2012년 11월 12일 - 세계적인 고성능 아날로그 집약적 혼합 신호 IC 전문기업인 실리콘 래버러토리스(Silicon Laboratories Inc., NASDAQ: SLAB, 지사장 이종찬)는 오늘, 상대 습도(RH) 및 온도용 디지털 센서온칩(Sensor-on-a-chip) 솔루션(제품명: Si7005)을 발표했다.

 신제품 Si7005 센서는 표준 CMOS 공정으로 제조된 혼합신호 IC와 폴리머 유전막을 사용한 검증된 습도측정 기술을 결합함으로써 RH 감지 기술의 진일보를 거두었다. Si7005 센서는 자동차 온도 제어 및 습기 제거, HVAC, 냉각, 날씨 상태, 식품 가공, 프린터, 자산 추적을 비롯해 네블라이저, 산소발생기, 호흡 치료 장비 등의 의료 장비를 포함한 애플리케이션들의 습도와 온도를 모니터하고 제어하는 데 이상적이다.

 기존의 접근방식은 RH 감지를 위해 디스크리트 저항 및 정전 센서, 하이브리드, 멀티칩모듈(MCM)을 사용했다. 이러한 전통적 방식은 높은 BOM(bill of materials) 비용과 컴포넌트 갯수, 대형 풋프린트, 까다로운 제조과정, 생산 공정 상에서의 노동집약적 보정 문제들을 야기했다. 반면, 단일 칩 Si7005 습도 센서는 전통적인 디스크리트/모듈 솔루션에 비해 더욱 소형이면서, 더욱 신뢰성이 우수하고 더욱 쉬운 설계와 편리한 사용감을 제공한다.

 Si7005 습도 센서는 ‘플러그 앤 플레이’로 작동하며 공장 출하 전에 보정된 습도 및 온도 감지 솔루션이다. 이 디바이스의 디지털 출력과 출하 전 보정 기능을 통해 개발자들은 센서를 보정해야 하는 수고를 덜 수 있으며 Si7005 센서들을 완벽히 상호 교체가능 하도록 해준다. 하나의 감지 장치를 다른 장치로 교체할 경우, 소프트웨어/ 펌웨어 업데이트나 재보정을 할 필요가 없다. 고객은 제조 라인에서 개별 유닛에 대한 조정작업에 시간이나 추가 노동을 투입할 필요가 없기 때문에, 제조, 재작업, 현장 서비스가 용이하다. Si7005 센서의 콤팩트형 QFN 패키지는 테이프&릴(tape-and-reel) 패키징, 자동화 된 픽 & 플레이스(pick-and-place) PCB 제조와 기존의 솔더링 프로세스를 지원하여 OEM 제조 비용을 더욱 줄일 수 있도록 지원한다. 

 Si7005 센서는 정밀한 모놀리식 습도 및 온도 감지를 구현하기 위해 최첨단 감지 기술을 사용하고 있다. 온도는 다이에서 정밀한 밴드 간격(band-gap)에 기준하는 회로를 통해 감지된다. 습도는 다이 표면에 적용된 업계 표준의 저유전체(low-k)층의 정전 용량의 변화를 측정하는 방식으로 감지된다. 온도와 습도 모두는 동일한 모놀리식 디바이스에서 매우 근접하게 정밀히 측정되므로 뛰어난 측정 정밀도를 제공한다.  Si7005 디바이스는 분당 1회 측정 시 평균 전력 소모치가 2 µA에 불과하여 동종 제품들 가운데 가장 낮은 전력을 소모하는 RH 센서로써, 배터리 구동형 애플리케이션에 이상적이다.

 Si7005 RH 센서 솔루션의 총 BOM은 겨우 두 개의 바이패스 커패시터에 불과하다. 반면에, 동일한 기능 구현 시 디스크리트 솔루션의 경우 보통 10여개 정도의 컴포넌트가 필요하다.  Si7005 디바이스는 센싱부와 ADC컨버터, 신호처리, 보정 데이터를 위한 비 휘발성 메모리, I²C인터페이스가 모놀리식 CMOS IC에 통합되어 있다. 이러한 높은 수준의 단일 칩 집적은 센서를 견고하고 안정적으로 만들어주며 비용 감소 및 개발시간을 단축시키고 보드 설계를 간소화 해준다.

 
 실리콘랩스는 기존 센서들에서 발생할 수 있는 손상 및 오염 등의 취약한 문제를 해결하기 위한 혁신적인 솔루션을 개발했다. Si7005 디바이스는 옵션으로 조립 전, 중간, 혹은 후 그리고 제품의 전체 수명 동안 액체나 미립자로부터 센서를 보호하는 얇은 보호 커버/필터를 공장에서 부착하여 제공한다. 이러한 혁신적인 필터는 경쟁 센서 솔루션들에서 필요한 재료 및 노동 비용을 없애주며 측정감도에도 영향을 끼치지 않는다.

 실리콘랩스의 마크 톰슨(Mark Thompson) 액세스, 전력, 센서 제품부문 부사장 겸 총괄매니저는 “Si7005 습도 센서는 표준 제조 과정과 함께 뛰어난 사용 용이성, 안정성, 소형 사이즈, 저전력과 호환성을 제공한다”며 “Si7005는 다수의 반도체 공급업체들이 공급하고 있는 제품 가운데 유일한 단일 칩 디지털 습도/온도 센서이다. 실리콘랩스는 무선 센서 노드와 인터넷 기기용 애플리케이션을 위한 포괄적인 솔루션을 위해, 저전력 마이크로 컨트롤러에서 무선 트랜스시버에 이르는 상호보완적인 폭넓은 제품 포트폴리오를 제공한다”고 말했다.

 Si7005 습도 센서는 정전용량 터치 센서, 근접 및 조도 센서, MCU 기반 온도 센서, 절연 AC 전류 센서와 하이사이드 DC 전류 센서 등이 포함된 실리콘랩스의 성장하고 있는 센서 제품 포트폴리오 가운데 가장 최신의 제품이다.  

가격 및 공급

 실리콘랩스의 Si7005 습도 및 온도 센서는 현재 4 mm x 4 mm QFN 패키지로 양산 공급되고 있다. Si7005는 1만개 단위를 기준으로 3.64 달러부터 (USD) 가격이 시작한다.  49달러의 Si7005USB-DONGLE USB 기반 평가 보드는 Si7005 센서의 평가를 간소하게 해준다. 29달러인 Si7005-EVB 도터 카드(daughter card)에는 개발자가 Si7005를 항온항습기에서 평가할 수 있도록 해주는 연성케이블이 포함되어 있다.

 Si7005EVB-UDP 플러그인 카드는 실리콘랩스의 통합 개발 플랫폼(UDP: Unified Development Platform)용이며 49달러이다. 149달러의 Si7005EVB-UDP-F960 개발 키트는 초 저전력 C8051F960 MCU 개발 키트와 UDP 도터 카드를 데이터 로거(logger) 데모 코드가 포함된 휴대형 데모 플랫폼(PC 불필요) 와 결합한 것이다.  소프트웨어 드라이버는 리눅스와 안드로이드 플랫폼용으로 각각 제공된다. (모든 보드는 미국 제조사 권장 소매가격임)

 Si7005 센서 제품, 샘플, 개발 툴에 대한 보다 자세한 정보는 www.silabs.com/humidity-sensor에서 확인할 수 있다.