반도체 전문 온라인 매거진 - 올포칩

ARM의 엠베드 웨어러블 레퍼런스 설계, ams의 부스트NFC 기술과 ST의 입증된 보안 NFC를 활용하여 비접촉식 티켓팅, 출입 제어, 지불 등 다양한 IoT 애플리케이션 지원

고성능 센서 및 아날로그 IC 의 주요 공급사 ams(ams AG)와 다양한 전자 애플리케이션에 걸쳐 고객들에게 기여하는 세계적인 반도체 회사 ST마이크로일렉트로닉스(STMicroelectronics, 이하 ST)는 양사의 NFC 솔루션이 ARM의 새로운 웨어러블 레퍼런스 디자인에 적용되어 고성능의 보안 NFC 및 마이크로컨트롤러 기능을 제공한다고 밝혔다.

ST와 ams가 공동으로 개발한 이 NFC 솔루션은 NFCC(NFC controller)와 글로벌 플랫폼 표준 2.2버전의 보안요소(Secure Element)를 탑재한 SiP(System-in-Package)인 ST의 ST54E와 ams의 부스트NFC(boostedNFC) 기술이 적용된 AS39230 NFC 아날로그 프론트 엔드로 구성된다.

이 NFC 솔루션은 웨어러블 기기나 스마트폰과 같이 소형 배터리 구동 제품에 적합하다.

• ams의 부스트NFC 기술은 기존 NFC 디바이스들이, 어려운 환경에서 너무 작은 안테나로 RF 전송을 해야 할 때 발생하는 문제들을 극복했다. ams/ST 솔루션은 100mm2 보다 작은 안테나로도 비접촉식 결제에 필요한 EMVCo요건을 초과하는 RF 성능을 달성했다.

• ST의 SiP는 전세계의 모든 주요 NFC 보안 표준을 폭넓게 지원하여 ARM 엠베드(mbed) 웨어러블 레퍼런스 디자인이 비접촉식 결제 및 자동요금징수, 출입 제어와 같이 다양한 분야의 IoT(Internet of Things) 애플리케이션에서 필요한 보안 트랜잭션 유형을 지원하도록 돕는다.

• ams/ST 공동 솔루션은 평균 전력 소모가 매우 낮아서 충전 주기 사이의 배터리 구동 시간을 늘려준다. 이는 부스트 NFC 프론트 엔드와 NFCC 모두 전력 사이클이 완벽하게 설정 가능하기 때문이다.

엠베드 웨어러블 레퍼런스 디자인은 웨어러블 기기 OEM 업체들이 손쉽게 복제를 하여 고성능 NFC 카드 에뮬레이션을 빠르게 구성할 수 있도록 하는 방식이다. ams/ST 공동 솔루션은 ST가 개발한 완벽한 NFC 소프트웨어 스택을 갖추고 있기 때문에 시스템 설계자들이 보다 손쉽게 작업을 수행할 수 있다. 이 스택은 ARM의 엠베드 IoT 디바이스 플랫폼(mbed IoT Device Platform)과 호환이 가능하다.

ams/ST 솔루션은 뛰어난 RF 성능도 갖추어 아무리 험한 구동 환경일지라도 안정적으로 NFC 기능을 수행할 수 있다. 이 NFC 시스템은 액티브 부하 변조(active load modulation)를 구현하는 ams AS39230의 독보적인 성능에 기반하고 있다. 이는 일반적으로 약 40배 이상 큰 안테나를 사용하는 비접촉식 카드에 버금가는 ‘동작범위(Operating Volume)’, 즉, 웨어러블 레퍼런스 디자인이 NFC 리더기와 연동할 수 있는 공간범위를 실현하기 위해 NFC 프론트 엔드의 전송 신호를 부스트해준다. 또한 ST와 ams가 제공하는 이 솔루션은 엠베드 웨어러블 레퍼런스 디자인의 안테나에 최적화되어 있기 때문에 웨어러블 레퍼런스 디자인의 블루투스 및 GPS 무선 신호에 대한 간섭 무결성이 뛰어나다.

ST 및 ams의 각 디스크리트 컴포넌트 간의 긴밀한 호환성 덕분에 복잡한 전력 절감 기능의 구현도 가능하다. ST54E는 NFC RF 필드에 노출되지 않을 때 딥 파워-다운(Deep Power-Down) 모드로 전환되면 AS39230은 이와 동시에 전력 소모가 덜한 액티브 파워 모드로 빠르게 전환되어 소모되는 평균 전류는 18µA에 불과하다.

ams/ST 솔루션의 소프트웨어는 ARM 기술에 기반한 저전력 마이크로컨트롤러에 최적화되어 있다. 모듈 방식의 디자인을 제공하기 때문에 사용자는 기기가 지원하는 이용 사례에 적합한 모듈만을 컴파일하게 선택할 수 있으며, 시스템의 메모리 요건을 줄이고, 리소스 풋프린트를 최적화하는 데 유용하다.

이 소프트웨어 스택은 피어-투-피어(Peer-to-Peer) 및 판독/기록 기능을 옵션으로 지원하며, 외부에 있을 때는 OTA(Over-The-Air) 업데이트가 가능하다.

ST54E는 개발자들이 카드 에뮬레이션, 피어-투-피어, 태그 리더기 모드에서 NFC 디바이스로 사용이 가능하도록 NFC 포럼 표준에 맞춰 허가를 받았다. 또한 국제공통평가기준(CC: Common Criteria), EMVCo, 글로벌플랫폼(GlobalPlatform), 비자(Visa), 마스터카드(Mastercard), 아멕스(Amex), 디스커버(Discover), 중국인민은행(PBoC; People’s Bank of China) 등의 전세계에 걸친 인증이 필요한 애플리케이션에 적용이 적합하다.

이 엠베드 웨어러블 레퍼런스 디자인의 보안 성능은 별도의 지문 판독기로 향상되는데, 이 판독기는 ARM Cortex®-M4 코어 기반의 ST의 STM32F411 다이나믹 이피션트(Dynamic Efficient) 마이크로컨트롤러가 적용되었으며 이미지 처리 및 식별 기능을 수행한다.

ams의 마케팅 상무인 마크 딕슨(Mark Dickson)은 ”이번 양사 합작 NFC 레퍼런스 디자인은 현재 시장에서 RF 성능, 상호운용성, 저전력 구동을 가장 훌륭하게 집합시켰다고 인정받고 있다. 풋프린트와 프로세싱 능력(processing power)에 대한 시스템 요구 사항이 최소화되기 때문에 ARM의 엠베드 웨어러블 레퍼런스 디자인과 같은 공간 제약이 있는 디자인에 이상적이라고 할 수 있다”고 말했다.

ST 보안 마이크로컨트롤러의 마케팅 상무인 로랑 드고끄(Laurent Degauque)는 “이번 ams/ST 종합 NFC 솔루션은 보안 및 에너지 효율적인 웨어러블/IoT 애플리케이션 개발에서 비접촉 결제, 티켓 구매, 출입 제어를 위한 손쉬운 방법을 제시한다”며, “엠베드 IoT 디바이스 플랫폼과의 호환성 덕분에 OEM들은 시제품에서 상품까지 보다 빠르게 구현할 수 있고 자체적으로 가치를 더하는 기능 추가에 집중할 수 있다”고 말했다.

ARM의 IoT 비즈니스 마케팅 부사장인 자크 쉘비(Zach Shelby)는 “ARM 엠베드 웨어러블 레퍼런스 디자인은 검증된 디자인 기반을 제공하여 기업들이 신속하게 저전력 IoT 기기를 구현하고, 고유의 차별화된 기능 개발에 주력할 수 있게 한다“고 말하고, “ams와 ST의 NFC 솔루션은 소형 폼팩터의 디바이스 및 애플리케이션을 위한 ARM Cortex®-M 아키텍처 및 엠베드 OS를 적용할 때의 에너지 효율성을 잘 보여준다”고 밝혔다.

엠베드 웨어러블 레퍼런스 디자인에 대한 자세한 정보는 mbed.com/wearables에서 확인할 수 있다.

한편 ST는 모바일 월드 콩그레스(스페인 바르셀로나, 2월 22일~25일) 7A61스탠드에서 모바일 및 웨어러블 기기를 위한 제품 및 솔루션을 시연했다.

ams는 모바일 월드 콩그레스의 6E20스탠드에서 AS39230 및 다른 NFC 솔루션을 시연했다.