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온세미컨덕터, 모듈러 자동차 이미징 플랫폼 선보여

온세미컨덕터 MARS

시장 출시 속도를 빠르게 하고 할당된 엔지니어링 리소스를 현저히 감소시켜주는 컴팩트한 폼팩터의 완벽한 에코시스템

온세미컨덕터가 시스템 및 소프트웨어 개발자가 연구 및 개발 활동에 카메라를 사용할 수 있도록 하는 모듈러 자동차 레퍼런스 시스템(Modular Automotive Reference System; MARS)를 선보였다. 온세미 MARS 플랫폼은 엔지니어가 카메라와 여러가지 렌즈, 이미지 센서, 이미지 신호 프로세서 (ISP) 및 각종 통신 옵션을 사용하여 빠른 프로토타이핑과 실험이 가능하게 한다.

이 시스템은 또한 다양하고 유연한 기능을 가지고 있어서 첨단 운전자 보조 시스템 (ADAS), 주변 및 후방 카메라 시스템, 차내 카메라 (동작 인식, 운전자 눈 모니터링 및 조도 검사용 등) 및 자동 주행 등 여러 종류의 자동차 카메라 애플리케이션에 사용할 수 있다.

MARS는 설계 주기를 더 짧게 해서 엔지니어링 비용을 감소시킬 뿐 아니라 독특한 믹스-앤-매치 솔루션을 통한 이미징 시스템의 구현으로 자동차 설계 팀을 지원한다. 이를 통해 다양한 하드웨어들이 컴팩트한 폼팩터로 견고하고 적응력이 뛰어난 시스템에 채택될 수 있다.

엔지니어들은 다양한 보드 형태로 제공되는 온세미컨덕터의 다양한 이미지 센서 및 코-프로세서 포트폴리오는 물론 엄선된 써드파티 서플라이 파트너들의 다양한 자동차 커뮤니케이션 프로토콜에 억세스 할 수 있다. 이는 특정 시스템 요구사항에 적합한 최적의 조합을 찾는다는 면에서는 설계자들에게 매우 광범위한 애플리케이션을 제공한다. 다양한 플랫폼은 각 보드에서 사용되는 인터커넥트에 일관된 신호/전력을 제공하므로 거의 무한한 조합을 수용할 수 있다.

온세미컨덕터의 이미지 센서 그룹 자동차 솔루션 부서 총괄 겸 부사장 로스 자투 (Ross Jatou)는 “자동차 애플리케이션에서 이미지 센싱 기능이 확산됨에 따라, MARS는 컨셉을 고신뢰도의 실제 동작 애플리케이션으로 전환해야 하는 시스템 및 소프트웨어 개발자들에게 설계 및 개발을 간단화하고 빠른 검증이 가능하게 하는 고부가 플랫폼으로 의미가 있다”며 연구소에서 실제 환경의 자동차 테스트에 이르기까지 다양한 아이디어를 얻을 수 있는 확장성을 제공한다고 설명했다.

또한 흔히 사용되는 통신 표준 (예를 들어 GMSL, FPD-Link, LVDS, MIPI, Ethernet)을 지원하는 이 플랫폼은 기존의 자동차 전자제어 유닛(ECU)으로의 직접 접속도 가능하게 한다. 온세미컨덕터는 렌즈 개발자, 써드파티 ISP 공급 업체, 통신 IC 공급 업체, 소프트웨어 개발사 및 SoC 공급 업체에 이르는 모든 에코시스템 파트너들과 협력하고 있다. MARS 모듈은 이미 이러한 서드 파티 제품으로 사전 인증 되었으며 앞으로 공급을 확장해 나갈 계획이다.

아이씨엔 오승모 기자 oseam@icnweb.co.kr

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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

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인피니언, 자동차 전원 아키텍처용 스마트 하이사이드 스위치 Power PROFET™ 출시

인피니언이 업계 최저 온저항과 가장 높은 에너지 용량을 제공하고 보호 기능을 포함한 스마트 하이사이드 스위치 제품군 Power PROFET™을 출시했다.

인피니언 테크놀로지스(코리아 대표이사 이승수)는 분산(decentralized)되고 지능적이며 경제성이 뛰어난 자동차 전원 네트 아키텍처에 대한 요구를 충족하고자 저항이 매우 낮은 스마트 하이사이드 스위치 제품군 Power PROFET™을 출시한다고 밝혔다. 보호 기능을 포함한 이들 스위치 제품은 업계 최저 온(on) 저항과 가장 높은 에너지 용량을 제공한다. 이들 제품은 최대 40A DC에 이르는 전원 분배 시스템이나 정션 박스의 전기기계식 릴레이 및 퓨즈를 대체할 수 있다.

오늘날 자동차의 전원 아키텍처는 릴레이와 퓨즈의 한계점 때문에 제약을 받고 있다. 전기기계식 릴레이와 퓨즈는 부피가 크고, 빈번하게 교체를 해야 하며, 기능이 다소 제한적이다. 예를 들어서 스위칭 사이클 능력이 대략 200,000회에 불과하다. Power PROFET 스위치를 사용하면 이러한 문제들을 해결할 수 있을 뿐만 아니라 많은 이점들을 제공한다. Power PROFET 스위치는 1,000,000회 이상의 스위칭 사이클이 가능하다. 또한 단일 디바이스를 사용해서 릴레이, 퓨즈, 릴레이 드라이버, 케이블, 커넥터 등 기존 시스템에 사용되는 다수의 부품을 대체할 수 있다. 그러므로 새로운 위치에 탑재할 수 있어 차세대 전원 분산 아키텍처 구현을 가능하게 한다.

Power PROFET 스위치는 온 저항이 가장 낮게는 1.0mΩ이며 고전류 애플리케이션을 구동하도록 설계되었다. 이러한 애플리케이션으로는 ECU(electronic control unit), 보조 전원 아웃릿, PTC 히터, 리어 윈도우 히터 등을 들 수 있다. 또한 이들 스위치는 스타트/스톱 시스템의 스타터 릴레이와 전동 브레이크 진공 펌프 같이 높은 스위칭 사이클과 높은 에너지를 요구하는 애플리케이션에도 적합하다. Power PROFET 스위치는 단락 회로 보호와 과열 보호 같은 보호 기능 및 진단 기능을 제공하여 자동차 시스템 신뢰성을 향상시킨다.

Power PROFET 스위치를 사용하면 전력 손실을 최대 7배까지 낮출 수 있으므로 에너지 효율을 높인다. 30A DC를 전도하면서 2W 미만을 소모하며, 전류 검출 및 PWM 기능을 통합하여 추가적인 전력 관리가 가능하다. 또한 Power PROFET 스위치는 단일 펄스로 최대 3,000mJ, 반복적 펄스로 550mJ의 새로운 차원의 에너지 처리 용량을 제공한다. 그러므로 대부분의 애플리케이션에서 프리 휠링 전류 재순환 경로를 필요로 하지 않으므로 시스템 비용을 낮출 수 있다.

인피니언 테크놀로지스의 오토모티브 바디 파워 총괄 사업부장인 안드레아스 돌(Andreas Doll) 부사장은 “차세대 지능형 전원 분산 아키텍처는 높은 신뢰성, 소형 폼팩터 및 진단 기능을 제공하는 인피니언의 새로운 Power PROFET 제품군을 사용하여 많은 이점을 얻을 수 있다. 업계 최저 저항의 Power PROFET 제품군을 출시함으로써 고객들이 사용할 수 있는 하이사이드 스위치 제품 포트폴리오를 더욱 다양화하게 되었다.”고 말했다.

아이씨엔 매거진 오승모 기자 oseam@icnweb.co.kr

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TI, 자동차 오디오용 2.1MHz 클래스 D 증폭기 출시

최소공간에서 고해상도 오디오 품질을 제공하는 4채널 증폭기

TI, 자동차 오디오용 2.1MHz 클래스 D 증폭기 출시

TI 코리아(대표 탄즈위멍) 자동차 애플리케이션용으로 특별히 설계된 2.1MHz 클래스 D 오디오 증폭기를 최초로 출시했다고 밝혔다. 96kHz 고해상도 디지털 입력을 지원하는 소형의 TAS6424-Q1은 자동차 인포테인먼트 애플리케이션에서 왜곡이 낮은 고성능 오디오 품질을 구현한다.

TAS6424-Q1은 더 작아진 외부 필터 사용이 가능해져 최대 18개까지 외부 부품을 줄일 수 있어, 기존 클래스 D 솔루션보다 시스템 크기와 비용을 절감할 수 있다. 채널당 75W의 최대 출력을 제공하는 이 디바이스는 업계 최고의 스위칭 속도를 자랑하며, AM 대역보다 높은 주파수에서 스위칭이 가능한 유일한 오디오 증폭기이다.

TAS6424-Q1 클래스 D 오디오 증폭기의 주요 기능 및 장점
• EMI(Electromagnetic Interference) 감소: AM 대역보다 높은 스위칭으로 복잡한 회피 기법이 필요 없고, 전자기파 적합성(EMC, Electro Magenetic Compatibility) 설계를 간소화하여 국제무선장해특별위원회 (CISPR, Comité International Spécial des Perturbations Radioélectriques) 의 25 클래스 5 EMC 요구사항을 충족한다.

• 낮은 임피던스 지원: 2Ω의 낮은 임피던스를 구동하면서도 안정적인 오디오 재생이 가능하다.

• 첨단 AC 부하 진단 및 라인 드라이버 모드: TAS6424-Q1은 개발자가 우퍼(woofer), 트위터(tweeter) 및 라인레벨 연결장치 등과 같은 다양한 출력의 디바이스를 구성할 수 있도록 상세한 온칩 위상 및 임피던스 측정을 제공한다.

• 향상된 오디오 품질: 고주파수 스위칭으로 왜곡, 전원전압의 리플 제거특성 및 동적반응을 향상시켜준다.

• 더 낮아진 잡음: 디지털 아날로그 컨버터가 내장되어 있어 42uVrms의 낮은 시스템 출력 잡음을 제공하도록 지원하여 외부 증폭기 및 헤드 유닛과 같은 자동차 설계에 적합하다.

• 향상된 열 성능: 클래스 AB 증폭기와 비교했을 때 전력 손실을 60%까지 줄여주므로 팬 또는 대형 히트싱크(방열판)의 필요성을 현저히 감소시켜준다.

한편, 퓨어패스(PurePath™) 콘솔 그래픽 사용자 인터페이스는 개발자가 TAS6424-Q1을 손쉽게 설정할 수 있도록 도와준다. 디바이스를 시뮬레이션하고 최적화하려면 IBIS 모델을 다운로드하거나 TAS6424-Q1 평가 모듈을 사용할 수 있다.

아이씨엔 매거진 오승모 기자 oseam@icnweb.co.kr

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HELLA, NXP 레이더 시스템 기반 오토모티브 컴팩트레이더 센서 개발

NXP반도체는 헬라(HELLA)가 NXP의 매우 혁신적인 RFCMOS 레이더 시스템을 기반으로 컴팩트레이더 센서(CompactRadar Sensor)를 개발했다고 발표했다.

이 센서는 매우 강력한 전천후 레이더 기반 시스템은 차량 내 다양한 안전 및 편리함을 구현하는 중요한 방식으로서 높은 관심을 모으고 있다. 자동 주행 차량 설계에 널리 보급되고 있는 레이더 기술은 자동차가 안정적으로 환경을 감지할 수 있다.

NXP의 RFCMOS 공정 기술 기반 77 GHz 레이더 시스템 칩

헬라가 개발한 컴팩트레이더 센서에서 핵심인 NXP의 RFCMOS 공정 기술 기반 77 GHz 레이더 시스템 칩은 획기적인 성능과 컴팩트한 외형을 제공한다. 혁신적인 시스템 아키텍처와 초고집적도를 통해 전체 헬라 컴팩트레이더 센서는 성냥곽 정도의 크기이다.

초고성능을 제공하는 이 센서는 차량 내외부 모두 통합할 수 있는 많은 새로운 옵션을 제공한다. 예를 들어 제스처 인식은 물론, 차량 외부 주변 환경에 대한 360도 감지 기능이 포함되어 있다. 360도 감지 기능은 자동 주차를 위한 필수 기능으로서, 표준 울트라소닉(ultrasonic) 센서에 비해 컴팩트레이더 센서는 보다 넓은 시야, 더 먼 거리, 더 높은 해상도를 갖추고 있다.

 New 77 GHz radar sensors from HELLA and Radar System Chips from NXP offer varied and innovative options for integration. (Picture: HELLA)

헬라의 전장 사업부 이사회의 임원인 크리스찬 암셀(Christian Amsel) 박사는 “협대역 분야 24 GHz 레이더 기술의 시장 리더로서 수십 년 간의 노하우를 축적한 헬라는 자사의 전문성을 토대로 새로운 활용 분야에 진출할 예정” 이라며, “이에 따라 NXP의 혁신적인 77 GHz RFCMOS 레이더 시스템 칩을 자사의 차세대 레이더 포트폴리오로 통합함으로써 NXP와의 강력한 관계를 더욱 강화했다. NXP와 이노센트(InnoSenT) 등을 비롯한 업계 선도적인 기술 업체들과 긴밀한 관계를 구축함으로써 기술 측면의 혁신적인 강점과 산업화에 대한 오랜 전문성 간의 결합을 통한 시너지 효과를 거두고 있다.”고 설명했다. 암셀 박사는 독일 루드빅스부르크에서 개최된 제 20회 자동차 전자장치 회의(Automotive Electronics Congress)에서 화상 강연을 통해 새로운 센서를 발표했다

NXP의 자동차 사업 부문 CTO인 라스 레거(Lars Reger)는 “헬라의 RFCMOS 레이더 센서는 자동 주행 자동차의 실현을 앞당기는 비약적인 발전이라고 할 수 있다. 사물을 안정적으로 감지하고 분류하기 위해 자동차 센서는 컴팩트한 디자인 내에 고성능을 제공해야 한다. 바로 이와 같은 방법으로 고해상도, 360도 서라운드 뷰를 제공하는 코쿤 레이더(cocoon radar)의 비전이 현실로 이루어질 수 있다”며, “레이더는 최대한의 도로 안전과 자동차 운전자 및 승객의 편리함을 위해 V2X, 비전 및 기타 센서 기술들과 함께 작동할 것이다. NXP는 안전하게 연결된 자동 주행 자동차를 위한 완벽한 반도체 포트폴리오를 제공하고 있다.”고 밝혔다.

헬라의 컴팩트레이더 제품군은 2018년 중반에 출시될 예정이다.

아이씨엔 매거진 오윤경 기자 news@icnweb.co.kr

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