카테고리: IoT

MEMS 시장, 2021년 200억 달러 넘는다

BOSCH MEMS sensor

MEMS 마켓 – 소비전자, 자동차, 의료, 산업, 군사/항공

MEMS(미세전자기계시스템; Micro Electro Mechanical Systems) 시장이 스마트폰과 태블릿에서 자동차, 산업용 사물인터넷 분야로 확산이 기대되면서 향후 지속적으로 성장하는 분야로 기대된다. 시장조사업체 욜디벨럽먼트는 글로벌 MEMS 시장은 2015년 120억 달러(약 14조 5천억원)에서 오는 2021년 200억 달러(약 24조 2천억원)까지 안정적인 성장을 지속할 전망이다. 향후 5년 동안 연평균 9% 이상의 성장을 보일 것이라는 분석이다. 시장조사업체 그랜드뷰 리서치에 따르면, 글로벌 MEMS 시장은 2022년 261억 달러(31조 5천 5백억원)까지 성장할 전망이다. 소비재 및 자동차 분야에서의 수요 증가가 성장을 견인할 것이라는 분석이다.

MEMS는 반도체 제조 공정을 응용해 마이크로미터(㎛, 100만분의 1미터) 크기의 초미세 기계부품과 전자회로를 동시 집적하는 기술이다. 스마트폰과 태블릿, 자동차, 산업분야 IoT 구현을 위한 각종 산업용 기기에 MEMS 센서가 적극 탑재되고 있다. MEMS 센서 종류로는 자이로스코프, 가속도, 지자기 등 모션센서와 온습도, 화학, 적외선, 가스 등을 탐지하는 환경센서, 마이크로폰 등 소리를 감지하는 음향센서 등이 있다.

현재까지 MEMS 시장은 스마트폰, 태블릿을 중심으로한 소비재 부문을 중심으로 시장이 확산되어 왔다. 생산기술 및 원천기술의 발전은 MEMS 디바이스의 가격을 내려 시장확산을 배가시키는 주요인이다. 최근 수 년 동안 연간 10%에 가까운 디바이스 가격 하락을 가져왔다. 이는 또한 새로운 시장분야를 창조하기 시작해다. 최근에는 웨어러블 기기에서 스마트화가 지속되면서 시장에 활력을 불어넣고 있다. 특히 자동차 분야에서의 MEMS 센서 도입이 기대된다. 자동차에서의 안전성 규제가 대폭 강화되는 가운데, MEMS 디바이스 채용이 확대될 전망이다. 압력 센서, 가속도계 등과 같은 MEMS 디바이스는 에어백, 타이어 압력 모니터링, 안전성 전자 제어 및 기타 안전 기능을 위해서 자동차에 사용되고 있다. 더구나, 구글카와 애플카에 이어 테슬라도 무인 자율주행차의 개발에 적극 나서고 있다. 이에 기존 자동차 메이커들은 물론, 소셜기반 택시 비즈니스로 출발한 우버까지 자율주행차 연구에 적극적인 만큼 향후 MEMS 시장으로 주목받을 만하다. MEMS 디바이스 채용의 대폭적인 확대가 기대되기 때문이다. 욜디벨롭먼트(Yole Developpement)는 ”현재 자동차에서는 평균 20개 정도의 MEMS 디바이스가 사용중이지만, 자율 스마트카에서의 수요는 큰 폭으로 확대될 수 밖에 없다”고 말했다.

글로벌 width =

의료기기 및 헬스케어 분야에서도 전망이 밝다. 욜디벌롭먼트 에릭 모니어 박사(Dr. Eric Mounier, senior technology & market Analyst)는 ”장기적인 개발이 기대되는 메디컬 분야에서, MEMS 마이크로 펌프 등의 수요가 기대된다.”고 밝혔다. 최근 수년동안에는 스마트폰과 연동되는 샤오미 밴드와 같은 단순한 기기로부터 애플의 애플와치, 삼성의 갤럭시 기어 등으로부터 인술린 마이크로 펌프와 같은 다양한 헬스케어 및 메디컬 기기에 이르기까지 ”지속적인 웨어러블 기기 붐이 적어도 향후 7년 동안은 업계의 성장을 이끌어 갈 것”이라는 것이 그랜드뷰 리서치의 분석이다. 산업 및 군사분야도 장기적으로 밝은 전망이다. 산업용 IoT가 부상하고 있는 가운데, 산업 및 군사분야에서 사물인터넷을 구현하기 위해 MEMS 센서 탑재는 선결과제이기 때문이다.

보쉬-꾸준한 독주 이어가, ST-새로운 성장엔진 모색 중
글로벌 MEMS 시장은 보쉬, ST마이크로일렉트로닉스, 텍사스인스트루먼트(TI), 아바고, HP 등이 2015년 기준 5억 달러 이상의 매출을 보이는 Top5 플레이어로 나타났다. 시장조사업체 욜디벨럽먼트에 따르면, 2015년 기준으로 보쉬가 전년에 이어 12억 달러의 매출을 보이며, 독주를 이어갔다. 아바고(6.5억 달러)는 ST(7.55억 달러)와 TI(7.35억 달러)가 소폭 하락한 가운데 큰 성장폭을 통해 HP(5.05억 달러)를 제치고 4위에 올라섰다. 후발업체들은 독자적인 니치시장을 추구하면서 성장세를 이어가고 있다. 또한 시장에서는 반도체를 중심으로 한 인수합병이 활발하게 진행되고 있기도 하다. 인벤센스가 2014년 트러스트 포지셔닝(Trusted Positioning) 및 모베라MEMS(MoveaMEMS)를 인수한 것이나 TriQuint와 RFMD의 협병으로 출범한 QORVO와 같은 MEMS 전문업체간 인수합병도 진행됐다. 물론, NXP의 프리스케일 인수도 있었다.

니치시장의 성장은 후발업체들의 성장을 이끌고 있다. 전통적인 MEMS 시장은 정체되고 있는 가운데, VR(가상현실) 헤드셋용 모션센서, 게이밍용 마이크로폰을 비롯해, 최근에는 드론 분야에서의 모션센서를 중심으로 한 다양한 MEMS 디바이스 수요가 커질 전망이다. 드론이 단순한 오락 및 항공촬영과 같은 엔터테인먼트를 넘어 셀카촬영으로 대중화가 이뤄지고, 아마존과 같은 업체들의 드론 배송이 추진되면서 MEMS 시장으로서 기대된다. 또한, 셀카 촬영 문화의 전세계적인 확산은 스마트폰을 이용한 사진 및 영상 촬영을 위한 3~4축 자이로센서가 장착된 짐벌의 대중화도 주목된다. DJI와 같은 드론전문업체까지 짐벌 카메라를 출시하며, 니치시장을 대폭 성장시켜 나가고 있다.

이에, 글로벌 MEMS 선두그룹의 뒤를 이어 달리는 업체들의 성장세가 만만치 않다. QORVO, KNOWLES 일렉트로닉스, 인벤센스 등이 상위 5위권 아래에서 고르게 성장중이다. 이들은 2015년 매출 기준으로 각각 4.5억 달러, 4.45억 달러, 4.38억 달러를 보이며 약진중이다. 여기에 네스트(NEST)와 하니웰과 같은 홈오토메이션 업체들의 가스, 습도, 온도 모니터링용 MEMS 센서 중심의 시장도 주목된다.

욜디벨롭먼트는 이들 MEMS 시장 주요 업체들을 안정화 단계에 들어간 타이탄그룹과 안정성을 찾지 못하고 있는 경쟁자그룹으로 나누었다. 선두자리를 알차게 지켜가고 있는 보쉬를 비롯해, 아바고, QORVO, 인벤센스가 성장셀를 이어가고 있는 타이탄그룹에 속한다. 반면에, ST, TI, HP, KNOWLES를 비롯해 캐논, 덴소, 파나소닉 등은 성장세가 하락세에 있거나 미비한 업체들로서 성장엔진을 적극적으로 모색중인 경쟁자그룹으로 분류했다.

MEMS 시장에서 가장 시급한 과제는 미세 소형화된 센서의 성능을 확보하는 것과 장시간 센서의 동작과 통신을 유지시킬 수 있는 저전력 기술의 확보다. 특히 저전력 기술은 무엇보다도 중요한 분야가 됐다. 욜디벌롭먼트는 MEMS 성공을 위한 조건 분석을 통해서 가스센서와 포토닉스용 MEMS가 성장능력이 가장 높다고 평가했다. 반면에 에너지 하베스팅분야에서는 충분한 성능확보와 제조혁신이 부족하다는 평가다. 에너지 하베스팅의 문제는 또한 저전력 소비에 대한 수요를 더욱 증가하게 한다.

아이씨엔 오승모 기자 oseam@icnweb.co.kr

Continue Reading

ST마이크로 나노-전력 OP 앰프, 센싱 정확도 향상

나노 전력 OP 앰프

나노 전력 OP 앰프

ST마이크로일렉트로닉스(STMicroelectronics, 이하 ST)가 1.2mm x 1.3mm의 초소형 크기의 평균 전류가 900nA에 불과한 나노-파워 OP 앰프 TSU111을 출시했다.

이 제품은 의료용 모니터, 웨어러블 전자기기, 가스 탐지기, pH 센서, 적외선 모션 센서, 결제 태그와 같은 제품에서 아날로그 회로의 전력 사용을 최소한으로 줄일 수 있도록 돕는다.

TSU111는 동작 전류가 매우 낮아서 저렴한 커패시터의 누설 전류 수준이며, 220mAh CR2032 셀을 방전시키려면 25년 이상 걸린다. 따라서 이 OP 앰프로 전체 시스템 전력 관리에 거의 영향을 미치지 않도록 설계할 수 있다.

TSU111은 입력 오프셋 전압이150uV, 노이즈는 3.6µVp-p에서 0.1Hz ~ 10Hz로 신호 컨디셔닝 회로의 높은 정확도를 보장함으로써 다른 나노-파워 OP 앰프보다 성능이 뛰어나다.

또한 11.5kHz의 탁월한 이득 대역폭(GBWP: gain-bandwidth product)과 레일-투-레일 입력 스테이지를 갖추고 있어서 환경 또는 생체 신호의 모니터링이 가능하다. 입력 바이어스 전류도 10pA로 매우 낮아서 가스 탐지기 또는 광 다이오드와 같은 감지 장치에서 기생 전류의 영향을 최소화할 수 있다.

공급전압 범위는 1.5V ~ 5V로, 로직 회로와 동일한 전원 레일에서 전력을 공급받기 때문에 전원 설계 및 보드 레이아웃을 간소화할 수 있다. 또한 최소한의 전압을 사용하여 배터리가 방전될 때까지 장치를 더 오래 구동할 수 있으며, PV(Photovoltaic) 셀과 같은 에너지 하베스팅 시스템으로 전원이 공급되는 장치에 간편하게 사용할 수 있다.

 

Continue Reading

ST, 밀폐형 웨어러블용 무선 배터리 충전 칩셋 발표

ST, 밀폐형 웨어러블용 무선 배터리 충전 칩셋

ST, 밀폐형 웨어러블용 무선 배터리 충전 칩셋

ST마이크로일렉트로닉스(STMicroelectronics, 이하 ST)가 소형화된 무선 배터리 충전 칩셋을 새롭게 출시했다. 공간 절약, 밀폐 포장 및 간소화, 제품 출시 기간 단축 등의 이점을 제공하는 제품으로 초소형 스포츠용 웨어러블, 건강 측정기, 의료용 센서, 리모컨과 같은 제품을 주요 시장으로 한다.

 

이 칩셋은 ST의 충전 송신기 컨트롤러 STWBC-WA와 무선 배터리 충전 수신기 STWLC04가 짝을 이루며, 현재 판매 중인 다른 칩셋들에 비하면 더 작은 코일로 최고 1W까지 전력을 전송할 수 있다. 수신기 측 코일의 직경은 11mm, 송신기 측은 20mm에 불과하기 때문에 보다 작고 슬림한 폼팩터를 구현할 수 있다. 송신기 측에 더 큰 코일과 풀-브리지 회로를 적용하면 전력 전송 성능을 3W까지도 향상시킬 수 있다. 또한 기존의 충전 커넥터를 사용할 필요가 없어 포장을 간소화할 수 있고, 먼지나 습기로 인한 오염을 방지하는 밀폐 작업을 더욱 용이하게 할 수 있다.

완벽하게 기능을 갖춘 이 칩셋은 리튬 이온이나 리튬 폴리머 소재의 배터리 무선 충전을 지원하며, FOD(Foreign-Object Detection), 액티브 송신기 유무 감지, 수신기 열 보호와 같은 안전 메커니즘을 갖추고 있다. 송신기 칩은 드라이버를 내장하고 있으며, 기본적으로 하프-브리지, 풀-브리지 토폴로지를 지원하며, 신속하게 턴키 솔루션이나 맞춤형 애플리케이션을 손쉽게 설정할 수 있도록 펌웨어 옵션이 지원된다. 수신기는 직접 배터리 충전을 지원하기 때문에 회로보드를 소형화할 수 있으며, 32비트 마이크로컨트롤러 코어와 동기식 정류기를 갖춘 효율적인 벅 컨버터, 그리고 통합 드라이버를 갖추고 있다.

웨어러블을 위한 무선 배터리 충전 데모 보기(클릭)

Continue Reading

저비용, 고효율 IoT/웨어러블 기기 개발 솔루션 세미나… 8월19일 전경련회관

wearable 웨어러블

그동안 각종 IoT, 웨어러블 및 가전 제품의 설계에 필요한 해외의 기술 솔루션들을 80여 차례 소개해온 세미나 기획, 주최사인 아이티컨퍼런스 (대표: 김정희)가 자재 명세서 절감을 위한 각종 솔루션들을 파운드리 회사에서 칩 솔루션 및 커넥팅 분야에 이르기까지 다양하게 발표하는 ”저비용, 고효율 개발 기술 세미나”를 오는 8월 19일 (금) 여의도 전경련회관 2층 루비 룸에서 개최한다.

글로벌 시장에서의 제품 경쟁이 치열해짐에 따라 IoT 및 웨어러블 기기 설계의 기본 컨셉에 대한 구상부터 프로토타입의 출시에 이르기까지의 시간과 비용 절감에 대한 압박 요소가 더욱 커지고 있다. 따라서 시제품뿐 아니라 대량 생산 단계에서의 비용 절감을 통해 빠른 시장 출시를 위한 전방위 노력이 더욱 절실해지는 추세이다.

이러한 요구를 충족시키기 위해서는 아날로그 및 혼성 신호 IC 뿐 아니라 수동 부품, 개별 반도체, 전력 관리 IC, 커넥터에서 전기 기계 부품에 이르기까지 다양한 설계 요소들을 시뮬레이션 해야 하는 소프트웨어의 채택이 점점 중요해지고 있다. 단순히 반도체만을 제공하던 글로벌 업체들도 최근에는 개발 툴과 레퍼런스 킷 등 각종 소프트웨어까지 포함한 솔루션 비즈니스를 지향하는 경향이다.

회로 설계를 더 쉽고 더 빠르고 더 생산적으로 할 수 있도록 해주는 BOM (자재명세서) 프로그램도 글로벌 솔루션 제공업체들이 제공하는 서비스 중 하나로 자리잡고 있다. 원하는 제품 데이터를 선택해 자신들이 지정한 형식의 스프레드시트로 모든 데이터를 내보내는 이 프로그램에는 통화, 형식, RoHS 옵션 및 기타 설정을 기억, 저장하므로 사용자들이 맞춤형 검색을 이용해 다음 검색이나 제품 설계안을 실행할 때 시간을 단축시켜준다.

한편 이번 컨퍼런스에서는 ▲Cypress 김진형 FAE의 “저비용의 자재명세서를 가능케 하는 정전 용량 터치 솔루션”, “쉬운 설계, 저비용을 위한 아날로그 코프로세서 활용법” ▲Molex Korea 탁수란 자동차팀 Product Manager의 “차량용 고신뢰도 커넥티비티 기술을 통한 원가 절감” ▲Brite Semiconductor 앤디 고 (Andy Ko) Sales Director의 “원가 절감 및 타임투 마켓을 위한 파운드리 솔루션” ▲Amazing Micro Corp. 백인수 상무의 “최적화된 어레이 및 임베디드 TVS 를 통한 BOM Down” ▲Silego 존 림 (John Lim) Sales Director의 ” BOM 감소를 위한 프로그래머블 혼성 신호 공정 및 집적 파워 스위칭 솔루션” 등이 발표될 예정이다.

행사 참석 등록 사이트는 아이티컨퍼런스 (www.it-conference.net)이며 참석 인원은 70명으로 한정되어 있으므로 사전 등록이 필수이다. 데모 및 전시 신청 문의나 각종 B2B 관련 마케팅 문의는 김고은 과장(전화: 02-3473-6367, 6369; contact@semicomm.co.kr)에게 하면 된다.

파워일렉트로닉스 매거진 power@icnweb.co.kr

Continue Reading

노르딕, 셀룰러 IoT(Internet of Things)를 위한 저전력 LTE 기술 개발 나선다

노르딕 세미컨덕터, 셀룰러 IoT

새롭게 부상하고 있는 저전력 셀룰러 IoT 마켓 요구에 대응하기 위해 특별히 설계된 노르딕 세미컨덕터의 새로운 nRF91 시리즈는 고집적 칩셋과 소프트웨어를 포함하고 있으며, 다가오는 3GPP 릴리스 13 LTE-M 및 NB-IoT를 지원한다.

초저전력 무선접속 솔루션 분야의 선도주자인 노르딕 세미컨덕터(Nordic Semiconductor, 한국지사장: 최수철, www.nordicsemi.com)는 셀룰러 IoT(Internet of Things)를 위한 저전력 LTE 기술을 개발하고 있다고 밝혔다. 이번 개발작업을 위해 10년 이상 초저저전력(ULP; Ultra-Low Power) 무선기술 분야에서 구축한 노르딕 세미컨덕터의 리더쉽은 물론, 새롭게 채용한 핀란드의 셀룰러 R&D 엔지니어 그룹(노키아, 에릭슨, 모토로라, 브로드컴 출신들로 구성)의 뛰어난 기술력과 전문성이 총 망라되었다.

저전력 셀룰러 IoT는 수많은 마켓 및 애플리케이션 분야에 널리 확산될 것으로 예상되고 있다. 예를 들어, 스마트 유틸리티 미터링, 자산 및 사람(어린이 등) 추적, 차량관리, 빌딩보안 및 안전, 원격관리, 스마트 자동판매기, 리테일, 헬스케어, 의료 모니터링, 실시간 교통 모니터링, 웨어러블, 실내/실외용 GPS 내비게이션, 스마트 홈 기술, 오토모티브(예, 실제 운전 데이터를 기반으로 한 맞춤형 보험), 산업 및 농업 자동화 등 적용 분야는 매우 다양하다.

노르딕 셀룰러 IoT

노르딕 세미컨덕터의 셀룰러 IoT를 위한 로드맵에는 다가오는 3GPP 릴리스 13(Release 13) LTE-M 및 NB-IoT를 지원하는 고집적 칩셋과 첨단 소프트웨어가 포함되어 있다. 전력 및 크기에 고도로 최적화된 새로운 노르딕 세미컨덕터의 nRF91 시리즈는 새롭게 부상하고 있는 저전력 셀룰러 IoT 애플리케이션을 위해 특별히 설계되었으며, 유비쿼터스 네트워크 커버리지를 실현하고, 거의 모든 분야에 적용이 가능하도록 긴 배터리 수명과 낮은 구축 및 유지비용, 수십억 기기로의 확장 가능성, 초소형 폼팩터를 제공한다. 노르딕은 nRF91 시리즈 솔루션의 샘플이 2017년 하반기에 주요 고객들에게 채택될 수 있을 것으로 기대하고 있으며, 대량 공급 및 양산은 2018년부터 이뤄질 것으로 예상하고 있다.

LTE-M 및 NB-IoT는 비용, 크기, 전력이 제한적인 IoT 애플리케이션을 위해 3GPP가 정한 저전력의 안전하고, 신뢰할만한 미래 지향적 개방형 표준으로, 셀룰러 접속기술과 상호운용이 가능하다. 두 기술은 2021년까지 15억개 이상의 기기들이 연결될 것으로 전망되는 새로운 셀룰러 IoT 마켓의 확산 및 성장 동력으로 자리할 것으로 예상된다. 노르딕은 이 기술이 2017년에 처음으로 적용되기 시작해 2018년과 2019년 사이에 폭넓게 확대될 것으로 기대하고 있다.

노르딕의 선도적인 제품군 및 단거리 무선 반도체 기술에 대한 로드맵을 보완하는 장거리, 저전력 무선기술은 이미 입증된 자사의 무선 기술과 임베디드 프로세싱 기술 및 폭넓은 R&D 전문성을 바탕으로 새로운 고성장 마켓을 공략하고자 하는 자사 전략의 일환으로 추진되고 있다.

노르딕 세미컨덕터의 센-토어 라센(Svenn-Tore Larsen) CEO는 “셀룰러 IoT를 위한 노르딕의 로드맵을 공개하게 되어 매우 기쁘다.”고 말하고 “노르딕은 초저전력 무선 DNA와 핀란드의 독보적인 셀룰러 전문기술을 결합함으로써 저전력 셀룰러 IoT 마켓을 위한 엔진동력을 확보하고, 강력한 입지를 구축하게 되었다. 이 로드맵을 통해 노르딕 세미컨덕터는 확장된 기술 기반의 제품을 공급하고, 지속적인 조직 및 R&D 투자를 통해 더욱 발전된 새로운 차원의 기업으로 거듭나게 될 것이다.”고 밝혔다.

노르딕 세미컨덕터의 제품 총괄팀의 토마스 엠블라 보네루드(Thomas Embla Bonnerud) 디렉터는 “셀룰러 IoT 마켓은 아직 초기 단계이지만, 단거리 무선을 위한 블루투스 저에너지(Bluetooth® Low Energy) 기술과 마찬가지로 새로운 저전력 LTE 기술 또한 조만간 여러 분야에서 대규모 성장 곡선을 그리게 될 것이다.”고 말하고 “향후 몇 년 동안 이 마켓은 지금과는 매우 다른 모습으로 진화해 나갈 것이다. 노르딕 세미컨덕터의 nRF91 시리즈는 바로 이러한 새로운 다른 마켓을 위한 새롭고 차별화된 솔루션이다.”고 설명했다.

노르딕 세미컨덕터의 스베인-에길 닐슨(Svein-Egil Nielsen) CTO는 “약 2년 전에 우리는 저전력 LTE 기술의 출현에 따른 새로운 가능성을 발견함과 동시에, 핀란드의 뛰어난 셀룰러 엔지니어 인력들을 채용 했다.”고 말하고, “LTE는 무선 분야 중에서도 상당히 복잡하고 전문화된 기술이다. 전세계에 이러한 기술을 개발하고, 구축할 수 있는 능력과 경험을 갖춘 개발팀은 아마 소수에 불과할 것이다. 우리는 이러한 팀을 보유하고 있으며, 초저전력 무선 및 블루투스 저에너지 분야에서 달성했던 것과 동일하게 저전력 셀룰러 IoT 마켓의 미래를 구축해 나가는 것이 우리 회사의 목표다.”고 밝혔다.

파워일렉트로닉스 매거진 power@icnweb.co.kr

 

Continue Reading
×