프리스케일 반도체는 자사 최초의 자자계 센서인 MAG3110을 출시함으로써 Xtrinsic 지능형 센서 솔루션 라인을 확대했다. Xtrinsic MAG3110은 네비게이션, 추측항법(dead-reckoning) 및 스마트 모바일 기기나 기타 전자제품의 위치 추적과 같은 위치기반서비스(LBS)를 위한 고급 디지털 전자 콤파스(eCompass) 기능을 제공하는 소규격의 저전력 3축 디지털 자자계 센서이다.

Xtrinsic MAG3110을 가속도계 및 GPS와 연결하면 최종 사용자에게 정밀한 방향과 위치 정보를 제공하여 더 포괄적인 네비게이션 시스템을 구현할 수 있다. Xtrinsic MAG3110은 또한 휴대폰 및 GPS 신호를 감지할 수 없을 때 지구의 자기장을 감지하여 방향 정보를 제공하는 백업 시스템의 역할을 한다.

Xtrinsic MAG3110은 위치기반서비스 기능을 탑재한 기기를 원하는 소비자 요구가 급증함에 따라 이에 대응하기 위해 설계되었다. 위치기반서비스는 소비자들이 포스퀘어(Foursquare), 페이스북 플레이스(Facebook Places), 구글 고글(Google Goggles)와 같이 널리 보급된 스마트 모바일 기기용 애플리케이션을 채택하게 된 계기가 되었다.

주니퍼 리서치(Juniper Research)는 전 세계의 위치기반서비스 매출이 2009년 미화 30억달러에서 2014년 미화 127억달러으로 급증한다고 예측하고 있다. 이러한 유형의 기능이 보편화되어감에 따라, 최종 사용자들은 끊김 없는 네비게이션 연결과 더 정확한 위치 식별을 요구할 것으로 예측되고 있는데, 이러한 기능은 Xtrinsic MAG3110과 같은 자자계 센서 기술 설계를 적용해야만 구현할 수 있다.

▲ 프리스케일반도체 김경리 부장이 프레젠테이션을 진행했다.

저소음, 고분해능 장치인 Xtrinsic MAG 3110 자자계는 최소한의 에버리징 요구사항을 충족하여 대기 시간을 줄이고 매우 정확한 판독을 제공하며, 다이나믹 레인지가 넓어 자기장 간섭이 있는 환경에서도 작동 가능하다. Xtrinsic MAG3110 자자계는 지구자기장과 회로판의 구성부품에서 생성된 자기장의 합에 왜곡을 감안한 현지의 자기장 구성요소를 측정하여 극히 정확한 방향 감지 및 판독을 제공하도록 설계한 제품이다.

완전한 Xtrinsic MAG3110 제품에는 자기장 센서 요소, 신호 조절을 제공하는 인터페이스 통합 회로, 통신 및 임베디드 기능이 포함되어 있다. 자기장 데이터는 I2C 인터페이스를 통해 시스템의 연산 엔진으로 쉽게 전달할 수 있다. 주요 기능으로 측정된 자기장 세기 데이터가 사용 가능한 때를 나타내는 인터럽트 신호가 포함되어 있어 데이터 동기화를 단순화한다. 이 기능은 스마트 모바일 기기의 전력 효율성을 향상시켜 결과적으로 배터리 사용 시간을 늘려 준다.

센서 기술의 리더인 프리스케일이 이번에 출시한 Xtrinsic MAG3110 자자계는 기존 MEMS 기반 센서 제품을 보완하여 정확한 전자 콤파스 방향 정보를 생성하기 위한 광범위한 플랫폼을 구축하게 되었다. 프리스케일 솔루션을 고정밀 Xtrinsic MMA845x 또는 MMA9550 가속도계 제품군에 결합하면 스마트 모바일 기기용 기울기 보정 eCompass를 제공할 수 있다. 하드 아이언 및 소프트 아이언 캘리브레이션 및 보정 알고리즘을 이용하면 위치 기반 애플리케이션에 매우 포괄적이고 정확한 솔루션을 제공할 수 있다.

한편, Xtrinsic MAG3110 자자계의 권장 소매 가격은 10,000개 기준으로 미화 1.47달러부터 시작한다. Xtrinsic MAG3110 자자계는 현재 샘플로 공급 가능하며 양산은 2011년 2분기로 예정되어 있다.

프리스케일 센서 툴박스는 가속도계, 압력 및 터치 센서를 포괄하는 범용 플랫폼으로 하드웨어, 소프트웨어, 액세서리를 제공한다. 자력 센서는 센서 툴박스에 가장 최근 추가된 제품이다. LFSTBEB3110 개발 보드는 미화 75달러의 권장 소매 가격으로 공급된다. 또한 센서 툴박스 가속도계 USB 보드를 구매하지 않은 고객을 위해 Xtrinsic MAG3110 가속도계 개발 보드 및 USB 보드가 포함된 RD4247MAG3110이 권장 소매 가격 미화 99달러에 공급된다. 자세한 내용은 http://www.freescale.com/sensors 에서 확인할 수 있다.

▲ MAG3110 자자계 센서는 업계 고사양 모델로 포지셔닝되었다.

센서는 본래 산업분야에서 주로 쓰이다 20여년 전부터 컨슈머 디바이스에 다수 도입되기 시작했다. 프리스케일의 Xtrinsic 브랜드는 센서 제품군을 포괄하는 전문 센서 브랜드로, 기존 센서가 단순하게 시그널을 감지해 변화하는 것 외에도 소비자 욕구를 대응하기 위해 인텔리전스 기능을 내장시켜 토탈 센싱 시스템을 추구하는 것이다.

지금까지 단순하게 하나하나의 센서를 기존 제품에 적용시켰다면, 최근에는 좀 더 고도화된 센싱을 위해 복수의 센서가 하드웨어/소프트웨어 종합적으로 컨버전스되고 있다. 한 칩 안에 커넥티비티, 파워 컨섭션, 로직, 메모리 등을 통합해 종합적인 인지가 가능한 플랫폼으로 개발되는 것이 전체적인 추세다.

프리스케일은 원 칩 패키징 등 하드웨어 발전을 바탕으로 내장된 MCU를 이용해 개발자가 새로운 조합을 할 수 있는, 좀 더 유연한 개념으로 센서의 미래를 예측하고 있다. 전체적인 라인업에 자자계 센서 제품이 이번에 더해짐에 따라, 센서들이 하나씩 하나씩 보강 및 조합되는 과정이 본격화되고 있다. 여기에 프리스케일은 유니크한 임베디드 컨트롤러를 강화해 크로스 셀링하고 있다.

프리스케일이 최초로 확보한 자자계 센서 제품군이기도 한 MAG3110 마그네틱 센서 주요 사양은 다음과 같다.

넓은 다이나믹 레인지: +/- 1,000μT
최대 다이나믹 레인지에서 고분해능: 0.1μT
250nT 노이즈
정상 전원 소비 모드: 1.25Hz에서 24μA
최대 80Hz 샘플링 속도
400kHz에서 I2C 인터페이스
공급 전압: 1.95 ~ 3.6V
OS 드라이버 사용 가능
데이터 동기화 인터럽트
규격: 2 x 2 x 0.8mm 10핀 μDFN 패키지
-40°C ~ +85°C의 작동 온도 범위

프리스케일이 선보인 자자계 센서 제품군는 모바일 산업에서 활용도가 증대되는 추세다. 센서 넣고 애플리케이션 실행시키는 것에서 좀 더 확장된 애플리케이션을 지향하는 수순으로 나아가고 있다. 개발자들은 로케이션 베이스 시스템 기반으로 인도어/아웃도어 정황을 리얼리틱하게 반영하는 것을 숙제로 가지고 있는데, 이러한 한 단계 업그레이드된 정확하고 고성능인 애플리케이션에 대한 요구가 시장 니즈다.

시판되는 각종 기기들이 센서들을 기본 장착함에 따라, 기존에 없던 애플리케이션을 기존 애플리케이션을 재활용해 개발해야 된다는 과제도 생기고 있다. 또 감각적이고 유저 인터페이스를 더 편하게 만드는 필요성도 생기고 있다. 특히 LBS가 난해한 과제로 알려져 있는데, 이는 자자계, 가속, 자이로, 압력 센서 등을 아울러서 센서들을 모두 다 조합해야되기 때문이다.

▲ 프리스케일은 컨슈머 기기, 의료기기, 산업 등을 주요 시장으로 보고 있다.

기존 가속센서군은 시장에 가장 많이 공급된, 성숙된 제품군이다. 기본적으로 핸드폰에 디폴트로 장착되고 있다. 압력센서는 높이에 대한 정보를 제공하는 것으로, GPS 애플리케이션에 높이 정보를 넣기 위해서 필요한 것이다.

자자계 센서군(Magnetic)은 지난 2009, 2010년에 급성장한 시장이다. 프리스케일이 이 분야 제품을 선보인 것은 성장세에 함께 하기 위한 것이다. 이 외에도 자이로 센서군이 있는데, 이는 올해말부터 프리스케일에서 샘플링이 될 것으로 예상되고 있다.

자자계/자이로/가속 각 3축 + 압력 1축 형태로 총 10축 센서가 있어야 최근 니즈를 감당한다는 전망이 점차 부상하고 있다. 이처럼 완벽하게 기술을 확보한다면 센서 콤비네이션이 중요해지는데, 일부 업체에서 출시를 시작한 가운데 프리스케일도 계획을 실체화시키고 있다. 프리스케일에서는 자이로 센서를 연말에 확보하면 이를 조합한 제품군이 나올 것으로 보고 있다.

▲ MMA9550L 센서는 센서계의 SoC를 지향하는 독특한 컨셉의 제품.

프리스케일이 선보인 MMA9550L 센서는 센싱 플랫폼으로 가장 필요한 레퍼런스로 평가받는 것이다. 각종 센서를 9550L 센서에 붙여서 별도로 메인칩과 무관하게 하나의 센서 플랫폼화시킨 것이다. 모든 알고리즘과 정보를 센서에 내장된 코어로 처리하게 만드는 컨셉이다.

소프트웨어 부분이 기존에는 메인 프로세서에 가깝게 드라이버를 가지고 붙었는데, 이처럼 센서 플랫폼 허브가 생기면 9550L에 센서를 붙이고 이 안에서 알고리즘 연산이 수행되도록 만들 수 있다.

일례로 만보계를 보면, APU에서 계산하지 않고 9550L 안에서 계산해 데이터만 APU로 보내 메인 프로세서 로드를 줄여 배터리 라이프와 정확도 모두 확보하는 형태로 운용할 수 있다. 또 센서는 간섭을 많이 받는데, 이를 보정해주는 알고리즘을 9550L 센서 자체에서 처리해 보정된 값만 데이터로 만들어 APU 처리로 보내 부하도 줄일 수 있다.

▲ 스마트폰, 가전 등 센서 중요성이 커지면서 프리스케일의 기자간담회에 이목이 집중되었다.