보고서 정보
주관연구기관 |
한컴지엠디 |
연구책임자 |
양정웅
|
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
|
발행년월 | 2018-01 |
과제시작연도 |
2016 |
주관부처 |
산업통상자원부 Ministry of Trade, Industry and Energy |
등록번호 |
TRKO201800040505 |
과제고유번호 |
1711045291 |
사업명 |
전자정보디바이스산업원천기술개발 |
DB 구축일자 |
2018-09-15
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키워드 |
국산 CPU.헬스케어.모바일.저전력.SOC.
|
초록
▼
핵심기술
국산 CPU 코어인 Adchips 의 EmCore를 내장한 생체신호 측정용 저전력 헬스케어 SOC 개발하고, 이를 상용할 수 있도록 서비스 플랫폼 개발
최종목표
o 국산 CPU EmCore 코어를 활용한 수mW 급의 저 전력 모바일 헬스케어 SOC 개발 및 서비스 플랫폼 개발
- 국산 CPU 코어 적용 저 전력 모바일 헬스케어 SOC 개발
- 모바일 헬스케어 SOC 에 적용할 수 있는 저 전력 구조 연구
- 저 전력 모바일 헬스케어 시제품 개발
- 모바일 헬스케어 상용화 서비스
핵심기술
국산 CPU 코어인 Adchips 의 EmCore를 내장한 생체신호 측정용 저전력 헬스케어 SOC 개발하고, 이를 상용할 수 있도록 서비스 플랫폼 개발
최종목표
o 국산 CPU EmCore 코어를 활용한 수mW 급의 저 전력 모바일 헬스케어 SOC 개발 및 서비스 플랫폼 개발
- 국산 CPU 코어 적용 저 전력 모바일 헬스케어 SOC 개발
- 모바일 헬스케어 SOC 에 적용할 수 있는 저 전력 구조 연구
- 저 전력 모바일 헬스케어 시제품 개발
- 모바일 헬스케어 상용화 서비스 플랫폼 구축
개발내용 및 결과
o 국산 CPU EISC 코어를 활용한 수mW 급의 저 전력 모바일 헬스케어 SOC
개발 및 서비스 플랫폼 개발
1) 국산 CPU 코어 적용 저 전력 모바일 헬스케어 SOC 개발
- 국산 CPU 코어를 적용한 저 전력 SOC 아키텍처 설계
- 모바일 헬스케어 SOC 주변 IP 개발 및 센서 Interface(ADC 등) 설계
- 다양한 센서 인터페이스 구현 (PPG, ECG, BI, SkT, Activity 등)
- 국산 CPU 코어 내장 SOC 검증 FPGA 보드 제작
- 저 전력 모바일 헬스케어 SOC 설계 및 MPW 시제품 제작
- 각종 드라이버 SW 개발, 매뉴얼 작성
2) 모바일 헬스케어 SOC 에 적용할 수 있는 저 전력 구조 연구
- 국산 CPU 코어를 이용한 헬스케어 응용 제품 워크로드 분석
- 국산 CPU 코어를 활용한 SOC 구조 분석 및 최적화
- 국산 CPU 코어를 활용한 모바일 SOC 성능 검증
3) 저 전력 모바일 헬스케어 시제품 개발
- 모바일 헬스케어 제품 공급 중인 수요기업의 헬스케어 제품에, 개발된 저 전력 모바일 헬스케어 SOC 시제품 적용 및 개발 검증
- 저 전력 모바일 헬스케어용 SOC 시제품 성능 검증
- 정량적 목표 달성
4) 모바일 헬스케어 상용화 서비스 플랫폼 구축
- 기존 상용 APP 적용 검토 및 특장점 분석하여 분석 보고서 작성
- 저 전력 모바일 생체신호 측정기기 시제품과 연계되는 차별화된 스마트폰 App 1종 개발 및 구글 앰스토어 상용화 수행
기술개발 배경
o 의학의 발달로 인간의 기대 수명이 높아져서, 개인 건강에 대한 관심이 점점 높아지고 있고, 모바일 디바이스의 발달과 저 전력 고성능 CPU의 발전으로 생체 신호를 측정해서 사용자에게 건강 정보를 알려주는 모바일 헬스케어 제품이 출시되고 있음
- 해외 나이키를 비롯한 많은 모바일 디바이스 제조사들이 헬스케어 관련 모바일 디바이스를 출시하고 있음
- 모바일 디바이스의 핵심 기술 분야로 생체 신호 측정 센서를 이용한 헬스케어 제품이 떠오르고 있음
- 스마트 기기의 트렌드에 따라 몸에‘착용’가능한 형태의 모바일 디바이스(wearable device)를 새로운 플랫폼으로 하여 기존 디바이스로는 불가능했던 새로운 가치 창출이 가능할 것으로 기대됨
o 모바일 디바이스는 생체 신호를 측정할 수 있는 생체 센서를 부착한 형태의 헬스케어 제품으로 급격히 진화되고 있으며, 이 디바이스의 핵심 부품은 생체 신호를 측정하여 헬스케어 정보를 처리할 수 있는 저 전력 모바일 CPU 코어임
- 국내 인바디, 녹십자 헬스케어, 에이치쓰리시스템 , 위스텍 등 모바일 헬스케어 제품들은 모두 외산 CPU 코어를 이용한 외산 칩셋(TI , EFM , Analog Device 등) 으로 구성되어 있음
- 국산 CPU 코어 확보를 통해, 연 2천억 이상의 로열티/라이선스 비용을 절감 하여 국내 기업의 SOC 개발비 절감 및 실질적 경쟁력 확보가 가능함
o 본 과제는 외산 CPU 코어를 이용하여 개발 생산되고 있는 국내 모바일 헬스케어 시장에, 모바일용 심박수 및 활동량 측정용 디바이스를 개발, 생산 하고 있는 수요 기업인 에이치쓰리시스템과 기존의 외산 CPU 칩을 대체하고 이를 상용화 하려고 하는 프로젝트임
- 기존의 UI 및 전력관리의 외산 CPU 코어를 활용 칩과 생체 신호 센싱 외산 CPU 코어를 활용한 칩 등 2개의 MCU 칩을 한 개의 SOC로 개발
- 최종 제품의 Two-chip 솔루션을 원칩 SOC 화하여 크기 및 전력 감소 수요업체의 최종제품은 외산 CPU 코어를 내장한 일반 MCU 칩과 센서 및 헬스케어를 지원하기 위한 UI 와 생체신호 처리 형태의 두 개의 칩으로 양산을 진행하고 있는데, 전체 칩의 크기와 면적으로 모바일에서 크기 및 소모 전력 측면에서 많은 어려움이 있음. 이를 이번 과제를 통해 하나의 칩으로 개발하여 Two-Chip 솔루션을 Onechip화하여 가격 및 면적 , 전력 소모를 최소화 할 예정임
핵심개발 기술의 의의
o 지금까지 스마트폰과 태블릿 중심으로 성장해왔던 모바일 CPU 시장이 스마트가전, 웨어러블 디바이스, 자동차 등 분야로 확산될 전망임
o 국내 모바일 CPU 및 MCU 등의 시장경쟁력 성장에 따라 CPU Core에 대한 라이센스/로열티 비용이 확대되고, 이로 인해 국내 기업의 수익구조가 지속적으로 악화됨
* ARM CortexA9 CPU 코어 도입 비용 : 라이센싱 1천만불(110억원) + 약 2% 러닝 로열티
o 연간 100억개 이상 출하되는 모바일 CPU core시장에서 80%를 점유하여 지배적인 위치를 누리고 있는 ARM社의 지난 5년간 연평균매출성장률은 19.04%이며 그 중 한국 시장에 대한 매출이 연평균 25% 성장하고 있음
o 국산 CPU Core 확보를 통해, 연 2천억 이상의 로열티/라이센스 비용을 절감하여 국내 기업의 SoC 개발비 절감 및 실질적 경쟁력 확보가 가능함
o CPU 기술의 진입 장벽은 매우 높으나, 향후 반도체 산업뿐 아니라 ICT산업 전반의 자생적 경쟁력 확보를 위해선 하드웨어/소프트웨어 기술의 최고 집약체인 CPU 기술 R&D 노력이 필요하다고 판단됨
- CPU기술은 미국의 인텔과 영국의 ARM이 사실상 양분하고 있으며, 우리나라의 극히 제한된 부분에서 자체 CPU를 일부 사용 실정
- 새로운 코어 개발 외에도 기 개발된 코어의 활용, 시장 점유율이 높은 외산 CPU 코어의 응용 기술 등 다양한 개발 전략이 존재하며 관련 생태계와 인력 양성 측면에 대한 고려도 필요함
적용 분야
o 스마트 글래스, 스마트 워치 등 웨어러블 디바이스와 IoT 디바이스, 차량용 ECU, 로봇청소기 등의 Middle 수준의 CPU Core 에 적용 가능
o 스마트 밴드, M2M 통신칩, 차량용 센서처리 MCU, 냉장고, 세탁기 등의 가전에 적용되는 Mid-Low 수준의 CPU Core에 적용 가능
o 백색가전, 제어용 산업기기, 완구류 등의 low수준의 CPU Core 활용 분야에 적용 가능할 것으로 예상됨
o 본 과제에서는 헬스케어 분야의 스마트 밴드 , 스마트 와치 , 생체 신호처리용 고성은 1bit ADC을 장착한 CPU 코어을 이용하여, Middle 이나 Low-end 분야의 디바이스에 적용 가능할 것으로 판다됨
o 최종 적용 분야는 웨어러블 (스마트 글래스, 스마트 워치) , IoT 디바이스 차량용 반도체(ECU), 스마트가전(로봇청소기 등),웨어러블(스마트밴드) IoT(M2M통신칩), 차량용반도체(센서처리), 스마트가전(냉장고, 세탁기, 밥솥), 백색가전․제어용 산업기기 ․터치센서 등 센서류 및 완구류에 적용될 수 있을 것으로 예상됨
(출처 : 최종보고서 초록 5p)
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 제 출 문 ... 2
- 기술개발사업 최종보고서 초록 ... 3
- 기술개발사업 주요 연구성과 ... 13
- 목차 ... 17
- 제 1 장 서론 ... 18
- 제 1 절 과제의 개요 ... 18
- 제 2 장 과제 수행의 내용 및 결과(기술개발 내용 및 방법) ... 29
- 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 29
- 제 2 절 단계 목표 및 평가 방법 ... 31
- 제 3 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 34
- 제 4 절 수행 결과의 보안등급 ... 64
- 제 5 절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리 현황 ... 65
- 제 3 장 결과 ... 66
- 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 66
- 1. 연구개발 추진 일정 ... 66
- 2. 연구개발 추진 실적 ... 68
- 3. 기술개발 결과의 유형 및 무형 성과 전체를 기재 ... 163
- 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 168
- 1. 연차별 추진 체계 ... 168
- 2. 각 기관/기업별 역할 및 추진 내역 ... 170
- 제 3 절 고용 창출 효과 ... 173
- 제 4 절 자체보안관리진단표 ... 174
- 제 4 장 사업화 계획 ... 177
- 제 1 절 시장 현황 및 전망 ... 177
- 제 2 절 사업화 계획 ... 183
- - 사업화 소요기간, 예상 매출 규모, 시장 점유율, 마케팅 계획 등을 기재 ... 183
- 제 3 절 향후 추가 기술 개발 계획(개발기술 응용 등) ... 188
- 끝페이지 ... 189
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