태그: 웨어러블

웨어러블 및 연결성 헬스 & 웰니스 기기에 요구되는 진화된 저전력 무선 기술

글_ 에이미 헴펠(Amy Heimpel), 온세미컨덕터

상호 연결되는 기기들이 많이 출현함에 따라 무선 반도체 산업이 향후 상당히 큰 규모로 성장될 것으로 예상되고 있다.

시장조사기관인 ABI Research가 최근 내놓은 2021년까지의 분석 자료에 따르면 무선 연결 기기들의 수요 증가로 인해 휴대폰용 통신칩을 제외하고도 연간 10억 개 가량의 IC 칩이 출하될 전망이다. 이 보고서는 또한 이 중에서도 블루투스 IC 칩이 이 분야 전체 솔루션 중의 약 2/3가량을 차지할 것으로 보고 있다.

IoT 하드웨어의 계속되는 신제품 출시 중에서도 특히 자동차 및 스마트폰 분야의 융복합화 추세는 무선 반도체 시장의 확실한 호재로 작용하고 있다. 또한 웨어러블 전자 기기들과 바디 웨어러블 의료 기술의 성장세 무선 반도체의 수요 증가를 견인하는 요소이다.

향후에 웨어러블 기기들이 어떤 형태로 융합 될 것인지에 대해서는 아직 정확히 알려져 있지 않지만 조만간 큰 화두가 될 생체 콘텍트 렌즈나 센서와 인터페이스되는 “문신” 등의 등장에 보조를 맞춰서 반도체 기술도 빨리 진화하는 수요에 부응해야 함은 자명한 사실이다.

미래의 솔루션에 요구되는 필수 사항들
1. 에너지 효율성(Energy efficient): 엄청난 기능성을 가진 제품들은 대체로 전원 소비를 크게 증가시킨다. 코인 셀 배터리의 작동을 멈추게 하는 기기들에 관한 한 배터리의 수명은 가장 우선시 되는 중요한 기능이므로 IC 칩의 전원 관리 능력을 최적화 하는 것은 매우 중요하다고 할 수 있다.

2. 초소량화(Ultra-miniature): 몸에 착용하는 소자들은 바디 웨어와 같이 입는 형태로 불편함을 주지 않도록 반드시 작은 크기와 가벼운 재질의 초소량화 기능을 제공해야만 한다. 이러한 제품은 무선 연결성 외에도 데이터 저장 용량과 신호 프로세스를 포함하는 여러 기능들이 전반적인 시스템 크기를 최소화하도록 돕기 위해서 IC칩 내에 집적되거나 위에 실장되어 융합되어야 함을 의미한다.

3. 고도의 유연성(Highly flexible): 스마트 시계는 시스템 레벨 단계에서 보자면 보청기와 동일한 기능을 요구하지 않는다. 특정한 제품에 요구되는 스펙들을 만족시키려는 엔지니어들은 최적화된 시스템을 만들 수 있는 고도의 유연성과 다양한 융통성이 보장되는 플랫폼을 필요로 한다.

온세미컨덕터는 의료 기기용 시장에 이미 그동안 업계 유수의 저전력 기술과 무선 솔루션 기술의 경쟁력을 바탕으로 설계 전문성을 제공해왔다. 이러한 경험을 바탕으로 헬스 & 웰니스 분야와 웨어러블 기기들이 더욱 새로이 필요로 하는 수요를 충족시키기 위해 최상의 솔루션들을 적기에 공급하고 있다.

온세미컨덕터는 초저전력, 멀티 프로토콜 블루투스 5 인증 무선 시스템 온 칩(SoC: 제품명 RSL10)을 업계에 공급중이다. 이 칩이 내장된 심장 박동기는 스페인 바르셀로나에서 2월 27일부터 3월 2일까지 개최되는 모바일 월드 콩그레스 2017 기간 동안 전시, 시연된다.

Continue Reading

ST, 웨어러블 상황감지용 3축 가속도 센서 출시

ST마이크로일렉트로닉스의 다기능 가속도 센서

3축 가속도 센서, 초소형 풋프린트로 업계 최상의 분해능과 저전력 구현

ST마이크로일렉트로닉스(STMicroelectronics, 이하 ST)가 IoT(Internet-of-Things)와 웨어러블 기기의 상황감지(Context Sensing) 수준을 한 차원 높인 3축 가속도 센서 LIS2DW12를 출시했다. 2mm x 2mm x 0.7mm 패키지로 저전력 및 저잡음 설정을 다중으로 지원하여 정확성과 유연성, 전력 절약 면에서 탁월한 성능을 제공한다.

LSM6DSM, LSM6DSL, LSM303AH 디바이스와 더불어 ST의 새로운 저전력, 고성능 MEMS 제품군에 포함되는 LIS2DW12는 16비트 출력을 갖추고 있으며, 어느 모드에서든 다섯 가지 설정으로 저전력 소모 및 저잡음 성능에 대한 우선 순위를 설정할 수 있다. 각 모드 당 네 가지 설정에 특정 기능이 결합되어 데이터 확인을 위해 시스템을 시동하지 않고 효율적인 단일-바이트 전송이 가능해 시스템의 전력소모를 최소화하고 배터리 수명을 연장할 수 있다. 잡음 밀도는 90µg/√Hz로, 시장에 공급되는 유사 디바이스보다 25% 이상 낮기 때문에 헬스케어, 피트니스, 게임, 산업용 센싱 및 환경 모니터링 등 다양한 차세대 애플리케이션에서 측정 정확도를 향상시킨다.

LIS2DW12는 대기모드에서 최소 50nA, 1.6Hz 출력 데이터 속도에서는 저전력 모드로 380nA의 전력을 소모하기 때문에 배터리 부하가 무시할 만한 수준이다. 공급전압 범위는 1.62V ~ 3.6V로 소형 코인 셀이나 버튼 셀로도 동작이 가능하다. 또한 시스템 레벨의 전력을 절감할 수 있도록 32 레벨 FIFO와 내장 온도센서 그리고 자유낙하, 웨이크업, 활동/비활동, 6D/4D 방향검출, 탭/더블-탭(Tap/Double-Tap) 감지를 위한 프로그래머블 인터럽트 기능을 지원한다.

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 마이크로일렉트로닉스, 초소형 턴키 센서 보드 ‘센서타일’ 출시

웨어러블, 게임 액세서리, 스마트 홈, IoT 기기와 같은 제품 개발에 이상적인 센싱 및 커넥티비티 허브

ST마이크로일렉트로닉스의 초소형 멀티-센서 모듈 센서타일

ST마이크로일렉트로닉스(STMicroelectronics, 한국대표: 마르코 카시스, 이하 ST)의 새로운 센서타일(SensorTile)은 13.5mm x 13.5mm로 현재 동종 솔루션 중 가장 작은 크기의 턴키 센서 보드로, MEMS 가속도센서와 자이로스코프, 지자기센서, 압력센서, MEMS 마이크를 탑재하고 있다. 또한 온보드 저전력 STM32L4 마이크로컨트롤러와 결합하여 웨어러블, 게임 액세서리, 스마트홈, IoT(Internet-of-Things) 기기 등의 개발을 위한 센싱 및 커넥티비티 허브로 사용할 수 있다.

센서타일은 소형 온보드 싱글칩 발룬(balun)을 포함하는 완벽한 블루투스 LE(Bluetooth® Low-Energy) 트랜시버와 더불어, 센서퓨전 허브나 펌웨어 개발 플랫폼으로 사용이 가능한 다양한 시스템 인터페이스도 탑재하고 있다. 호스트 보드에 플러그 방식으로 간단하게 연결되고, 전원을 켜자마자 관성, 음성, 환경 데이터를 ST BlueMS 스마트폰 앱에 스트리밍하기 시작한다. 이 앱은 앱스토어에서 무료로 다운로드가 가능하다.

소프트웨어 개발은 STM32 오픈 개발환경(Open Development Environment)을 비롯해 STM32Cube 하드웨어 가상화 레이어(HAL; Hardware Abstraction Layer) 및 미들웨어 컴포넌트에 기반하고 있는 방대한 API(Application Program Interface) 에코시스템으로 쉽고 빠른 개발이 가능하다. 이 시스템은 오픈 소프트웨어 이엑스팬션(eXpansion) 라이브러리(Open.MEMS, Open.RF, Open.AUDIO), 많은 협력업체들의 임베디드 센싱 및 음성처리 프로젝트와 완벽하게 호환된다. 대부분의 예제 프로그램이 소스 코드로 제공되기 때문에 평가 및 사용자 지정작업을 손쉽게 처리할 수 있으며, 위치감지, 행동인식, 저전력 음성통신을 위한 소프트웨어가 포함되어 있다.

이 완벽한 키트에는 크래들(cradle) 보드가 포함되어 있어 13.5mm x 13.5mm의 센서타일 코어 시스템을 스탠드얼론이나 허브 모드로 제공하고 레퍼런스 설계로 적용이 가능하다. 이 보드는 크기는 작지만 완벽하게 기능을 갖추고 있어 습도 및 온도 센서, 마이크로 SD카드 소켓, LiPo(Lithium-Polymer) 배터리 차저도 확인할 수 있다. 그에 비해 레이아웃이 간단하게 구현되어 센서타일 코어 시스템으로 부가 기능을 맞춤화한 웨어러블 시제품을 어떻게 손쉽게 설계할 수 있는지 보여준다. 또한 LiPo 재충전 가능 배터리와 더불어, 크래들, 센서타일, 배터리를 손쉽게 결합하여 하우징할 수 있는 플라스틱 케이스도 포함하고 있다.

이 센서타일 키트에는 시스템이나 소프트웨어 개발 옵션을 확장할 수 있도록 모든 STM32 누클레오(Nucleo) 보드에 플러그할 수 있는 아두이노(Arduino) 호환 인터페이스와 아날로그 오디오 출력 및 마이크로-USB 커넥터를 갖춘 크래들/확장 보드가 포함되어 있다.

아이씨엔 매거진 news@icnweb.co.kr

 

블랙바
센서타일 코어 시스템의 주요 기능

· LSM6DSM 3D 가속도센서 + 3D 자이로스코프
· LSM303AGR 3D 지자기센서 + 3D 가속도센서
· LPS22HB 압력센서/기압계
· MP34DT04 디지털 MEMS 마이크
· STM32L476 마이크로컨트롤러
· 통합 2.4GHz 무선 기능을 갖춘 BlueNRG-MS 네트워크 프로세서

제품에 대한 보다 자세한 정보는 www.st.com/sensortile에서 확인할 수 있다.
블랙바

Continue Reading

노르딕 세미컨덕터, 블루투스5 사양 지원 무선 칩 출시

4배의 동작범위와 2배의 대역폭, 향상된 보안성능으로 스마트 홈, IoT, 웨어러블의 가능성을 새롭게 정의

노르딕 블루투스5 레디 SoC 출시

초저전력 무선 기술 분야의 세계적인 선도업체인 노르딕 세미컨덕터(Nordic Semiconductor, 한국지사장: 최수철, www.nordicsemi.com)는 단일 칩 블루투스(Bluetooth®) 저에너지 애플리케이션의 성능 기준을 재정의한 새로운 기능 및 성능을 갖춘 블루투스 5 레디(Bluetooth 5 Ready) nRF52840 SoC를 발표했다. nRF52840 SoC는 결제 및 의료용 웨어러블 기기는 물론, 산업용 센서나 IoT(Internet of Things) 기기를 비롯해 스마트 홈 및 첨단 웨어러블 애플리케이션에 특히 적합하다.

nRF52840은 블루투스 SIG(Special Interest Group)가 조만간 공식적으로 채택할 예정인 최신 블루투스 무선 기술 핵심 사양인 블루투스 5를 지원하도록 설계되었다. 블루투스 5는 스마트 홈이나 웨어러블, IoT 애플리케이션에서 블루투스 무선 기술의 적합성을 획기적으로 향상시킬 수 있는 장거리 동작범위와 향상된 처리량 등의 기능을 제공한다. 이러한 최신 사양을 준수하는 nRF52840 SoC는 출력 파워를 최대로 높일 경우, 블루투스 저에너지 사양인 블루투스 4.2와 비교해 최고 4배의 동작범위와 2배의 데이터 대역폭(2Mbps)을 지원하는 블루투스 저에너지 무선 연결을 제공할 수 있다.

블루투스 5 지원 nRF52840 SoC는 IEEE 802.15.4 기능도 포함하고 있다. 802.15.4 무선 기술은 지그비(ZigBee)나 스레드(Thread)와 같은 스마트 홈 기술의 토대를 구성하고 있다.(표준에 의해 정의되지 않은 추가 상위 레이어도 있음) 또한 IEEE 802.15.4는 6LoWPAN 및 표준 인터넷 프로토콜을 사용하는 네트워크 적응 레이어로도 사용할 수 있다. nRF52840 SoC는 802.15.4를 지원함으로써 여러 다양한 무선 기술을 이용하는 IoT나 스마트 홈, 산업용 센서 무선 네트워크를 위해 상호 운용이 가능한 기반 기술로서 제품의 기능을 획기적으로 확장시킬 수 있다.

nRF52840 SoC는 기존의 단일 칩 솔루션으로 구현이 불가능했던 복잡한 블루투스 저에너지 및 다른 저전력 무선 애플리케이션을 지원하기 위해 노르딕 세미컨덕터의 기존 nRF52 시리즈 SoC의 검증된 아키텍처를 기반으로 설계되었다. nRF52840 SoC는 노르딕의 nRF52832 SoC에 적용되었던 이미 입증된 64MHz, 32bit ARM® Cortex™ M4F 프로세서를 채택했으며, 이와 더불어 충분한 범용 프로세싱 성능과 부동소수점 및 DSP 성능을 갖춘 CPU를 사용하여 가장 까다로운 무선 애플리케이션의 요구사항까지도 완벽하게 충족시킬 수 있다.

노르딕 세미컨덕터의 제품 총괄 디렉터인 토마스 보네루드(Thomas Bonnerud)는 “nRF52840 SoC는 nRF52 시리즈의 성공을 기반으로 구현되었지만, 무선 제품 개발자들이 이전보다 훨씬 더 다양한 단일 칩 기반의 스마트 홈, 웨어러블, IoT 애플리케이션을 구현할 수 있도록 해준다.”고 밝히고, “이러한 애플리케이션 분야는 빠르게 확대되고 있으며, 웨어러블은 지불 및 식별장치로까지 발전하고 있다.”고 설명했다. 또한 토마스 보네루드는 “새로운 블루투스 5의 장거리 기능은 블루투스를 스마트 홈 기기를 위한 통신기술의 진정한 경쟁자로 만들었으며, nRF52840은 개발자의 기대치를 넘어서는 요건을 충족시키고 있다. 오늘날 커넥티드 제품의 보안 문제는 최우선적으로 고려해야 할 중요한 사항이며, 잘못된 결과는 재앙이 될 수도 있다.”고 말했다.

또한, 그는 ARM CryptoCell이 하드웨어에 통합됨으로써 개발자들은 보안 제품을 구현하는데 있어 최고의 하드웨어 및 소프트웨어 보안 옵션을 이용할 수 있게 됐다며, ”nRF52840 SoC는 향상된 하드웨어와 블루투스 5의 범위 및 대역폭 개선, 802.15.4를 지원함으로써 가장 진보된 최신 구현 개념을 실현했다.”고 소개했다.

한편, 노르딕은 12월 초에 블루투스 5 표준 비준 시, 블루투스 5의 장거리 및 높은 처리량 모드를 지원하는 S140 SoftDevice 및 관련 nRF5 SDK를 출시할 예정이다.

아이씨엔 매거진 오윤경 기자 news@icnweb.co.kr

Continue Reading
×