아이씨엔 리포트
www.icnweb.co.kr
2013년에 주목되는 아날로그 반도체 Top 5
2012. 12. 10.
아이씨엔 리포트
www.icnweb.co.kr
1. 프리스케일 반도체 S12 MagniV 복합신호 마이크로 컨트롤러 □ 프리스케일 반도체 (www.freescale.com)는 자동차, 가전, 산업, 네트워킹 시장용 임베 디드 프로세싱 솔루션 분야의 세계적인 선두 업체임 - 프리스케일은 1948년 모토로라의 반도체 사업부로 설립되어, 2004년 프리스케일로 분사하였으며 60년 이상에 걸친 혁신과 제품 리더십의 전통을 강조
□ S12 매그니비(MagniV) 16비트 S12ZVM 복합 신호 마이크로 컨트롤러(MCU)는 현재 시판되는 자동차용 브러쉬리스 모터 제어 솔루션 중 가장 집적도 높은 제품 - S12ZVM은 현재 시판되는 자동차용 브러쉬리스 직류(BLDC) 모터 제어 솔루션 중 가 장 집적도가 높으며, DC 모터에서 BLDC 모터로 전환되는 추세를 촉진할 것으로 기대 - 프리스케일 S12ZVM 단일 칩 모터 제어 솔루션을 사용하면 설계자들이 애플리케이션 의 크기를 축소하고 가청 소음을 줄이며 전력 효율을 높일 수 있다는 장점 □ S12ZVM 제품군은 MCU, MOSFET 게이트 구동 장치, 전압 조정기, 로컬 상호 연결 - 1 -
아이씨엔 리포트
www.icnweb.co.kr
네트워크(LIN) 물리 계층 등 시스템의 네 가지 요소가 단일 칩 솔루션으로 결합 - 프리스케일은 온칩(on-chip) 통합을 통해 PCB의 물리적 설치 면적을 유사한 개별 솔 루션과 비교하여 최대 50%까지 줄일 수 있다고 강조 - 자동차 제조사들은 차량 중량 및 소비 전력을 절감할 수 있는 가능성을 끊임없이 찾고 있으며, 이는 궁극적으로 연비 개선으로 이어질 수 있기 때문 - 전자 시스템 공급업체와 전기 모터 제조사들도 이러한 추세를 받아들이고 있지만, 맞춤 형 솔루션을 사용하는 경우 최적에 못 미치거나 확장이 불가능한 솔루션 때문에 어려 움을 겪어왔다는 분석 - S12ZVM 제품군은 폭넓은 범위의 제품 버전으로 공급되며, 다양한 메모리 용량과 패 키지 옵션으로 CAN 및 LIN 통신 프로토콜을 지원 - 따라서 고객들은 HVAC 송풍기, 와이퍼, 연료 펌프, 냉각수 펌프 등과 같은 애플리케 이션에서 하드웨어 및 소프트웨어 설계를 재사용 가능한 진정한 플랫폼 솔루션 개발이 가능함 □ 새로운 S12ZVM 패밀리의 중심인 확장형 S12Z 코어는 100MHz로 작동하며 이전 버전에 비해 현저한 설계상 장점을 제공 - 이는 주소 지정 공간의 선형성이 높아짐에 따라(메모리 페이징 불필요), 소프트웨어 개 발이 간소화되었으며 소프트웨어를 여러 애플리케이션에 이식할 수 있음을 의미 - 여기에 자속 기준 / 벡터 제어 알고리즘과 같은 정밀한 모터 제어 기법에 널리 사용되 는 분수 산술 연산을 가속하는 새로운 명령도 도입
2. 인피니언 테크놀로지스 마이크로컨트롤러 제품군 AURIX™ □ 인피니언 테크놀로지스(www.infineon.com)는 에너지 효율, 모빌리티, 보안 등 현대 사회의 세 가지 핵심 과제에 대한 반도체와 시스템 솔루션을 제공함
- 2 -
아이씨엔 리포트
www.icnweb.co.kr
- 아날로그/혼합신호, 파워 및 임베디드 컨트롤 기술 등의 핵심 경쟁력을 바탕으로 오토 모티브, 산업용 및 멀티마켓, 칩카드 및 보안 애플리케이션에 역량을 집중 - 인피니언은 차량용 반도체 시장 세계 2위(Strategy Analytics, 2012년 4월), 전력용 반도체 시장 세계 1위(IMS, 2012년 7월), 칩 카드 반도체 시장 세계 1위(IMS, 2011 년 8월)
□ 인피니언은 최근들어 이슈로 부상하고 있는 자동차의 기능안전성(ISO 26262) 요구를 충족하는 멀티코어 32비트 마이크로컨트롤러 제품군 AURIX를 발표 - AURIX 제품군의 멀티코어 아키텍처는 ISO 26262 인증 프로세스에 따라 개발됐으며 애플리케이션 수준에서 자동차 안전 무결성 수준 최고 등급인 ASIL D를 효과적으로 달성할 수 있도록 설계 - 최대 3개의 독립적인 32비트 TriCore 프로세서 코어를 채택해 업계 최고의 안전 기준 을 충족하고 현재 시장에 제공되는 최고 성능의 제품 대비 2배의 성능을 제공 □ 차량용 마이크로컨트롤러 애플리케이션은 종전의 성능보다 1.5~2배 향상되고 성능대비 전력 30% 이상 절감되는 마이크로컨트롤러를 요구로 함 - AURIX 멀티코어 아키텍처는 최대 300 MHz로 동작하는 세 개의 병렬 TriCore CPU 와 강력한 GTM(Generic Timer Module)을 이용해 저전력을 유지하면서 동급 최고의
- 3 -
아이씨엔 리포트
www.icnweb.co.kr
실시간 성능을 제공 - AURIX 마이크로컨트롤러는 65 nm 공정으로 제조되며, 90 nm 공정으로 제조되는 TC1798과 비교 시 최대 100%의 추가적인 성능을 제공하면서도 전력 소비는 인피니 언의 기존 마이크로컨트롤러 제품군인 AUDO MAX와 동일한 수준임 - 높은 실시간 성능과 임베디드 안전성 및 보안 기능을 제공하는 AURIX 제품군은 내연 기관 제어, 전기차 및 하이브리드 카, 변속기 제어장치, 섀시 영역, 제동 시스템, 전동 파워 스티어링 시스템, 에어백, 첨단 운전자 지원 시스템(ADAS) 등과 같은 광범위한 자동차 애플리케이션에 적용할 수 있는 플랫폼이라는 의견 - AURIX 제품군이 채택한 아키텍처는 오늘날 가장 높은 수준의 ASIL D 표준을 달성하 기 위해서 필요한 안전성 시스템 개발 작업을 크게 줄여주며, 고전적인 록스텝 (lockstep) 아키텍처와 비교해서 MCU 안전성 시스템 개발에 걸리는 시간을 30%까지 단축 가능
3. 리니어 테크놀로지 무선 센서 네트워킹 제품 SmartMesh™ LTC5800 □ S&P 500 기업인 리니어 테크놀로지 (www.linear.com)는 30여 년간 전세계 주요 기 업들을 위해 광범위한 라인의 고성능 아날로그 집적 회로를 설계, 제조 및 판매함 - 리니어 테크놀로지의 제품들은 통신, 네트워킹, 산업, 자동차, 컴퓨터, 의료기기, 계측 장비, 가전, 군사 및 항공우주 시스템에서 디지털 전자기기와 아날로그 세상을 이어주 는 중요한 역할을 제공 - 리니어 테크놀로지는 현재 전력 관리, 데이터 변환, 신호 컨디셔닝, RF, 인터페이스 IC, μModule 서브시스템 및 무선 센서 네트워크 제품을 생산중임 □ 리니어 테크놀로지는 업계 최저전력 IEEE 802.15.4E 규격을 준수하는 무선 센서 네트 워킹 제품(제품명: SmartMesh™ LTC5800 (시스템온칩) & LTP5900(모듈))을 출시 - 스마트메쉬 IC 제품들과 모듈은 소형 센서 “모트(mote)”가 10년 이상의 배터리 수명을 갖고 동작할 수 있도록 설계를 지원하면서, 네트워크 매니저와 함께 매우 높은 견고성 - 4 -
아이씨엔 리포트
www.icnweb.co.kr
과 보안성을 요구하는 무선 센서 네트워크(WSN) 개발을 실현할 수 있도록 지원
- 스마트메쉬 네트워크는 시간 다이버시티, 주파수 다이버시티, 물리적 다이버시티의 “트리 플 플레이” 무선 메쉬 기술을 이용하여 신뢰성, 탄성(resiliency), 확장성, 전력소스 유 연성, 사용 편의성을 보장해 준다. 이 기술의 핵심은 지능형 메쉬 네트워크로 진보된 알고리즘과 전력 절감 기술을 보유 - 이러한 기술을 통해 결정적인 전력 관리 및 최적화, 자동포밍(auto-forming), 및 자가 치료(self-healing) 메쉬 기술, 제로 충돌 저전력 패킷 교환 및 대규모의 고밀도 네트워 크 확장성능 등을 포함해 다른 WSN 공급업체에서 이용할 수 없는 강력한 기능을 실 현함 - SmartMesh IP™ 버전은 6LoWPAN 표준을 준수하며, 모든 노드에 대해 자연스러운 IPv6
주소지정(addressability)
기능을
제공함.
또한
SmartMesh
WirelessHART
IEC62591 표준 준수 제품들은 이전에 발표된 제품과 비교 배터리 수명을 2배 연장 □ 스마트메쉬 제품군은 시스템 개발을 단순화시켜 줄 수 있는 여러 제품들로 구성 -
LTC5800 시스템온칩은 통합하기 쉬운 72핀 10mm x 10mm QFN 패키지에서 견고 한 센서 네트워킹 소프트웨어를 포함
- 5 -
아이씨엔 리포트
www.icnweb.co.kr
- LTC5800은 온보드 파워 앰프 및 ARM Cortex M3 32비트 마이크로프로세서를 포함 한 모든 무선 회로 부품을 통합하고 있으며, 전력, 그라운드 및 견고한 무선 접속을 위 한 안테나만 요구 - LTP5901/LTP5902 모트 모듈은 FCC, CE, IC 모듈식 무선 인증을 통과한 통합하기 쉬운 표면실장 PCB를 제공하며, LTP5901 모듈은 온보드 칩 안테나를 포함하며 LTP5901 모듈은 MMCX 안테나 커넥터를 포함 □ 리니어 테크놀로지는 “SmartMesh WirelessHART 시스템의 출시와 IP 구현용 무선 센 서 네트워크의 추가는 리니어 테크놀로지의 지속적인 노력이 이러한 목적을 반영시킨 것”이라고 강조 - SmartMesh WirelessHART는 산업용 공정관리 시장을 위해 초저전력 및 신뢰성 요건 을 만족시킬 수 있도록 구축 - 이러한 특성은 수많은 다양한 애플리케이션의 요구를 만족시키고, SmartMesh IP는 비 교할만한 성능을 유지시키면서 6LoWPAN 표준을 준수 □ 모든 SmartMesh 네트워크는 중앙에서 관리되며, 포괄적인 보안과 네트워크 관리 성능 을 제공 - SmartMesh WirelessHART 매니저(LTP5903)는 네트워크당 최대 500개 노드를 지원 할 수 있고, SmartMesh IP 매니저는 네트워크 당 최대 100개 노트를 지원 - 다중 인스턴스의 SmartMesh 서브네트워크는 대규모 네트워크를 설계할 수 있도록 나 란히 구축이 가능함
4. ST마이크로일렉트로닉스 16x4 채널 DOCSIS 3.0 케이블 모뎀 칩 □ ST마이크로일렉트로닉스(www.st.com)는 센서와 전력 기술, 멀티미디어 통합 애플리케 이션 분야를 선도하는 세계적 반도체 회사 - 에너지 관리 분야로 부터 데이터 보안, 헬스케어, 소비자용 스마트 기기에 이르기까지 - 6 -
아이씨엔 리포트
www.icnweb.co.kr
다양한 분야에 제품을 공급 - ST의 제품은 가정, 자동차, 사무실 등 다양한 곳에서 이용되며 삶의 환경을 보다 긍정 적이고 혁신적으로 만드는 데 기여
□ ST는 지난 9월 DOCSIS 3.0 기술을 처음 선보인 이후, 셋톱박스나 헤디드 게이트웨이 프론트 엔드를 위한 12채널
STiD125와 16채널 STiD127, 그리고 헤디드 게이트웨이
프론트 엔드를 포함한 데이타 게이트웨이 및 케이블 모뎀용 16채널 STiD128 출시를 빠르게 준비중 - 이번 신제품들은 4개의 업링크 채널과 최대 16개의 다운링크 채널이 제공되는 DOCSIS 3.0 디바이스들로, 최대 800Mbps 다운스트림과 108Mbps의 업스트림의 데 이터 속도를 제공 □ DOCSIS 3.0은 홈 및 모바일 엔터테인먼트 영역에서, 기존 MPEG에서 IP 비디오로 진 화하는 기초를 제공 - 고속 데이터율을 보장하여 셋톱박스나 홈 게이트웨이로 단일 네트워크 상에서 동영상 및 인터넷 데이터 융합 서비스를 전달할 수 있을 뿐만 아니라, 스마트TV, DVR, 태블 릿, 스마트폰, 게임기 등 여러 디바이스를 동시 연결하여 사용이 가능 - 시장조사기관 IMS는 DOCSIS 3.0의 활용으로 DOCSIS 홈 디바이스 시장이 2012년 - 7 -
아이씨엔 리포트
www.icnweb.co.kr
연간 3,200만 대에서 2015년 에는 4,900만 대 이상으로 성장할 것이라고 전망 □ DOCSIS 3.0 은 듀얼 코어 ARM® Cortex™-A9 프로세서를 활용하여 라우팅, 스위칭, 텔레포니 기능을 제어하는 기술 - DOCSIS 3.0 디바이스는 오를리 STiH416 과 같은 ST의 첨단 셋톱박스 디바이스와 연 계하여 유료 TV와 차세대 커넥티드 홈 제품에 사용되는 인터넷 기반 서비스 등을 위한 보안 및 미디어 서버 기능을 제공 - 2013년 1분기내에 23x23 BGA 패키지로 STiD125, STiD127, STiD128 등의 제품 개발 키트를 출시할 예정 □ DOCSIS는 북미 지역 케이블 서비스 사업자 및 장비 제공업체들이 채택하고 있는 주요 케이블 모뎀 규격으로, 비슷한 EuroDOCSIS 규격은 유럽에서 널리 사용됨 - 최고의 데이터 속도를 지원하는 이 DOCSIS 규격들은 케이블 TV 사업자들이 동영상, 음성 및 데이터 통신 등 모든 서비스를 제공할 수 있도록 함 - 최신 버전인 DOCSIS 3.0은 IPTV를 지원하여, 더 나은 서비스를 위한 정적, 동적 멀티 캐스팅을 지원하여 맞춤형 컨텐츠 및 스트리밍 동여상과 같은 서비스를 제공 - 또한 IP 주소 범위를 대폭 확대하여 더 많은 디바이스들을 인터넷에 연결하는 차세대 인터넷 프로토콜(IPv6)를 지원 - ST의 DOCSIS 2.0 용 STi7141은 40Mbps의 다운링크 데이터 속도를 지원하고, 채널 본딩이 가능한 DOCSIS 3.0 기술은 800Mbps까지 가능 - 이는 케이블 사업자들이 여러 명의 홈 유저들에게 동시에 다양한 멀티미디어 서비스와 빠른 인터넷 접속을 제공할 수 있는 아주 중요한 장점으로 작용
5. 텍사스 인스트루먼트 Hercules TMS570 세이프티 마이크로컨트롤러 □ TI(www.ti.com)는 제조업체들과 시스템 공급업체들이 최상의 기능을 차량 시장에 제공 - 8 -
아이씨엔 리포트
www.icnweb.co.kr
할 수 있도록 지원, 신뢰할 수 있는 첨단 반도체 제품을 제공 - 포괄적인 아날로그 전원 관리, 인터페이스, 시그널 체인 솔루션 외에도 TI는 우수한 제 품 관련 기술 자료, 엄격한 AEC-Q100 및 ISO/TS 16949 표준들에 대한 인증과 함께 Hercules™ TMS570 안전성 마이크로컨트롤러, OMAP™ 프로세서, 무선 커넥티비티 솔루션 등을 제공 - 시스템 효율과 안전성을 향상시키고, 보다 많은 정보와 즐거움을 제공하는 차량을 설계 하는 데에 있어, TI는 고객들이 그들의 품질, 신뢰성, 비용 등에 대한 목표를 달성하고 오늘날 치열한 차량 경쟁시장에서 성공할 수 있도록 지원
□ TI는 Hercules TMS570 ARM® 코어텍스™-R4 세이프티 마이크로컨트롤러와 TI 최초 의 기능 세이프티 PMIC(TPS65831-Q1) 및 업계 최초의 기능 세이프티 모터 드라이버 (DRV3201-Q1) 가 결합하여 “세이프티 모터 컨트롤 칩셋”을 구성 - 이 구성은 결함 검출 및 완화를 극대화하고 소프트웨어 오버헤드를 최소화할 수 있도 록 하며, 새로운 모터 컨트롤 세이프티 칩셋에는 SafeTI-26262 및 SafeTI-61508 설 계 패키지도 포함함 - 고객들은 세이프티가 중시되는 트랜스포테이션 및 오토모티브 모터 컨트롤 애플리케이 - 9 -
아이씨엔 리포트
www.icnweb.co.kr
션 설계 시 필요한 ISO 26262 및 IEC 61508 인증을 쉽게 달성하고 제품 출시시간을 단축이 가능 □ Hercules TMS570 세이프티 마이크로컨트롤러 - 80MHz~180MHz 록스텝(lockstep) ARM 코어텍스-R4 코어와 256KB, 384KB, 1MB, 1.25MB 플래시 등의 확장된 성능 및 메모리 옵션 제공으로 설계자에게 다기능 세이프티 제품에 다양한 선택 폭 및 확장성 제공 - 부품 차원에서 산업 안전성 표준을 준수하도록 설계되어 시스템 설계에 ISO 26262 및 IEC 61508 인증을 편리하게 달성 - 록스텝 코어를 이용한 높은 수준의 온라인 진단 성능, CPU 및 버스 마스터에 대한 메 모리 보호 기능, 플래시에 대한 오류 교정 코드(ECC, Error Correction Code) 및 RAM에
대한
SECDED(Single-bit
Error
Correction
and
Double-bit
Error
Detection), 잠재적인 결함 검출을 위한 CPU 및 RAM BIST(built-in-self-test), 세이 프티 오류에 따른 조치를 실행하기 위한 지능형 오류 시그널링 모듈, 주변장치 RAM에 대한 패리티, 중복적 아날로그 디지털 컨버터(ADC) 및 타이머, 연속적 전압 및 클록 모니터링 등 다양한 성능을 제공하는 하드웨어 세이프티 기능 - 온칩으로 향상된 PWM(Pulse Width Modulation), 센서 포착, 쿼드러처 인코더 인터 페이스를 포함한 모터 컨트롤 기능 통합으로 외부 부품 수를 절감하였으며, 32채널 타 이머 코프로세서는 중복적 모터 컨트롤 채널로 동작, 모터 컨트롤 루프의 PWM 무결 성 검사 가능 - 온칩 플렉스레이(FlexRay™), CAN, 이더넷, LIN 커넥티비티 기능 통합으로 표준 오토 모티브 네트워크 지원 및 데이터 수집을 위한 다양한 옵션 제공 □ 기능 세이프티(Functional Safety) PMIC TPS65381-Q1 - 내부 FET를 포함하는 비동기 벅 스위치 방식 전원 공급 컨버터는 입력 배터리 전압을 6V 프리-레귤레이터 출력으로 변환해서 다른 레귤레이터들로 전원 공급 - 내부 FET를 포함하는 2개의 선형 레귤레이터는 CAN(Controller Area Network)과 마 이크로컨트롤러 입력/출력(I/O)으로 전원을 공급하며, 한 개의 선형 레귤레이터 컨트롤 러는 마이크로컨트롤러 코어로 전원 공급
- 10 -
아이씨엔 리포트
www.icnweb.co.kr
- 접지로의 단락 및 배터리로의 단락 방지 기능 제공하여 ECU(Electronic Control Unit) 외부의 센서로 전력 공급 가능 - 전압 드레인 대 소스(VDS, Voltage Drain-to-Source) 모니터링, 페이즈 콤퍼레이터 (phase-comparator), 슛 스루(shoot through) 보호, 데드 타임 컨트롤, 온도 경고 및 보호 기능, 저/과전압 보호를 위한 배터리 전압 검출 등 기능 통합 □ Hercules TMS570 모터 컨트롤 키트(DRV8301-LS12-KIT)는 모터를 몇 분 이내에 안 전하게 실행 - 이 키트는 TMS570 controlCARD(TMDXLS12CNCD), TPS65381-Q1 전원공급장치, 모터 드라이버 EVM, Teknic 서보 모터를 포함 - TI의 MotorWare™ 소프트웨어를 제공하며, 이 소프트웨어는 위치 센서에 대한 중복적 /세이프티 채널로서 센서리스 피드백을 지원하는 FOC(Field-Oriented-Control) 알고리 즘과 ARM CMSIS DSP 라이브러리와 세이프티 기능들을 지원하는 HALCoGen 주변 장치 라이브러리를 이용한 예제 프로젝트를 포함 - 또한 SafeTI ARM 컴파일러 검증 키트를 이용함으로써 개발 툴에 대한 확신을 높일 수 있으며, ISO 26262 및 IEC 61508 인증에 대한 요구를 충족하기 위해 TI ARM 컴파일러 사용에 대해 문서화, 분석 및 검증 가능
[참조 자료] * * * *
아이씨엔웹 www.icnweb.kr 프리스케일 반도체 www.freescale.com 인피니언 테크놀로지스 www.infineon.com ST마이크로일렉트로닉스 www.st.com
* 텍사스인스트루먼트 www.ti.com
- 11 -