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초저전력 반도체 전문업체인 퀵로직이 센서허브 플랫폼 ‘EOS S3’를 출시했다. 회사 측은 이 제품으로 사물인터넷(IoT) 시장을 본격 공략할 계획이라고 밝혔다.

센서허브는 애플리케이션프로세서(AP) 대신 수시로 전달되는 센싱 정보를 처리해 기기의 배터리 사용량을 줄이는 역할을 한다. 마이크로컨트롤러(MCU) 기반의 센서허브는 AP 대비 속도는 느리지만 전력 소모량이 적어 수시로 깨어나 연산을 진행해도 배터리 소모량이 적다. 물론, 최근 스마트폰용 AP에는 별도의 센서허브가 내장되는 추세이긴 하다. 그러나 스마트워치 등 웨어러블 기기 업계를 중심으로 단독 센서허브를 찾는 수요는 계속적으로 늘고 있다. 시장조사업체 IHS는 센서허브가 탑재될 수 있는 스마트폰, 태블릿, 웨어러블 등의 기기 시장 규모는 오는 2019년 연간 약 20억대에 이를 것으로 전망하고 있다.

퀵로직의 EOS 플랫폼에는 ARM 코어텍스 M4F MCU, 독자 디지털신호처리프로세서(DSP)인 FFE(Flexible Fusion Engine), 센서 매니저와 같은 3개의 전용 프로세싱 엔진이 탑재돼 있다. 2800개의 유효 셀을 내장한 프로그래머블반도체(FPGA) 로직도 넣어 4번째 엔진으로 활용할 수 있게 했다. 완성품 제조업체는 추가로 원하는 기능을 이 FPGA로 구현할 수 있다. FFE와 센서 매니저는 센싱 정보를 받아 이를 해석하고 명령을 내리는 알고리듬 처리를 맡으므로 MCU의 동작 및 전력 소모를 최소화한다. 펄스폭변조(Pulse Width Modulation, PDM) 및 펄스코드변조(Pulse Code Modulation, PCM) 블록과 센서허브 제품군에선 처음으로 센소리(Sensory)사의 저전력음성감지(Low Power Sound Detector, LPSD) 블록도 탑재해 저전력으로 상시적 음성 인식 및 명령이 가능하다.

얼마나 정확한가?

퀵로직은 EOS S3 하드웨어 플랫폼과 함께 센싱 정보를 해석하는 알고리듬 라이브러리인 센스미(SenseMe)를 함께 제공한다. 이 라이브러리를 이용해 보행자 추측항법(pedestrian dead reckoning, PDR), 실내 내비게이션, 동작 보정형 심박수 측정, 그밖에 숙면 상태 등을 알려주는 최신 웨어러블 제품을 만들 수 있다. 이츠왕 퀵로직 아시아 지역 영업 및 마케팅 이사는 “퀵로직의 알고리듬 라이브러리는 최대한 전력을 적게 사용하도록 디자인 돼 있다”고 강조했다.

센싱 정보를 받아 각종 명령(화면이 켜지는 등)을 수행하도록 할 때, 전력 소모량을 최소화하는 방법은 되도록 적은 종류의 센서를 활용하는 것이다. 센서를 많이 쓰면 구현 그 자체는 쉽지만 전력 소모량은 많아진다. 반대로 센서를 적게 쓰면 전력 소모량은 낮출 수 있으나 정확한 동작 구현이 어렵다. 즉, 센서를 적게 쓰면서도 정확하게 정보를 인지하고 기능을 구현하는 것이 바로 기술이다. 퀵로직은 움직임에 관한 센싱 알고리듬은 대부분 가속도 센서 하나만을 이용하도록 했다. 정확도는 98% 이상이다. 업계에선 시중에서 판매되고 있는 2~3만원짜리 저가 스마트밴드의 센싱 정확도가 50% 이하인 것으로 보고 있다.

삼성전자나 애플 등 세계적인 기업들은 내부에 센싱 알고리듬을 직접 개발할 수 있는 인력을 보유하고 있으나, 그 외 대부분의 업체들은 이 외부 업체를 통해 알고리듬을 공급받는다. 일반적으로 이러한 알고리듬은 정확도가 떨어지거나, 전력을 많이 먹는 형태로 짜여져 있다는 것이 퀵로직 측의 설명이다. 이츠왕 이사는 “센스미 라이브러리에는 어지간한 알고리듬이 모두 포함돼 있어 기능 구현이 자유로운데다 정확하고, 전력도 적게 사용한다”고 설명했다.

얼마나 적게 쓰나?

퀵로직의 EOS S3와 ST마이크로의 STM32F401을 비교해보자. EOS S3는 40나노 공정으로 생산된다. STM32F401의 제조 공정은 65나노다. EOS S3는 더 미세한 공정으로 생산된 덕에 전력 소모량이 적을 수 밖에 없다. STM32F401의 M4F 코어의 전력 소모량은 MHz당 174마이크로와트(μW)지만 EOS S3는 이보다 50% 이상 개선된 MHz당 100μW다. EOS S3에는 M4F보다 더 저전력으로 동작하는 FFS와 센서 매니저 블록이 탑재돼 있어 전체적인 전력 소모량 개선 정도는 이보다 더 높을 것으로 추정된다. M4F 코어가 돌아가는 시간도 상대적으로 적다. 음성인식 및 명령을 담당하는 센소리의 LPSD 블록을 활용했을 때의 전력 소모량은 350마이크로암페어(μW) 미만이다. 이는 기존 소프트웨어 방식 대비 현격히 낮은 수준이라고 퀵로직은 소개했다.

퀵로직은 이달부터 EOS S3의 샘플을 주요 고객사에 제공한다고 밝혔다.

<한주엽 기자>powerusr@insightsemicon.com