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노르딕, 성능과 효율성 및 보안 측면에서 새로운 저전력 무선 IoT 기준 수립

글/반도체네트워크 편집부 2023.10.20

저전력 무선 IoT 솔루션 분야의 리더인 노르딕 세미컨덕터(Nordic Semiconductor)는 자사의 4세대 블루투스 LE SoC(Bluetooth® Low Energy Systems-on-Chip) 제품군인 nRF54 시리즈에 혁신적인 새로운 제품을 추가했다고 밝혔다. 새로운 nRF54L 시리즈는 2015년 출시 이후 수많은 고객들에게 채택되어 수십억 개가 공급된 SoC인 nRF52 시리즈의 후속 제품이다. 

nRF54L 시리즈의 첫 번째 SoC인 nRF54L15는 차세대 무선 IoT 제품에 완벽하게 부합하는 솔루션이다. 이 SoC는 의료 및 헬스케어, 스마트 홈, 산업용 IoT를 비롯해 VR/AR, PC 액세서리, 리모콘 및 게임 컨트롤러 등 여러 다양한 IoT 애플리케이션을 지원할 수 있다. nRF54L 시리즈는 최근 발표된 nRF54H 시리즈를 보완한다. nRF54L 시리즈는 범용 제품에서 첨단 기기에 이르기까지 폭넓게 적용이 가능한 반면, nRF54H 시리즈는 이전에는 불가능했던 혁신적인 IoT 제품에 필요한 뛰어난 프로세싱 성능과 대용량 메모리를 보유하고 있다. 

노르딕 세미컨덕터의 스벤-토르 라르센(Svenn-Tore Larsen) CEO는 “노르딕은 nRF54L 시리즈를 통해 세계적인 블루투스 LE 선도 기업이자 저전력 무선 IoT 기술 분야의 리더로서의 입지를 더욱 강화할 수 있게 되었다.”며, “노르딕은 세계 최고의 저전력 무선 엔지니어링 팀과 확고한 R&D에 대한 투자 의지를 바탕으로 저전력 무선 기술에 대한 새로운 이정표를 다시 한번 수립했다. 수많은 고객들이 새로운 시리즈를 통해 제품의 성능을 획기적으로 향상시키고, 배터리 수명을 연장하는 것은 물론, 훨씬 더 혁신적인 설계를 실현할 수 있게 될 것이다.”고 밝혔다. 

nRF54L 시리즈는 TSMC의 22ULL®(22nm) 프로세스 기술을 이용해 새로운 하드웨어 아키텍처를 기반으로 구현되었다. 반면, nRF54H 시리즈는 글로벌파운드리(GlobalFoundries)의 22FDX®(22nm) 프로세스를 이용해 생산되고 있다. 노르딕은 공급망의 유연성을 높이기 위해 두 곳의 웨이퍼 공급업체에 투자했다.

노르딕 세미컨덕터의 세일즈 및 마케팅 부문 수석 부사장인 기에르 랑엘란드(Geir Langeland)는 “코로나19로 야기되었던 여러 도전적 과제들로부터 매우 유의미한 통찰력을 얻을 수 있었다.”며, “고객의 궁극적인 이익을 도모하고, 위험을 완화하기 위해 전략적으로 서로 다른 지역에 위치한 두 개의 제조시설을 활용하면서 공급망을 다각화하는데 최선을 다하고 있다.”고 말했다.

탁월한 프로세싱 성능 및 효율성

nRF54L15 SoC는 128MHz로 동작하는 Arm® Cortex®-M33 프로세서를 갖추고 있다. 이 프로세서는 nRF52840 SoC보다 두 배의 프로세싱 성능을 제공하면서도 전력소모를 줄일 수 있다. 또한 1.5MB의 비휘발성 메모리와 256KB의 RAM을 지원하고 있어 여러 프로토콜을 동시에 실행할 수 있는 충분한 메모리 용량을 지원한다. 

노르딕 세미컨덕터의 키에틸 홀스타드(Kjetil Holstad) 제품관리 수석부사장은 “노르딕의 nRF52 시리즈 SoC는 세계에서 가장 많은 판매량을 기록하고 있는 블루투스 LE 디바이스이다. 이제는 현재 및 미래의 애플리케이션까지 모두 망라할 수 있는 새로운 발전이 필요한 시점에 이르렀다.”며, “성능과 메모리를 향상시키고, 전력소모를 줄인 새로운 nRF54L15를 통해 최신 블루투스 LE SoC에 대한 기대치를 충족하고, 고객들의 요구에 부합하는 미래 지향적 제품을 제공할 수 있게 되었다.”고 말했다. 

차세대 IoT를 위해 보안 기능 강화

IoT 보안 문제가 갈수록 중요해짐에 따라 nRF54L15 SoC는 첨단 하드웨어 및 소프트웨어 보안 기능을 통합하여 차세대 IoT에 대응할 수 있도록 지원한다. 이 SoC는 PSA 인증(PSA Certified) IoT 보안 표준 중 가장 높은 PSA 인증 레벨 3을 준수하도록 설계되었으며, 보안 부팅과 보안 펌웨어 업데이트 및 보안 스토리지 등과 같은 보안 서비스도 제공한다. 또한 공격을 감지하고, 보호 조치를 취할 수 있는 변조 센서(Tamper Sensor)와 부채널 공격(Side-Channel Attack)에 대처할 수 있는 강화된 암호화 가속기를 갖추고 있다.

최상의 멀티프로토콜 무선

nRF54L15는 1Mbps 블루투스 LE에서 최대 +8dBm의 TX 출력(1dB 단위로 증가)과 -98dBm의 RX 감도를 제공하는 최상의 멀티프로토콜 무선 기능을 갖추고 있다. 이외에도 향상된 전송속도와 효율 및 지연시간을 제공하는 2.4GHz 독점 프로토콜을 위한 새로운 4Mbps 성능 옵션도 포함하고 있다. 이 SoC는 블루투스 5.4의 모든 기능과 블루투스 메시(Mesh), 스레드(Thread) 및 매터(Matter)를 지원하며, 향후 업데이트되는 블루투스 사양을 지원할 수 있는 기능도 갖추고 있다. 

무선 전력소모는 nRF52 시리즈에 비해 TX 및 RX에서 모두 크게 향상되었다. 노르딕의 기존 nRF52840 SoC와 비교하면, 무선 RX 전류가 절반으로 감소(1.8V DC 서플라이에서 실행)되어 에너지 소모를 대폭 줄일 수 있게 되면서 더 작은 배터리를 사용하거나 배터리 수명을 연장할 수 있게 되었다.

다양한 절전 기능

새로운 글로벌 RTC(Global Real-Time Clock) 주변장치는 외부 RTC를 사용할 필요 없이 최고 수준의 딥 절전모드(Deep Sleep Mode)에서 SoC를 웨이크업할 수 있어 추가로 에너지 절감이 가능하며, 장시간 절전 중인 애플리케이션의 전력소모를 크게 줄일 수 있다. 이러한 기능을 통해 특정 제품의 배터리 수명을 수년까지도 연장할 수 있다. 

초소형 패키지

nRF54L15는 현재 31개의 GPIO를 갖춘 6mm x 6mm QFN 패키지로 샘플이 공급되고 있다. 또한 이 SoC는 32개의 GPIO(300µm 피치)와 14개의 GPIO(350µm 피치)를 갖춘 두 종의 초소형 2.4mm x 2.2mm 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지(Wafer-Level Chip Scale Package, WLCSP)로도 이용할 수 있다. 특히 nRF54L15의 WLCSP는 기존의 nRF52840 WLCSP보다 50% 이상 작기 때문에 크기가 엄격하게 제한되는 설계에 매우 적합하다. 

nRF54L15 SoC는 현재 주요 고객을 대상으로 샘플이 공급되고 있다. 

Nordic Semiconductor 소개
노르딕 세미컨덕터(Nordic Semiconductor)는 IoT를 위한 무선 통신 기술에 특화된 노르웨이 기반의 팹리스 반도체 기업이다. 노르딕은 1983년에 설립되었으며, 전세계적으로 1,300명 이상의 직원을 두고 있다. 수상 경력에 빛나는 블루투스 LE(Bluetooth® Low Energy) 솔루션은 선도적으로 초저전력 무선 기술을 개척함으로써 노르딕이 글로벌 시장 리더로 자리매김하는데 기여했다. 이후 노르딕은 ANT+, 스레드(Thread) 및 지그비(Zigbee) 솔루션을 추가하고, 2018년에는 IoT 보급을 확장하기 위해 저전력, 소형 LTE-M/NB-IoT 셀룰러 IoT 솔루션을 출시했다. 또한 노르딕은 2021년 와이파이(Wi-Fi) 기술을 보완함으로써 포트폴리오를 더욱 확장했다.
노르딕은 설계자들이 복잡한 RF 설계를 간소화할 수 있는 개발 툴과 함께 첨단 무선 기술을 제공함으로써 아이디어를 가진 사람은 누구나 IoT 플랫폼을 기반으로 혁신을 구현할 수 있도록 지원하고 있다. 현재 수상 경력에 빛나는 고성능의 설계가 용이한 블루투스 LE 솔루션은 무선 PC주변장치와 게임, 스포츠, 피트니스, 휴대폰 액세서리, 가전, 장난감, 헬스케어 및 자동화 등 세계적인 브랜드의 다양한 제품에 사용되고 있다. 노르딕은 ANT+ 얼라이언스(ANT+ Alliance)와 블루투스 SIG(Bluetooth SIG), 스레드 그룹(Thread Group), 지그비 얼라이언스(Zigbee Alliance), 와이파이 얼라이언스(Wi-Fi Alliance) 및 GSMA의 회원사이다. 노르딕 세미컨덕터 및 제품에 대한 자세한 정보는 www.nordicsemi.com에서 확인할 수 있다.