사물인터넷(IoT) 기술은 밝은 미래를 약속하며 더 많은 연결성과 일상생활에 도움이 되는 모든 것을 통합할 가능성을 제공한다. 반도체 제조업체 및 투자자들은 이러한 기회에 대응하는 것이 얼마나 큰 의미가 될 것인지를 인지하고 그에 대한 대처를 하고 있다.
온세미컨덕터는 미래의 비전을 정의하는데 도움이 되는 신뢰성 있는 원인들을 수집한다. 수집된 데이터를 통해 IoT가 '바로 지금 여기(Here and Now)'에 있다는 것을 알 수 있다. 예를 들어 3년 후 스마트폰 사용량은 20억에서 40억으로 두 배가 될 것으로 예상된다.
사실, 실제로 트렌드를 이끄는 것은 연결성(Connectivity)이다. 2025년에는 커넥티드 기기가 요즘의 5배인 750억개에 이를 것으로 예상된다. 3년 후 5대 중 1대의 차량은 스마트 기기로 연결될 것이며 가정 스마트 기기는 현재의 8.6대에서 5년 이내에 약 60배에서 500배로 폭발적 증가를 기록할 것이다.
IoT는 집, 자동차, 컴퓨터, 웨어러블 장치 및 스마트 폰과 함께 현대 생활의 모든 정보를 하나로 모아 스마트 공장, 산업 자동화 및 농업 등의 다른 응용 프로그램과 동시에 클라우드로 데이터를 전송한다. 이에 더 많은 응용 프로그램이 등장할 것이지만 우리가 이미 알고 있는 바와 같이 하루 데이터양은 3년 이내에 2엑사바이트에서 120엑사바이트로 증가할 전망이다.
◆시장 및 기술의 과제
기술적 가능성에 대한 시장의 요구 사항들 간에 균형을 잡고 만족시키는 것이 기술자의 가장 큰 과제 중 하나이다. 한편 시장은 사용의 용이성, 확장성, 비용 및 높은 가치뿐 아니라 끊임없는 신제품 출시를 기대하고 있다.
허나 이러한 요구 사항을 충족시키기 위해서 시스템 설계자와 장치 제조업체는 소프트웨어, 연결성, 데이터 처리 및 에너지 효율성과 관련된 모든 문제를 해결해야 한다.
모든 응용 프로그램이 서로 다르며 특정적인 요구 사항 또한 다양하기 때문에 각 솔루션들은 서로 적용이 가능해야 한다. 광대역 이동통신은 IoT의 범위를 확정하며 Gbps수준에 달하는 속도와 km2당 10Tbps에 달하는 용량을 요구한다.
자율주행 자동차, 인프라, 산업 자동화, 의료 부문 응용 프로그램에 필수적인 특성은 보안, 최고 수준의 데이터 완전성 및 낮은 지연속도(Latency)를 요구한다.
IoT가 원격 조작으로 범위가 확산됨에 따라 10-20년 동안 사용하는 배터리 또는 배터리 없이 작동하는 방식 등 이상적인 전력 관리를 위해 에너지 효율이 필수적인 요소이다. 감지는 IoT의 기본적인 요소이다. 시스템은 이 감지 기능을 통해 주변을 파악하고 이 정보를 바탕으로 의사 결정을 처리하며 관련 정보를 클라우드로 보낼 수 있다.
빛, 열 및 압력과 같은 기본적인 감지 매개 변수의 기능 및 측정에 대해 발전이 이루어졌으며 최근에는 비전 기반 감지 분야가 매우 빠르게 발전하는 추세이다. IoT 노드는 카메라 기반의 비전 감지 기능을 통해 움직이는 물체, 사람 및 기타 실시간 영상 정보를 감지하는 동시에 식별까지 할 수 있으므로 그 어느 때보다 훨씬 정교한 감지 솔루션을 제공한다.
응용 프로그램 및 시장이 소비자 시장의 혁신을 통해 진화함에 따라 모든 것들이 변모할 것으로 예상된다. 이에 따라 온세미컨덕터 및 여러 반도체 업체들은 IoT 구현에 필요한 모든 것들을 지원하는 에너지 효율적 제품들을 지속적으로 혁신하고 있다.
◆IoT 솔루션
온세미컨덕터는 향후 IoT 솔루션의 기반이 되는 분석, 감지, 관리/지원 및 통신/상호 연결의 4가지 주요 기능에 중점을 두며 새로운 솔루션들을 개발 중이다.
IoT 발전을 위한 가장 흥미 진진한 연결성 개발 중 하나는 IoT 연결성을 재구축하는 글로벌 저전력 광역 통신기술(Low Power Wide Area, LPWA) 네트워크인 시그폭스(Sigfox)이다. 이는 물리적 기기를 클라우드에 안전하게 연결하는 데 필요한 비용 및 에너지 소비를 확실히 줄여준다.
최근 온세미컨덕터는 업 링크 및 다운링크 통신에 가장 통합적인 Sigfox 솔루션을 제공하는 새로운 제품을 발표했는데 이 솔루션은 프로그래밍 가능한 RF 패키지형 시스템(System in Package, SiP) - AX-SIP-SFEU)이다.
이 소자는 IoT 연결을 필요로 하는 다양한 응용 프로그램을 지원하도록 즉시 사용이 가능한 포괄적인 무선 주파수 솔루션을 제공하는 데 조만간 출시될 새로운 SiP 제품군 중 첫 번째 제품이다.
IoT 응용 프로그램은 공간의 제약을 받는 특성이 있기 때문에 모듈 기반 솔루션 대비 3분의 1 수준의 크기와 전체 크기 10분의 1인 7 x 9 x 1mm SiP 송신기는 엔지니어들에게 훨씬 더 편한 설계를 가능하게 해준다.
기존의 AX-SFEU 시스템 온 칩 제품군을 기반으로 모든 필수 기능을 통합한 AX-SIP-SFEU는 Sigfox 응용 프로그램의 진정한 원칩 솔루션으로서 의미가 깊다. 정형화된 이 솔루션은 고객이 안테나 설계에 집중할 수 있도록 설계를 간소화하고 시장 출시 시간을 단축함으로써 전반적인 개발 비용을 절감한다.
Sigfox 초저전력 에너지 소비형 '기기에서 클라우드' 솔루션은 AX-SIP-SFEU와 같은 기기의 초저전력 설계를 통해 보완되어 배터리 소모를 줄이고 사용 시간을 연장시키는 최소한의 대기, 슬립 및 딥 슬립 모드 전류를 공급한다.
IoT를 개발 및 확산을 가능하게 하는 기기의 또 다른 예는 RSL10이다. 이 멀티 프로토콜 블루투스5(Bluetooth5) 인증 무선 SoC는 초저전력 무선 기술을 IoT에 제공한다. RSL10은 업계 최저 전력 소모를 제공하며 여타 멀티 프로토콜 무선 SoC와는 달리 DC/DC 컨버터를 필요로 하지 않는 1.2 및 1.5V 배터리용으로 사용할 수 있도록 특별히 설계되었다.
RSL10은 듀얼 코어 아키텍처와 2.4GHz 트랜시버를 특징으로 하며 독점적 혹은 맞춤형 2.4GHz 프로토콜과 함께 블루투스저에너지(Bluetooth Low Energy, BLE)를 지원하는 유연성을 제공한다.
온세미컨덕터의 NCS36510은 IoT 기능에 연결성을 계속 유지하면서 2.4GHz IEEE 802.15.4-2006 응용 프로그램에 적용되는 저전력, 완전 통합형 SoC이다. 이 솔루션은 호환 트랜시버 ARM Cortex-M3 프로세서, RAM, 플래시 메모리, 순수 난수(True Random Number) 생성기 및 여러 주변 소자들을 통합해 최소한의 외부 부품만으로도 완전하고도 안전한 무선 네트워크를 설계하도록 지원한다.
이러한 새로운 저전력 솔루션은 IoT '에코 시스템'의 일부로서 산업용 IoT, 스마트시티/빌딩, 모바일 헬스 응용 프로그램에 설정 가능한 래피드 프로토타이핑 플랫폼(Rapid Prototyping Platform)을 제공하는 IoT 개발 도구(IoT Development Kit, IDK)를 포함하므로 엔지니어들은 IoT 응용 프로그램 개발을 위한 아이디어에서 제작에 이르는 과정을 신속하게 처리할 수 있다.
글: 브라이언 부차난(Brian Buchanan), 전략 마케팅 매니저, 온세미컨덕터