터치기술



반도체사, 터치하니 신 시장 보이네

터치센서 내장한 MCU 속속 등장
정전용량에 멀티 터치 기능 제품 강화

킬러 퍼포먼스를 찾아 헤매던 휴대폰이 터치(Touch)에 단단히 꽂힌 것 같다. 아이폰을 시작으로 터치 기능은 하나의 트렌드로 자리잡아 가고 있다. 터치 기능이 어제 오늘 나온 기술은 아니지만 이번엔 휴대폰 시장이라는 거대한 물결에 제대로 편승한 셈이다. 덕분에 바빠진 건 반도체 업체들이다.
그동안 중요치 않게 여겼던 터치 비즈니스를 위해 다양한 기술을 개발하고 있으며, 안되면 기존의 터치 업체를 M&A 또는 제휴도 마다치 않고 있다. MCU 같은 주력 솔루션에 터치 기능을 인테그레이션하는 모습도 눈에 많이 띈다. 최근에 관련 제품을 내놓은 반도체 업체들을 보면 이 같은 트렌드가 분명하다.
쮔 ST마이크로, MCU에 터치 센서 기능

ST마이크로일렉트로닉스(www.st.com)는 자사의 8비트 STM8 MCU 플랫폼에 오픈-소스 기반의 정전용량성 터치 센서 소프트웨어 라이브러리를 제공한다고 최근 발표했다.
이를 통해, 엔지니어들은 추가 비용과 면적을 최소화하면서 터치 센서 제어를 손쉽게 구현할 수 있다는 것. ST의 터치 센서 소프트웨어 라이브러리는 모든 8비트 STM8 MCU를 정전용량성 터치-키 컨트롤러로 변환해준다. 설계자들은 통신, LED 제어, 비퍼, LCD 제어 등과 같은 애플리케이션 펌웨어를 위한 전통적인 STM8 MCU 기능들을 유지하면서 터치 키, 휠 또는 슬라이더 등과 같은 다중 구성을 통해 터치 센서 기능들을 통합할 수 있다. 소프트웨어는 로열티가 없는 C 소스 코드로 제공되며, 소프트웨어 설계자가 애플리케이션의 요구에 따라 라이브러리를 구성, 수정, 조정할 수 있도록 최대한의 유연성을 제공한다.
단일 레지스터와 터치 전극 커패시턴스로 구성된 RC 회로의 충전 및 방전 타이밍 사이클을 모니터링함으로써 사용자의 터치를 감지한다. 터치 채널은 단 1개의 레지스터만 필요하기 때문에 BOM이 낮다.
사용 중인 STM8 제품에 따라, 최대 24개의 개별 터치 패드를 지원할 수 있다. 터치 센서 라이브러리는 매우 작은 양의 칩 메모리와 처리 성능을 사용하기 때문에, 설계자들은 다른 애플리케이션 태스크들을 단일 디바이스에 통합할 수 있다. 전력소모를 최적화하기 위해서 소프트웨어는 STM8의 저전력 모드를 활용할 수도 있다.

STM8의 저전력 모드 활용
터치 센서 라이브러리는 설계자들이 터치 제어 기능을 구현할 때 직면하게 되는 센서 조합의 구성, 감지 시스템의 조정, 최종 제품의 수명주기 동안 완벽한 동작의 보장 등과 같은 주요 기술적 과제들을 극복할 수 있게 해주는 첨단 기능들을 포함하고 있다. 이러한 기능들은 키, 슬라이더 제어, 회전 센서 등을 규정하고, 터치 감지 임계값, 슬라이더 또는 회전 제어 기능의 해상도 등과 같은 파라미터들을 조정함으로써 터치 민감도를 최적화할 수 있도록 지원하는 툴들을 포함하고 있다.
또한 측정 정확도를 최적화하고 최종 애플리케이션의 노이즈 내성을 향상시키는 혁신적인 프로그램 가능한 기능들도 있다.
임베디드 자동 보정 소프트웨어 레이어는 제조 단계에서 최종 조정 작업을 줄여주어 보다 신속한 시장 대응을 가능하게 한다. 장기적인 신뢰성을 극대화하기 위해서 라이브러리는 ECS(Environmental Change System)를 포함하고 있다. ECS는 온도, 습도 등과 같은 환경적 영향뿐만 아니라 동작 전압, 커패시턴스 등의 자연적인 변동을 보상한다.

쮔 실리콘랩, 터치센싱 디바이스 출시

실리콘 래버러토리스(www.silabs.com)도 비용에 민감하고, 하이 I/O 임베디드 시스템에 적합하도록 설계된 핀 수가 많은 MCU 제품군(제품명: C8051F7xx 제품군)을 출시했다고 발표했다.
이 제품군은 견고성, 정확성, 반응성이 우수하고 간단한 구성이 가능한 특징을 갖춘 새로운 제품들로서, 특허출원의 터치 센싱을 제공하는 최초 제품이다. 최대 54개의 범용 I/O 핀과 25MIPS 8051 CPU를 제공하는 C8051F7xx 제품군은 산업용 제어, 보안 시스템, 주택용 HVAC, 홈 어플라이언스, 키보드, 캐시머신, 팩스/프린터/스캐너 프론트 패널과 같은 애플리케이션에 높은 수준의 처리성능과 유연성을 제공한다.
업계 최고속 터치 센스 온칩 주변기기는 C8051F7xx에서 25MIPS CPU와 결합되어 정교한 휴먼 인터페이스 기능을 실현할 때 40us 획득시간의 CDC(capacitance-to-digital converter)를 이용한다. 또한 대규모의 터치 센스 부품들이 사용될 때에도 40us 획득시간의 CDC를 사용한다. 전기적 잡음이 많은 환경에서 문제에 대응하기 위해, CDC는 최상급의 잡음 면역 기능을 제공하며 높은 신뢰성을 보장한다고 회사 측은 설명했다. 최대 32개의 터치 센싱 입력, 웨이크온터치 기능을 갖춘 MCU는 전력 절감 모드에 위치되어 터치에 따라 신속하게 웨이크할 수 있어 애플리케이션에서 전반적인 시스템 전력을 절감시킨다. 직관적인 소프트웨어 GUI를 통해 빠르고 쉬운 컨피규레이션이 가능하다.
또한, API 라이브러리는 버추얼 버튼, 휠, 슬라이더와 같은 일반적인 모든 터치 센스 컨피규레이션으로 제공된다.

잡음 면역 기능 제공하는 CDC
이 제품군은 보드에서 다양한 아날로그 특징도 제공하여, 시스템 비용을 더욱 감소시킨다. 정확도가 우수한 10비트 SAR(successive approximation) ADC는 온칩 전압 레퍼런스 및 온도 센서를 갖추고 있어 측정 및 제어를 위해 최상의 아날로그 성능을 제공한다. 최대 54개의 범용 IP는 ADC 전압 측정 입력, 용량성 터치 센스 입력 혹은 디지털 커뮤니케이션스 I/O로 사용될 수 있도록 제공된다. 전체 MCU 전압 전원 및 온도 범위에 대해 정확도가 보장된 2% 보정 오실레이터는 외부 크리스털의 필요성을 없애준다. 또한, C8051F7xx 제품군은 빈번하게 업데이트되는 데이터 저장을 위해 100,000번의 쓰기/지우기 내구성을 보장하며 바이트 삭제가 가능한 EEPROM을 제공한다.
 
쮔 싸이프레스, '트루터치' 적용 사례 늘어

지난해 7월 PSoC 프로그래머블 시스템 온 칩 아키텍처에 기반 한 '트루터치'(TrueTouch)를 내놓은 싸이프레스(www.cypress.com)는 최근 유수의 전자업체에 납품하면서 주가를 올리고 있다.
싸이프레스의 '트루터치'는 컨수머 기기를 겨냥해 스크린에서 최대 10개의 인풋을 동시에 인식할 수 있는 싱글 칩 터치스크린 솔루션을 포함시킴으로써 설계자들이 휴대폰, PMP, GPS 시스템 등과 같은 제품들을 위한 새로운 사용자 모델을 만들 수 있게 해주는 것이 핵심 컨셉이다. 트루터치 제품군은 싱글 터치와 탭, 더블탭, 팬, 핀치, 스크롤 및 로테이트 등과 같은 동작들을 인식하는 것을 비롯한 기존의 터치스크린 기능을 구현하는 디바이스들을 포함하고 있다. 싱글-터치, 멀티-터치, "멀티-터치 올-포인트" 기능들을 포함하고 있다고 회사 측은 설명했다.
싸이프레스 코리아(www.cypress.com)는 지난 2월에 LG전자가 자사의 신형 KS360 휴대폰에 세련되고 사용이 간편한 커패시티브 터치스크린 인터페이스를 구현하기 위해 싸이프레스의 트루터치 터치스크린 솔루션을 채택했다고 발표했다.
LG전자의 KS360 휴대폰은 슬라이딩 쿼티(QWERTY) 키패드와 사용자가 SMS, IM, e-메일을 보내고 커뮤니티 사이트에 접속할 수 있는 특수한 메시징 애플리케이션 특징을 가지고 있다. 메시징 작업을 보다 쉽게 하기 위해 스크린은 전체 길이의 키패드가 일단 열리게 되면 가속도계 기술(accelerometer technology)을 이용하여 자동으로 90도 회전한다.

트루터치 탑재 제품 잇달아
싸이프레스의 트루터치 터치스크린 솔루션은 OEM 업체들이 애플리케이션 오픈을 위한 태핑, 사진 앨범을 통한 상하 수평이동, e-메일 스크롤다운, 사진 회전 및 끼우기 등과 같이 싸이프레스가 개발한 싱글-터치 및 멀티-터치 동작들의 완전한 활용을 가능하게 해 준다.
아울러, 싸이프레스는 가상 키보드와 게임을 포함한 보다 복잡한 많은 애플리케이션 들을 위해 최고 10개의 손가락을 활용하기 위한 멀티-터치 기능을 제공한다. 이러한 능력은 터치스크린 설계자들이 휴대폰, PMP, GPS 시스템 등의 제품들을 위한 새롭고 창조적인 인터페이스를 만들기 위한 최대한의 자유를 제공한다.
싸이프레스는 또한 소프트뱅크 모바일사의 새로운 931SH 휴대폰에도 트루터치가 채택됐다고 밝혔다. 샤프커뮤니케이션 시스템 그룹에 의해 제조된 새로운 931SH 휴대폰은 사용하기 간편한 네비 디스플레이 기능을 제공하면서 "half-XGA"(1024 x 480) 해상도를 전달하는 터치스크린을 제공한다. 또한, 탭, 더블-탭, 팬, 핀치, 스크롤 및 로테이트 등과 같은 동작들을 가능하게 하는 멀티-터치 기능을 제공한다.
 
쮔 프리스케일, 센서 컨트롤러 발표

휴대용 전자제품에 스마트 터치 기능 제공
프리스케일 반도체(www.freescale.co.kr)는 지난해 12월 터치 센서 제어 분야의 수요에 대응하여 2패드 및 3패드 터치 센서용으로 적합한 초저전력 터치 컨트롤러를 발표한 바 있다.
프리스케일 MPR031 정전용량형 근접 터치 센서 컨트롤러는 기기 제어, 게임, 환자 모니터링 시스템, 리모콘, PC 주변기기, 웹캠, 자동차 및 차고용 열쇠고리, 조명 제어 스위치, 보안 시스템 등 광범위한 터치 센서 분야의 개발을 간소화할 수 있도록 설계된 제품이다. 이러한 에너지 효율이 높은 초소형 센서 컨트롤러는 특히 휴대전화, 멀티미디어 플레이어, 블루투스 헤드셋용 오디오 컨트롤러 등과 같이 소비 전력에 민감한 휴대용 전자기기에 적합하다.
MPR031 센서는 최대 3개의 터치 패드 작동이 필요한 디자인에 광범위하게 활용할 수 있다. 예를 들어, 이 센서는 경보 시스템에서 기계식 스위치 또는 푸시 버튼을 대체할 수 있다. 최종 사용자가 간단히 터치 패널에 표시되는 명령을 터치하기만 하면 선택한 기능에 따라 경보음을 울리거나 끌 수 있다. 휴대용 전자기기의 기계식 푸시 버튼을 MPR031 센서로 대체하면 LCD 디스플레이를 가로 또는 세로 방향 배치 옵션에 적합하게 확대하는 기능 등과 같은 혁신적인 인터페이스 디자인을 구현할 수 있다.
프리스케일 센서 및 액추에이터 사업부의 총책임자인 드미트리 콘딜리스 상무는 "터치 센서 기술이 발전되면서 휴대용 전자기기에 센서 기반의 인터페이스를 적용하기가 더욱 쉬워졌을 뿐 아니라, 최종 사용자가 각종 기기를 더 직관적이고 간편하게 조작할 수 있게 됐다"며, "프리스케일의 최신 터치 센서 컨트롤러는 마모와 손상이 필연적인 작동 부품으로 구성되는 기계식 인터페이스를 비용 효율적으로 대체할 수 있는 세련되고 신뢰성 높은 솔루션"이라고 말했다.
MPR031 디바이스는 I2C를 통한 통신을 지원한다. 센서 컨트롤러는 탁월한 감도와 특화된 기능 세트를 제공하여 광범위한 시스템 구현에 활용할 수 있다. 또한 센서 컨트롤러를 활용하여 기계식 디바이스 또는 스위치를 드롭인 방식으로 교체하면 터치 기반 분야의 설계를 간소화할 수 있다. 터치 센서 방식 버튼 3개 이상이 필요한 분야의 경우 프리스케일 MPR032 컨트롤러를 사용할 수 있다. MPR032는 추가 I2C 주소를 제공하므로 개발자가 한 시스템에서 이 디바이스를 2개까지 사용할 수 있다.

쮔 마이크로칩 mTouch™ 유도 터치 센싱 출시

장갑을 낀 상태, 액체 포함된 표면에도 사용
마이크로칩 테크놀로지(www.microchip.com)는 지난해 말 기존의 정전용량 터치 센싱 솔루션에 추가하여 mTouch™ 유도 터치 센싱 기술을 공개했다. 
유도 터치 센싱의 기본적인 동작 원리는 플라스틱, 스테인리스 강 또는 알루미늄과 같은 전면 패널을 통과해 작동이 가능하다. 또한 이 기술은 장갑을 낀 상태에서도 동작하며 액체가 포함된 표면에도 사용할 수 있다. 이 새로운 기술을 통해 디자이너는 표준 8/16/32비트 PIC 마이크로컨트롤러 또는 16비트 dsPIC 디지털 신호 컨트롤러에 유도 터치 센싱 기능과 기존 애플리케이션 코드를 통합할 수 있고, 이로써 총 시스템 비용을 절감할 수 있다.
기존의 푸시 버튼 사용자 인터페이스에 대한 대안으로 확산되고 있는 터치 센싱은 안정성을 높이고 총 시스템 비용을 낮춰 준다. 터치 센싱은 완전한 밀폐형 디자인과 세련된 디자인을 가능하게 한다. 유도 터치 센싱 사용자 인터페이스의 스테인리스 강 전면 패널 사용 가능성은 컨수머 시장에, 견고성은 산업 시장에, 멋진 외형과 의도하지 않은 터치 기동을 줄일 수 있는 기능은 자동차 시장에 각각 적합하다.
마이크로칩의 보안, 마이크로컨트롤러 및 기술 개발 사업부 스티브 드리호블 부사장은 "마이크로칩은 엔지니어가 보다 쉽고 저렴하게, 사용료 없이 터치 센싱 인터페이스를 디자인에 구현하도록 지속적으로 노력하고 있다"며, "마이크로칩이 유도 터치 기술을 추가함에 따라 디자이너는 각자의 애플리케이션에 가장 적합한 터치 센싱 기술을 더욱 유연하게 선택할 수 있게 됐다"고 말했다.

쮔 코아리버, 초고성능 32채널 터치센서 IC 발표

디지털 방식 터치 엔진과 MCU 내장
초고성능 32채널 터치센서 IC 2종을 지난해 발표한 국내 터치센서 및 MCU SOC 전문 제조업체인 코아리버(www.coreriver.com)도 터치 시장에 돌풍을 일으키고 있다. 
이 회사가 개발한 터치코어 2.0(TouchCore 2.0)은 입력기능의 내구성을 강화하고 제품의 디자인을 획기적으로 향상 시키는 정전용량 방식 터치센서 IC의 일종이라고 밝혔다. 정전용량 방식의 센서 IC는 기구물 표면 정전용량의 변화를 감성적으로 감지하여, 핸드폰을 비롯한 다양한 모바일 기기 및 가전제품의 입력장치의 고급화에 많이 사용되고 있다. 특히, 이 제품은 디지털 방식의 터치 엔진과 MCU를 내장하고 있고 사용하기 쉬운 어댑티브(Adaptive) 개발 환경을 제공하고 있어, 고객의 요구사항과 외부환경의 변화에 쉽게 적응할 수 있는 장점이 있다.
또한, 이 제품은 인식할 수 있는 터치 채널을 최대 32개로 확대할 수 있어서, 고해상도 및 고성능의 터치스크린에 적용될 수 있는 장점을 보유하고, 터치의 감도를 경쟁사 대비 약 5배 정도 강화했다.
 이 제품이 지원하는 프록시미티 기능은 접촉면에 완전히 접촉해야만 터치를 인식하던 기존 1세대의 터치센서 IC에 비해서, 접촉면 근처에만 인체가 도달해도 접근을 인식할 수 있는 차세대 터치센서 기술이다. 이러한 장점 덕분에 이 제품은 출시 이전부터 대기업을 포함한 국내외 전자 제품 메이커들의 관심을 받고 있다.
이 회사 영업을 담당하는 조병용 팀장은 "이 제품은 고성능 터치 엔진을 내장하며 또한, 외부의 여러 부품을 원칩화하여 다양한 기능뿐만 아니라 가격경쟁력을 혁신적으로 향상시켜, 2009년 말까지 월간 기준 1000만개 이상 판매할 수 있을 것" 이라고 시장 반응에 대한 자신감을 표현했다.
<신윤오 기자>

 
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