[논문]사물인터넷 시대의 생체인식 스마트 센서 기술과 연구 동향

김광석; 김대업

doi:10.6117/kmeps.2016.23.2.029

사물인터넷 시대의 생체인식 스마트 센서 기술과 연구 동향
Overview on Smart Sensor Technology for Biometrics in IoT Era 원문보기

마이크로전자 및 패키징 학회지 = Journal of the Microelectronics and Packaging Society, v.23 no.2, 2016년, pp.29 - 35

Abstract ▼ AI-Helper

With the pace of rapid innovation in technology of IoT (Internet of Things) and smart devices, biometric technology becomes one of the most progressive industries. Recent trends in biometrics show most are focused on embedding biometric sensors in mobile devices for user authentication. Multifactor biometrics such as fingerprint, retina, voice, etc. are considering as identification system to provide users with services more secured and convenient. Here we, therefore, demonstrate some major technologies and market trends of mobile biometric technology with its concerns and issues.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

13-15) 본 고에서는 모바일용 생체인식 센서 및 모듈 패키징 산업과 연구 동향, 그리고 기술적 주요 이슈를 분석하여 향후 생체인식 센서의 발전방향을 살펴보고자 한다.
본 고에서는 사물인터넷 시대를 맞아 산업적 중요성이 더욱 증대되고 있는 모바일 생체인식 기술과 연구 동향을 지문인식 기술 중심으로 살펴보았다. 모바일 디바이스의 보급 확대와 금융결제 서비스 및 개인정보 보안에 대한 관심이 증대되면서 신뢰도와 편의성이 뛰어난 지문 인식 센서 기술이 디바이스에 널리 적용되고 있다.

제안 방법

Amkor 사는 그림 8과 같이 WLFO(Wafer level fan out) 공정 기술을 활용하여 지문인식 센서를 패키징하는 기술을 개발하였다.³⁷⁾ 반도체 공정의 미세화로 제작되는 반도체 칩의 크기는 계속 작아지면서 입출력 단자 수 확보가 어려워지기 때문에 팬아웃(Fan-out) 패키지 구조를 통해 입출력 단자 배선을 칩 크기보다 더 넓은 영역에서 활용할 수 있다.
가장 보편적인 생체인식 기술로는 지문인식 방식이 있으며 스캐너를 통해 간단하게 지문패턴을 읽어 보안이 적용되기 때문에 생체인식 기술 가운데 가장 간편하고 비용이 저렴하다는 특성이 있다. 사용자 등록 시 지문을 이미지로 찍고 그 특징을 추출하여 지문 데이터로 저장하게 되는데 정확한 정보만을 추출하기 위하여 지문의 평활화(Smoothing), 이진화(Binarization), 세선화(Thinning) 과정을 거친다.^7,8)위 알고리즘을 통해 지문 데이터의 양을 축소하고 데이터베이스로부터 지문영상을 쉽게 처리할 수 있도록 할 수 있다.

성능/효과

20) 생체인식 기술별로는 지문인식 관련 시장이 높은 편의성과 보안성을 바탕으로 약 24억 달러의 시장규모로 전체 시장의 약 30%를 차지하며 전체 생체인식 산업의 성장을 견인하고 있다. 생체인식 시장의 지역별 동향은 2013년 북미 시장이 전체의 30.
002%로 인증 정밀도가 매우 높아 향후 방수/방진 성능이 우수한 스마트폰을 제조할 수 있을 것으로 기대한다.²⁸⁾ 크루셜텍 사가 개발한 글래스 일체형 지문인식 기술도 물리적 버튼 없이 커버 글래스에 최적화된 패키징 기술과 자체 지문인식 알고리즘 개발로 디스플레이 부분과 연결된 터치 비활성 화면에서 지문인식이 가능해 제품의 디자인 변화 없이 지문인식이 가능 하다.²⁹⁾
40) 기존에 널리 사용되고 있는 사파이어 글래스의 경우 센서 패키지의 소형화 및 슬림화가 어렵고 제조공정이 까다로운 단점이 있었으나, 파나소닉사의 고 유전 봉지재는 1MHz에서 최대 20의 상대유전율과 50 µm 봉지 두께를 제작할 수 있어 패키징 구조 설계의 자유도 확보 및 우수한 지문 이미지 획득이 가능하다.
지문인식 센서 개발업체들은 터치스크린과 지문인식 센서를 결합하는 기술개발을 진행하고 있으며, 사용자 측면을 고려하였을 때 터치스크린 상에 지문인식 센서가 위치하는 것이 가장 편리하고 이상적인 활용도를 지원할 것으로 예상하고 있다. 이에 따라 그림 6과 같이 LG는 지문인식 센서를 디스플레이 바로 아래 0.03 mm 틈새에 삽입하여 물리적 지문인식 센서 버튼이 없이 디스플레이 일체형으로 지문인식이 가능하다고 밝혔으며, 사용자 외 타인이 잠금해제를 할 수 있는 확률이 0.002%로 인증 정밀도가 매우 높아 향후 방수/방진 성능이 우수한 스마트폰을 제조할 수 있을 것으로 기대한다.²⁸⁾ 크루셜텍 사가 개발한 글래스 일체형 지문인식 기술도 물리적 버튼 없이 커버 글래스에 최적화된 패키징 기술과 자체 지문인식 알고리즘 개발로 디스플레이 부분과 연결된 터치 비활성 화면에서 지문인식이 가능해 제품의 디자인 변화 없이 지문인식이 가능 하다.

후속연구

모바일 지문인식 센서의 어셈블리는 지문인식 센서 패키징과 조립공정으로 이루어지며 센서의 형태, 구조, 위치에 상관없이 지문인식 범위의 확장성과 신속한 본인인증 정확성을 확보할 수 있는 소재 최적화 및 반도체 모듈 패키징 기술을 요구한다. 모바일 디바이스의 경박단소화에 따라 지문인식 센서 패키징의 중요성이 더욱 부각될 것으로 전망되며, 현재의 스마트폰을 넘어서 스마트카드, 스마트워치, 웨어러블 디바이스는 소형화, 저비용, 저전력, 고 신뢰성 패키징 기술개발이 제품의 성능을 좌우할 것이다. 앞으로 모바일 생체인식 기능은 사물인터넷 기술과 연계 하여 서비스 제공의 기본 플랫폼 기술로써 다양한 융합 산업 활성화와 고부가가치 기술 산업으로 발전할 것이다.
4%를 차지한다. 미국과 유럽을 중심으로 생체인식 기술개발을 주도하여 선진국 중심의 시장을 형성하고 있으나 향후 경제성장과 사회고도화가 빠르게 진행중인 아시아 지역을 중심으로 생체인식 시장이 급격하게 성장할 것으로 예상된다. 2013년 이후에는 삼성과 애플이 지문인식 센서를 스마트폰에 도입하여 자사가 제공하는 모바일 쇼핑, 금융결제 서비스와 연동하면서 모바일 지문 인식 센서 시장이 급속도로 확대되고 있다.
모바일 디바이스의 경박단소화에 따라 지문인식 센서 패키징의 중요성이 더욱 부각될 것으로 전망되며, 현재의 스마트폰을 넘어서 스마트카드, 스마트워치, 웨어러블 디바이스는 소형화, 저비용, 저전력, 고 신뢰성 패키징 기술개발이 제품의 성능을 좌우할 것이다. 앞으로 모바일 생체인식 기능은 사물인터넷 기술과 연계 하여 서비스 제공의 기본 플랫폼 기술로써 다양한 융합 산업 활성화와 고부가가치 기술 산업으로 발전할 것이다.
또한 지문센서 패키징 시 TSV(Through silicon via) 구조 (그림 10)를 도입하여 커버 강화유리에 더 가까운 거리를 확보하려는 시도가 이루어지고 있으며, 이를 통해 EMC (Epoxy molding compound) 몰딩과 와이어 본딩 공정을 최소화하여 우수한 전기적 특성의 패키지를 구현할 수 있다. 향후 제품의 크기가 더욱 소형화될 경우 우수한 전기적 특성과 열방출 특성을 구현할 수 있는 QFN(Quad-flat no-leads) 패키징 구조의 도입이 예상된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	생체인식이란 무엇인가?	생체인식은 지문, 홍채, 얼굴 등 사용자 개개인의 신체적 특징이나 음성, 서명, 걸음걸이 등의 행동적 특성을 활용하여 사용자를 식별하는 기술을 의미한다. 개인의 고유 특성을 통한 사용자 인식기술이므로 타인에 의해 도용이나 복제되기가 어렵고 조작이나 분실 위험이 없어 기존의 ID/PW, 또는 PIN방식의 기술에 비해 안전하고 편리한 장점이 있다.
	생체인식 기술의 장점은 무엇인가?	생체인식은 지문, 홍채, 얼굴 등 사용자 개개인의 신체적 특징이나 음성, 서명, 걸음걸이 등의 행동적 특성을 활용하여 사용자를 식별하는 기술을 의미한다. 개인의 고유 특성을 통한 사용자 인식기술이므로 타인에 의해 도용이나 복제되기가 어렵고 조작이나 분실 위험이 없어 기존의 ID/PW, 또는 PIN방식의 기술에 비해 안전하고 편리한 장점이 있다. 그림 1은 생체인식의 예를 나타내고 있으며 표 1은 생체인식 기술의 장단점을 비교하였다.
	지문인식 방식의 장점은 무엇인가?	가장 보편적인 생체인식 기술로는 지문인식 방식이 있으며 스캐너를 통해 간단하게 지문패턴을 읽어 보안이 적용되기 때문에 생체인식 기술 가운데 가장 간편하고 비용이 저렴하다는 특성이 있다. 사용자 등록 시 지문을 이미지로 찍고 그 특징을 추출하여 지문 데이터로 저장하게 되는데 정확한 정보만을 추출하기 위하여 지문의 평활화(Smoothing), 이진화(Binarization), 세선화(Thinning) 과정을 거친다.

참고문헌 (40)

D. Praca and C. Barral, "From smart cards to smart objects: the road to new smart technologies", Comput. Netw., 36, 381 (2001).

상세보기
X. Xia and L. O'Gorman, "Innovations in fingerprint capture devices", Pattern Recogn., 36, 361 (2003).

상세보기
A. K. Jain, "Biometric recognition", Nature, 449, 38 (2007).

상세보기
J. Zhou, G. Su, C. Jiang, Y. Deng and C. Li, "A face and fingerprint identity authentication system based on multi-route detection", Neurocomputing, 70, 922 (2007).

상세보기
E. P. Kukula, S. J. Ellott and V. G. Duffy, "The effects of human interaction on biometric system performance" in Digital Human Modeling, pp.904-914, Springer Berlin Heidelberg, Berlin (2007).
S. Memon, M. Sepasian and W. Balachandran, "Review of finger print sensing technologies", Proc. 12th IEEE International Multitopic Conference (INMIC), Karachi, 226, IEEE International (2008).
Y. Song, C. Lee and J. Kim, "A new scheme for touchless fingerprint recognition system", Proc. Intelligent Signal Processing and Communication Systems (ISPACS), Seoul, 524, IEEE Circuits and System Society (2004).
H. Nankjima, K. Kobayashi, M. Morikawa, A. Katsumata, K. Ito, T. Aoki and T. Higuchi, "Fast and robust fingerprint identification algorithm and its application to residential access controller", in Advances in Biometrics, pp.326-333, Springer Berlin Heidelberg, Berlin (2006).
J.-C. Liu, Y.-S. Hsiung and M. S.-C. Lu, "A CMOS micromachined capacitive sensor array for fingerprint detection", IEEE Sens. J., 12(5), 1004 (2012).

상세보기
Y. Lu, H. Tang, S. Fung, Q. Wang, J. M. Tsai, M. Daneman, B. E. Boser and D. A. Horsley, "Ultrasonic fingerprint sensor using a piezoelectric micromachined ultrasonic transducer array integrated with complementary metal oxide semiconductor electronics", Appl. Phys. Lett., 106, 263503 (2015).

상세보기
T. Nawas, S. Pervaiz, A. Korrani and A. Ud-Din, "Development of academic attendence monitoring system using fingerprint identification", International Journal of Computer Science and Network Security, 9(5), 164 (2009).
M. Faundez-Zanuy and J. Fabregas, "Testing report a fingerprint-based door-opening system", IEEE Aerospace and Electronic Systems Magazine, 20(6), 18 (2005).
J. M. Nam, S. M. Jung and M. K. Lee, "Design and implementation of a capacitive fingerprint sensor circuit in CMOS technology", Sensor. Actuat. A, 135, 283 (2007).

상세보기
M. Lu, A. Bermak and Y. K. Lee, "Fabrication technology of piezoresistive conductive PDMS for micro fingerprint sensors", Proc. 20th International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS), Hyogo, 251, IEEE Robotics and Automation Society (2007).
T. Shimamura, H. Morimura, S. Shigematsu, M. Nakanishi and K. Machida, "Capacitive-sensing circuit technique for image quality improvement on fingerprint sensor LSIs", IEEE J. Solid-St. Circ., 45(5), 1080 (2010).

상세보기
M. Tartagni and R. Guerrieri, "A fingerprint sensor based on the feedback capacitive sensing scheme", IEEE J. Solid-St. Circ., 33(1), 133 (1998).

상세보기
J. W. Lee, D. J. Min, J. Kim and W. Kim, "A 600-dpi capacitive fingerprint sensor chip and image-synthesis technique", IEEE, J. Solid-St. Circ., 34(4), 469 (1999).

상세보기
S. Shigematsu, H. Morimura, Y. Tanabe and K. Machida, "A single-chip fingerprint sensor and identifier", IEEE, J. Solid-St. Circ., 34(12), 1852 (1999).

상세보기
H. Morimura, S. Shigematsu and K. Machida, "A novel sensor cell architecture and sensing circuit scheme for capacitive fingerprint sensors", IEEE J. Solid-St. Circ., 35(5), 724 (2000).

상세보기
http://www.newswire.co.kr/newsRead.php?no768914.
http://www.ddaily.co.kr/m/m_article.html?no43884.
http://www.etnews.com/200212090200?koosthotnews&mcd_002_00001.
W. S. Kim and W. H. Yoo, "A method for acquiring fingerprint by linear sensor" in Knowledge-Based Intelligent Information and Engineering Systems, pp.410-416, Springer Berlin Heidelberg, Berlin (2005).
E. Martinelli, M. Stabile, A. Catini, R. Paolesse, A. D'amico and C. D. Natale, "An array of capacitive sensors based on a commercial fingerprint detectors", Sensor. Actuat. B, 130, 264 (2008).

상세보기
Z. Zhou, M. Wong and L. Rufer, "The design fabrication and characterization of a piezoresistive tactic sensor for fingerprint sensing", Proc. IEEE Sensors, Kona, 2589, IEEE Sensors Council (2010).
http://blog.daum.net/serapeum/7593844.
D. Maltoni, D. Mario, A. K. Jain and S. Prabhakar, Handbook of Fingerprint Recognition, 2nd Ed., pp.57-59 Springer London, London (2009).
http://www.etnews.com/20160501000052.
http://news.zum.com/articles/25043046?c08.
J. S. Han, T. Kadowaki, K. Sato and M. Shikida, "Fabrication of thermal-isolation structure for microheater elements applicable to fingerprint sensors", Sensor. Actuat. A, 100, 114 (2002).

상세보기
R. Hashido, A. Suzuki, A. Iwata, T. Okamoto, Y. Satoh and M. Inoue, "A capacitive fingerprint sensor chip using lowtemperature poly-Si TFTs on a glass substrate and a novel and unique sensing method", IEEE J. Solid-St. Circ., 38(2), 274 (2003).

상세보기
N. Sato, H. Morimura, S. Shigematsu, M. Yano, K. Kudou, T. Kamei and K. Machida, "Force-sensing scheme for small mechanical signals in complementary metal oxide semiconductor microelectromechanical system fingerprint sensor", Jpn. J. Appl. Phys., 44(9A), 6481 (2005).

상세보기
N. Sato, S. Shigematsu, H. Morimura, M. Yano, K. Kudou, T. Kamei and K. Machida, "Novel surface structure and its fabrication process for MEMS fingerprint sensor", IEEE Transactions on Electron Devices, 52(5), 1026 (2005).

상세보기
P. Schaumont, D. Hwang and I. Verbauwhede, "Platformbased design for an embedded-fingerprint-authentication device", IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems, 24(12), 1929 (2005).

상세보기
J. S. Han, Z. Y. Tan, K. Sato and M. Shikida, " Thermal characterization of micro heater arrays on a polyimide film substrate for fingerprint sensing applications", J. Micromech. Microeng., 15, 282 (2005).

상세보기
Y. Audet, L. Aubray and D. Blouin, "A CMOS fingerprint sensor based on skin resistivity", Proc. IEEE North-East Workshop on Circuits and Systems (NEWCAS), Gatineau, 269, IEEE Circuits and Systems Society (2006).
S. J. Lee, S. W. Kim, G. W. Kim, K. C. Bae, J. H. Yu, J. Y. Kim, H. Y. Yoo and C. H. Lee, "Electrical evaluation of wafer level fan out (WLFO) package using organic substrates for microwave applications", Proc. Electronic System-Integration Technology Conference (ESTC), Berlin, 1, IEEE Components, Packaging and Manufacturing Technology Society (2010).
B. Charlot, F. Parrain, N. Galy, S. Basrour and B. Courtois, "A sweeping mode integrated fingerprinting sensor with 256 tactile microbeams", J. Microelectromech. S., 13(4), 636 (2004).

상세보기
J. Tabei, H. Sasajima and T. Mori, "Study of epoxy molding compound for fingerprint sensor", Proc. China Semiconductor Technology International Conference (CSTIC), Shanghai, 1, IEEE Components, Packaging and Manufacturing Technology Society (2016).
http://www.newswire.co.kr/newsRead.php?no821172.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증