Hot Tech - 세라믹 MCU를 품은 터치, IoT(사물인터넷)를 터치하다!
배종홍 대표이사 (주)코아리버
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HOT TECH에서는 혁신기업의 기술력과 성과, 성공 노하우, 업계 동향과 전망을 살펴봅니다.
IoT에 최적화된 반도체설계전문회사 코아리버
(주)코아리버 경쟁력의 근간은 MCU를 구현하는 반도체 설계 기술이다.
반도체는 설계 능력에 따라 기본 성능뿐만 아니라 신뢰성, 가격이 크게 달라진다.
MCU는 중앙 연산 장치로 설계 복잡도가 높고, 오랜 검증 시기를 요구하기 때문에 설계 구조가 효율적이지 않으면, 반도체의 면적이 상당히 증가할 뿐더러 MCU 성능/속도도 떨어질 가능성이 높아지게 된다.
이는 반도체 가격이 올라가는 결과를 초래하게 되며 따라서 효율적인 반도체 구조 설계를 통해 반도체 면적을 줄이고 MCU 성능도 높일 수 있어야 한다.
코아리버는 인텔 386, 팬티엄급 32bit CPU를 개발한 다년간의 반도체 설계 경험을 바탕으로 독자적인 8bit Turbo8052의 최적화된 구조를 보유하고 있으며 이를 통해 반도체 면적 최적화를 이루어 비용 절감으로 점점 치열해지는 경쟁을 이겨나가고 있다.
초소형 컴퓨터라고 불리는 MCU의 설계기술을 안정화시켜 이를 토대로 터치반도체, 나아가서 완제품세트를 IoT의 세계로 연결시키는 (주)코아리버의 기술과 경영 노하우를 들여다보자.
업계 동향
흔히 반도체업계라고 하면 국내에서는 메모리반도체를 일반적으로 떠올린다.
그러나 전 세계적으로 볼 때 메모리반도체 대비 비메 모리반도체(시스템반도체)의 시장이 2배 이상 크다.
최근 국내 대기업에서도 시스템반도체 투자를 늘리고 있지만 국내에서의 시스템반도체는 이제까지 주로 중소업체 위주로 생태계가 구성되어 왔다.
코아리버는 시스템반도체 분야 중에서도 MCU와 터치에 특화된 업체로, 국내 시스템반도체 업체 중 MCU 혹은 터치 반도체 전문업체는 손에 꼽을 정도이다.
더구나 터치반도체를 국내 대기업 스마트폰과 가전제품에 대량 양산공급하는 업체는 코아리버가 유일하다.
이는 코아리버가 미국의 거대 터치반도체 업체와 비교했을 때 기술경쟁력이 있기 때문이다.
코아리버는 터치반도체 업체 중에서도 유일하게 완제품 세트사업을 확장해 나가고 있으며 이러한 성공적인 사례를 통해 동종 시스템반도체업체들의 활발한 세트사업 진출에 영향을 끼치고 있다.
IoT에 최적화된 반도체 라인업
코아리버의 반도체 라인업은 크게 두 종류이다. 하나는 MCU이고 다른 하나는 MCU를 내장한 터치코아(터치반도체)이다.
우선 MCU를 살펴보자.
MCU는 코아리버가 자체 설계한 Turbo8052코아를 탑재하여 설계된 소형 MCU 제품으로 기존의 Intel 80C52보다 명령어 수준에서 약 3배 정도 속도가 빠른 Turbo8052 코아를 적용하였으며, ADC, WDT, PWM 등의 부가기능이 추가된 제품을 개발 하였으며, 국내 최소의 ADC를 개발하여 칩 면적을 줄여 원가 절감을 달성했다.
국외 기업에 비해 상대적으로 국내 기업에서의 투자가 저조한 상황이라, 국내 제품의 국산화 및 국내 가전제품에 특화된 제품을 개발하여 국내 가전제품의 경쟁력을 뒷받침하고 있다.
다음은 MCU를 내장한 터치코아이다. 터치코아는 손가락 터치에 의한 정전용량 Cap.값이 변화되는 것을 감지하여 터치 입력 여부를 판별할 수 있는 터치반도체이다.
터치코아 내부의 터치 센싱 엔진은 외부 터치 입력 여부를 판단하여 LED를 제어하거나, 외부 메인 MCU에 I2C, SPI 또는 UART 직렬 통신을 통하여 터치 입력 관련 정보를 전달하게 된다.
이러한 역할의 터치코아는 여러 가지 환경 노이즈 상에서 오류 없이 터치를 인식하는 알고리즘이 핵심기술인데, 코아리버의 터치코아는 내장된 MCU를 이용하여 다양한 노이즈 패턴을 분석하여 완벽히 제거할 수 있다는 것이 강점이다.
정전용량 터치 칩의 보급으로 대부분의 기계식 스위치를 대체하고 있고, 디자인이 더욱 세련되어 모든 전자제품에 도입된 상태인데, 당사에서는 기존의 Self-Cap 방식이 가질 수밖에 없는 한계인 단순 터치 혹은 제스처 동작을 극복하고, 두 축 사이의 Cap 값의 변화량을 인지하는 Mutual Cap 방식을 이용하여 열 손가락까지도 인식할 수 있는 기술을 확보하게 되었다.
이러한 기술을 통해 성능 개선은 물론 노이즈가 없는 터치솔루션을 제공한다는 점에서 본 제품을 기반으로 한 완제품의 완벽한 성능구현이 가능해져 코아리버가 시스템 반도체 회사에서 완제품 세트업체로의 업종 전환 계기를 마련했다고 할 수 있다.
노이즈에 완벽한 터치코아
터치코아는 국내외 대기업의 TV, 모니터에서 월 평균 500만 개정도 양산 중으로, 칩 제조의 가장 큰 경쟁력인 QCD(Quality, Cost, Delivery)를 모두 만족시키고 있다.
특히, 글로벌 시장인 TV, 모니터는 전원 불안정, 고전압 노이즈, 무전기 노이즈, ESD 등의 매우 까다로운 신뢰성을 충족해야 하는데, TouchCore 제품이 이러한 신뢰성 기준들을 만족하고 있기 때문에 국내에서의 시장점유율을 높일 수 있고, 더불어 중국, 일본까지 판로를 넓힐 수 있을 것으로 기대하고 있다.
그림 1 은 기존 터치센싱 구조와 코아리버 터치코아의 터치센싱 구조를 비교한 것으로, MCU기반의 강점을 가진 코아리버 터치반도체가 디지털센싱 방식으로 차별화하여 가격과 성능에서 앞설 수 있었던 콘셉트를 나타낸다.
코아리버 터치센싱의 가장 큰 장점은 어떠한 노이즈 환경에서도 터치센싱 오작동 없이 안정된 양산 수준의 성능을 구현한다는 것이다.
위의 터치센싱 구조는 정전용량 센싱부로누적 센싱 방식으로 매우 미미한 정전용량 변화도 감지할 수 있으며, 심지어는 직접 손으로 터치하지 않고, 근접하는 경우도 인식할 수 있는 근접 터치(Proximity)도 구현이 가능하게 된다.
또한 이러한 구조에서는 전원 노이즈를 개선하기 위해 전용 LDO(Low Drop Out) 회로를 두어 정전용량 센싱부에 공급되는 전원을 타 전원과 분리시키고 있기 때문에 주변 환경에 의해 TouchCore에 공급되는 전원이 불안정하더라도, 정전용량 센싱부에 공급되는 전원은 안정화되어 정확한 센싱이 가능하게 되는 것이다.
심지어 무전기에서 발생되는 고주파를 차단하여, 무전기가 동작하는 주변에서도 터치 키 동작을 안정적으로 수행할 수도 있다.
코아리버는 이러한 선도적인 터치기술과 성공적인 사업화를 근거로 산업기술평가관리원에서 주관하는 2011년 4주차 IR52 장영실상 수상 및 IT기술대상을 수상하여 그 기술성을 입증한 바 있다.
노이즈에 강한 터치코아를 적용한 완제품(터치형 LED 독서등) 개발
그림 2 와 같이 코아리버는 터치코아의 강점을 대내외적으로 인정받아 국내외 대기업향 스마트폰과 가전제품 등에 널리 터치코아를 공급해 오고 있다.
코아리버는 여기에 머물지 않고 자체 완제품에도 터치코아의 강점을 그대로 구현하였는데 그 첫 번째 완제품이 바로 터치형 LED 독서등(讀書燈)이다.
독서등의 하단 터치부분에 적용된 기술이 터치코아기술인데, 일반 조명기기에서 터치로 조명을 조절시 노이즈로 인해 사람의 눈에는 보이지 않는 Flicker(초고속 빛 떨림현상)가 생기고 이것이 시력저하에 치명적인 영향을 주는 반면, 코아리버 터치반도체는 이러한 Flicker현상과 오작동 현상이 절대적으로 발생하지 않는다(Flicker현상은 사람의 눈으로 보이지 않으므로 Flicker가 있는지 확인하려면 휴대폰 카메라 등으로 비디오 촬영을 해 보면 확인할 수 있음).
터치형 LED 독서등은 Flicker와 오작동이 Zero이므로 Eye Fatigue(눈의 피로)가 Zero인 독서등으로 프로모션 중이다.
터치코아 + 완제품(조명기기) = IoT
터치코아 반도체 제품이 스마트폰과 가전제품에서 노이즈에 강한 터치반도체로 잘 알려지면서 각종 가전제품에 노이즈에 강한 터치기술이 확산되고 있다.
이러한 확산을 더욱 가속화할 무기가 바로 IoT개념이다.
코아리버는 끊김 없는 조명조절을 노이즈 없는 터치기술로 구현할 수 있는 독보적인 기술을 IoT개념으로 확대시키고 있다.
코아리버는 스마트폰에서 터치코아 기술과 조명기기를 연결시켜 원격제어할 수 있는 IoT개념의 확산을 위해 스마트폰 앱 ‘캥거루 캠’을 자체개발하여 터치코아기술과 이를 내장한 조명기기의 확대를 시도 중이다.
코아리버의 사업 로드맵
코아리버는 터치반도체의 독보적인 기술을 토대로 완제품(조명기기 등)과 이러한 완제품을 IoT기술로 아우르는 생태계를 구축하였다.
이는 국내 벤처반도체설계회사로는 최초의 시도이며 향후 반도체와 세트 그리고 애플리케이션을 하나로 묶어 IoT전문기업으로 의미 있는 발전을 할 수 있는 계기가 된다.
나날이 급변하는 국내외 경제환경에한발 앞서 대응하는 것만이 하나의 기업과 그 기업의 생태계를 아우르는 국가산업이 유기적으로 한 단계 더 도약할 수 있다는 믿음을 가지고 코아리버는 IoT개념을 기반으로 반도체 사업과 세트사업의 로드맵을 더욱 공고히 확대해 나갈 것이다.
