었으며, 50μA의 초저 동작 전류, 전력-절감 3μA 대기전류, 그리고 배터리 전원 기기를 위해 최적화된 원-샷 (one-shot) 모드 등이 특징이다. 원-샷 동작은 시스템이 발동되어 즉각적인 판독을 제공할 때에만 웨이크업함으로써, 센서가 슬립 모드 시간을 연장하도록 지원하는 기능이다.
ST는 또한 세계 최초로 자외선 지수(Ultraviolet Index, UVI)의 디지털 직접 출력을 제공하는 센서 UVIS25를 출시하여 업계에 UV센서 바람을 일으켰다.
이 제품은 웨어러블 기기, 스마트폰과 태블릿의 어플, 날씨 측정 장비와 같은 자외선 감지 시장을 겨냥해 출시된 디지털 초소형 UV 센서다. ST의 특허 기술을 적용한 디바이스로 인체 건강에 심각한 영향을 미치는 UV-A(315~400nm) 및 UV-B(280~315nm) 파장을 모두 아우르는 200~400nm 범위의 자외선 파장에 민감하게 반응한다. UVIS25는 감지 기능 뿐만 아니라 자외선 지수를 내부에서 계산하기 때문에 별도의 처리 알고리즘을 외부에서 탑재하거나 고객사의 제조 라인에서 보정 과정을 적용할 필요가 없다.
ST MEMS 마이크로폰 (발표 천재승 부장)
세계 최초 플라스틱 패키지 MEMS 마이크로폰
구현하기도
ST의 MEMS 마이크로폰에는 헤드셋, 핸드셋 애플리케이션용의 아날로그 MEMS 마이크로폰(MP23AB02B, MP23ABW01)과 PC, 태블릿, 핸드셋 애플리케이션에 맞는 디지털 MEMS 마이크로폰(MP23DB01, MP23DB01MM, MP23DBW01 등) 솔루션이 있다.
ST는 지난 2012년 세계 최초로 MEMS 마이크로폰을 플라스틱 패키지에 구현하여 대량 생산한다고 밝혔다.
이 기술은 특허를 받은 상태이며 휴대폰 및 태블릿에서 소음계 및 소음 차단 헤드폰에 이르는 다양한 일반/전문가용 음성 입력 애플리케이션에서의 공간 절약과 내구성 증대의 효과가 있다고 밝혔다.
ST의 MEMS 마이크로폰으로 공간 제약을 많이 받는 최신 소비자 제품의 설계를 쉽게하는 플랫 케이블 PCB 에서의 어셈블리가 용이해 진다.
이미 특허를 받은 이 패키지 기술은 장비 제조사들이 ‘음성 인식 입구’를 패키지의 상단이나 하단 어디든 탑재할 수 있게 하여 가장 슬림한 설계는 물론, 주변 환경에서 마이크로폰까지의 음향 경로를 최단으로 구현하게 한다.
상단(top port)에 사운드 홀이 있는 마이크로폰은 노트북과 태블릿 제품의 사이즈 및 사운드 입력 위치 제약 조건에 적당하고, 하단 마이크로폰은 휴대폰에 주로 사용된다.
스마트 브레인, STM32 코어텍스 M (발표 최경화 부장)
Cortex-M7 코어 기반의 STM32F7 업계 최초 양산 시작
이미 MCU의 수많은 히스토리를 만들어 온 STM32의 명성은 현재진행형이다. 최신 코어를 탑재하며 다양한 제품에 적용되고 있는 STM32는 저전력 통합적인 솔루션을 지향하며 고객의 만족을 이끌어내고 있다. 최경화 부장은 코어텍스 M7 32비트 MCU를 비롯하여 STM32 L4, STM32L0 x, -STM32L05 x, -STM32F 469/479, STM32F 401, STM32큐브 등의 제품을 소개했다.
ST가 칩 제조사 최초로 ARM Cortex-M7 프로세서를 탑재한 마이크로컨트롤러의 양산을 시작했다. 최고 성능의 최신 Cortex-M 코어는 첨단 컨수머, 산업, 의료 및 사물 인터넷(IoT) 디바이스에 적합하다.
이번 새로운 STM32F7 마이크로컨트롤러의 아키텍처는 Cortex-M7 코어와 첨단 주변장치를 결합하여 애플리케이션 성능 향상, 새로운 기능 추가, 배터리 수명 연장, 확실한 보안과 함께 비용 및 크기를 줄일 수 있도록 별도 부품의 사용을 최소화하고 설계상의 이점을 최상으로 제공한다.
새로운 Cortex-M7 코어의 장점을 극대화
STM32F7 마이크로컨트롤러는 Cortex-M4와 같은 이전 버전의 코어에 비해 새로운 Cortex-M7 코어의 장점을 극대화한다. 새로운 마이크로컨트롤러는 고속 또는 멀티채널 오디오, 비디오, 무선, 모션 인식, 모터 제어를 필요로 하는 애플리케이션에 약 두 배에 달하는 디지털 신호 처리(DSP) 성능을 제공한다.
ST의 STM32L4 시리즈는 초저전력 마이크로컨트롤러 기술과 ARM Cortex-M4를 결합했다. 컨수머, 산업, 의료, 계측 등에서 에너지 소모에 민간함 차세대 애플리케이션을 정조준 할 계획이다.
STM32L476과 STM32L486은 이번 시리즈의 첫 테이프를 끊는 제품들로 DSP와 부동소수점 유닛(FPU)을 포함하는 80MHz의 ARM Cortex-M4 코어를 사용했다. 플래시에서 제로 대기 실행이 가능하게 하는 ST ART 액셀러레이터(ST ART Accelerator)까지 더해져 유효전력 100μA/MHz로 최대 100 DMIPS의 성능을 낼 수 있다.
ST의 STM32F469/479 제품 라인은 웨어러블 기기나 스마트 가전, 기타 사물인터넷 제품에서 스마트폰과 같은 직관적인 UI 구현에 필요한 고사양 그래픽 성능을 위해 설계된 제품이다. 이 제품 라인은 웨어러블 피트니스 보조 장비나 지능형 가전 제품과 같은 스마트 제품 구현을 위해 실시간 처리 성능에 확장된 커넥티비티를 결합시켰다. 이를 통해 애플리케이션 스토어와 같이 일상 생활에서 흔하게 볼 수 있는 소프트웨어 에코시스템을 이들 애플리케이션에서도 제공할 수 있다.
스마트커넥션 Sub-1GHz & 블루투스 저에너지
(발표 천재승 부장)
새로운 BlueNRG 블루투스 스마트 네트워크 프로세서
ST는 새로운 버전의 BlueNRG 블루투스 스마트 네트워크 프로세서를 선보였다. 이번에 공개한 신제품은 최신 블루투스 4.1 버전을 지원하며 1.7V 구동을 도입해 베터리 구동 애플리케이션이 장기적으로 작동할 수 있도록 해준다.
새로운 BlueNRG-MS 네트워크 프로세서에는 블루투스 PHY와 2.4GHz 무선 연결, 블루투스 4.1프로토콜 스택을 구동하는 ARM Cortex-M0 마이크로컨트롤러, 전용 AES-128 보안 코프로세서가 탑재됐다.
API와 전력관리기능 및 플래시 메모리가 이미 통합되어 있어 간단한 SPI 버스를 이용해 애플리케이션 호스트 컨트롤러에 직접 연결 가능하며 네트워크 프로세서와 호스트 마이크로컨트롤러 간에는 명확한 소프트웨어 분할을 적용한다.
새로운 블루투스 4.1 사양은 에너지 효율성을 한층 더 높여주며, 마스터, 슬래이브 역할의 디바이스를 포함하는 듀얼 모드 토폴로지를 지원한다. 새로운 로우 듀티 싸이클 디렉티드 애드버타이징(Low-Duty-Cycle Directed Advertising) 기술로 인식 완료된 디바이스에 연결할 때의 에너지 소모를 최소화 한다.
세이프 & 스마트 시큐어 MCU & NFC (발표 곽재현 부장)
최신 NFC/RFID 태그 ‘SRTAG’ 출시
안전과 보안을 위한 MCU와 NFC 솔루션을 소개하는 시간도 이어졌다. TPM, Brand Protection, -e-SE, ST19WP18, ST33ZP24, ST33H768 등의 세이프 & 스마트 시큐어 제품과 NFC 솔루션(e-SE ST21 NFC, ST95HF, ST33, ST25TA, ST33) 등이 핵심 제품이다.
애플리케이션 설계용 평가보드 CLOUD-ST25TA는 사물인터넷(IoT)을 겨냥한 웨어러블, 제품 식별, 스마트 시티에 적합하다. ST의 ST25TA02K 칩을 기반으로 한 보드로, 전자 기기에 NFC 인터페이스를 탑재하는데 필요한 모든 것을 포함하고 있다. 이러한 전자 기기에는 블루투스 오디오 제품이나 웨어러블 제품 뿐만 아니라 NFC 포스터나 명함과 같은 제품도 포함한다.
이 디바이스들은 와이파이 및/또는 블루투스 페어링, 스마트 포스터(예: URL 저장 및 앱 작동), 연락처와 ID 사진을 저장한 V카드(Vcard), 제품 식별, 어셋 트래킹 외에도 기타 컨슈머나 산업용, IoT 애플리케이션에도 적합하다.
또한, ST의 SRTAG IC는 NFC 포럼 4타입 태그 RF 인터페이스와 내장형 NDEF(NFC Data Exchange Format) 메시지 지원 기능을 제공한다. 임베디드 EEPROM 메모리는 512비트에서 64킬로비트까지 다양해 콘텐츠가 많은 버추얼 명함이나 스마트 간판과 같이 다양한 애플리케이션에 적용이 가능하다.
SRTAG 시리즈는 최첨단의 RF 성능을 구현하며 사용자가 프로그래밍 할 수 있는 디지털 CMOS 출력 기능을 갖추고 있어서 호스트 웨이크업(host wake-up)을 위한 외부 부품을 별도로 사용할 필요가 없다.
스마트 충전, 무선충전 리시버 (발표 김창호 부장)
세계 최초 맞춤 가능한 무선 배터리 충전 컨트롤러
ST의 STWBC는 무선 배터리 충전(wireless battery charger, WBC) 트랜스미터용 디지털 컨트롤러이다. STWBC는 전자기 유도 방식 무선 충전이 가능한 휴대전화, 웨어러블, 기타 배터리 구동 기기에서 WBC 트랜스미터(TX)에서 리시버(RX)로 전송되는 전력을 제어하는 가장 유연하고 효율적인 솔루션이다.
ST는 Qi WPC(Wireless Power Consortium)와 PMA(Power Matters Alliance)의 회원사이다. 따라서 이 주요 무선 충전 프로토콜과의 완벽한 호환성을 보장 할 뿐만 아니라 최신 Qi 1.1.2 A11 규격 인증을 갖고 있는 우선 기업에 속한다.
STWBC는 트랜스미터 제어에 필요한 모든 주요 기능을 제공한다. 송신 전력량을 정확하게 제어하여 전력 전송의 효율성을 극대화하고 동작 온도 상승을 최소화 할 수 있어서 리시버의 필요 사항을 맞출 수 있다. 또한 트랜스미터와 리시버 사이의 디지털 피드백으로 리시버 근처의 잠재적 위험 유발 금속 물체를 감지(이물질 검출 기능: FOD) 할 수 있어 이러한 물체가 감지되면 전력 전송 중단이 가능하다.
STM32 오픈 개발 환경 및 프로토타이핑 (발표 원현국 차장)
사용 편리한 개발 환경 3종 제공해요
ST는 단순히 칩 만을 제공하는 데서 끝나는 게 아니라 고객이 쉽고 빠르게 제품을 개발하도록 완전한 개발환경을 지원하다. STM32 누클레오 개발 보드를 비롯하여 STM32Cube V1, BlueNPG 확장보드, 모션 및 환경 센서 확장 보드, X-누클레오 센서 보드, X-CUBE MEMS1, NFC 태그 확장 보드, 스태퍼 모터 드라이버 확장 보드 등을 제공하여 설계를 돕는다.
ST는 개발자들이 새로운 제품을 더 손쉽게 개발할 수 있도록 STM32 MCU용으로는 업계에서 가장 다양한 선택의 폭을 제공하는 통합 개발 환경 툴(IDE)을 무상으로 제공한다.
STM32 사용자는 주요 벤더들로부터 ▲이클립스(Eclipse) 기반 IDE ‘CooCox CoIDE’ ▲STM32용 Ac6 시스템 워크벤치(Ac6 System Workbench) ▲MDK-ARM 환경 등 세 가지 IDE중 하나를 무상으로 선택할 수 있고, 배포 시 ST의 적극적인 지원을 받을 수 있다.
이들 IDE는 코드 크기의 제한은 전혀 없고, 필요한 모든 STM32 구성 파일과 펌웨어뿐만 아니라 누클레오(Nucleo) 보드나 설계 검증 및 개발에 사용되는 디스커버리 키트와 같은 손쉬운 하드웨어도 지원된다.
새로운 프로토타이핑 보드, 누클레오(Nucleo) 제공
ST는 STM32 제품 라인을 위한 새로운 프로토타이핑 보드, 누클레오(Nucleo)를 선보이기도 했다.
누클레오 보드(Nucleo board)는 엠베드(mbed)로 구동되며 아두이노(Arduino) 연결을 지원하는 한편, STM32 마이크로컨트롤러의 온칩 주변장치 모두에 접근 가능한 ST 모르포(Morpho) 확장 헤더를 제공한다.
엠베드 기반 보드이기 때문에 mbed.org의 엠베드 오픈소스 소프트웨어 플랫폼, 온라인 툴, 및 합작 인프라(collaboration infrastructure) 모두를 활용할 수 있다. 아두이노 헤더의 경우 광대한 아두이노 에코시스템으로부터 쉴드를 받아 특정 기능을 보다 빠르고 쉽게 탑재할 수 있다. ST는 자사 MEMS 마이크에서의 전문성과 근접 센싱, 무선 컨트롤 등의 역량을 활용하여 블루투스 LTE(Bluetooth LTE)나 와이파이 연결, GPS, 음성 녹음과같은 기능만을 위한 전용 쉴드를 제공한다.
STM32 누클레오는 STM32 제품군 모두를 지원하여 프로토타이핑의 과정마다 필요한 하드웨어 및 소프트웨어의 미세한 조정을 신속하게 지원할 수 있다. 고객사가 투자한 애플리케이션용 쉴드도 보호를 받을 수 있다. 모든 쉴드는 STM32 누클레오 보드 및 다양한 프로젝트에서 재사용이 가능하기 때문이다.
