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노르딕 nRF5 제품군, 성능·전력효율·보안 3박자 모두 갖추다
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노르딕 nRF5 제품군, 성능·전력효율·보안 3박자 모두 갖추다
  • 김주연 기자
  • 승인 2019.11.14 23:45
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사물인터넷(IoT) 기기에 들어가는 반도체라고 해서 무조건 전력소모량만 따지는 건 아니다. 소비자와 가장 밀접하게 닿아있는 만큼 무선 연결 기능은 물론 보안 기능과 컴퓨팅 성능도 어느 정도 갖춰야 한다. 클라우드가 처리하던 데이터를 기지국·단말·센서 등 보다 사람과 가까운 장치에서 처리하게 하는 '데이터 중심 컴퓨팅 시대'에 이같은 특성은 전력소모량만큼이나 중요해진다.

노르딕세미컨덕터(지사장 최수철)는 차세대 멀티프로토콜 시스템온칩(SoC) 'nRF5' 제품군의 첫 번째 제품으로 'nRF5340'을 출시했다고 14일 밝혔다. 'nRF5'는 회사의 이전 세대 멀티프로토콜 SoC 제품군 nRF51 및 nRF52 시리즈를 기반으로 구현됐지만, 듀얼 프로세서를 내장해 보안성과 컴퓨팅 성능을 한층 더 높인 제품군이다. 

nRF5340은 블루투스(Bluetooth) 5.1 및 저전력 블루투스(Bluetooth Low Energy)를 비롯해 블루투스 메시(Mesh), 스레드(Thread), 지그비(Zigbee) 등 주요 무선통신 프로토콜을 지원한다.

 

노르딕세미컨덕터의 nRF5340 PDK./노르딕세미컨덕터
노르딕세미컨덕터의 nRF5340 PDK./노르딕세미컨덕터

제품에는 Arm 코어텍스-M33(Cortex-M33) 프로세서가 2개 담겼다. 하나는 고성능 애플리케이션프로세서(AP, 최대 128㎒) 역할을 하며, 전용 1MB 플래시 및 512KB RAM이 지원된다. 다른 하나는 프로그래밍 가능한 초저전력 네트워크 프로세서로, 전용 256KB 플래시 및 64KB RAM을 장착했다. 보안 및 컴퓨팅은 AP가, 통신 연결은 네트워크 프로세서가 하는 식이다.

먼저 AP는 효율적인 8KB 2-웨이 연관 캐시(Associative Cache)를 가지고 있으며, 디지털신호처리(DSP) 및 부동소수점 연산이 가능하다. 전압 및 주파수 스케일링 옵션을 제공하며 Arm 크립토셀-312(CryptoCell-312) 및 Arm 트러스트존(TrustZone) 기술과 보안 키 스토리지(Secure Key Storage)를 통합하고 있다. 

Arm 크립토셀-312는 가장 일반적인 인터넷 암호화 표준으로 하드웨어를 가속화할 수 있다. Arm 트러스트존은 단일 코어에서 보안 및 비보안 코드 실행 영역을 생성, 신뢰할 수 있는 소프트웨어를 위한 시스템 전반의 하드웨어 격리 기능을 제공한다. nRF5340은 이러한 통합 보안 기능을 통해 악의적인 공격으로부터 SoC를 보호하고, 첨단 RoT(Root-of-Trust) 및 보안 펌웨어 업데이트를 지원한다.

네트워크 프로세서는 훨씬 더 효율(101 CoreMark/㎃)적이며, 무선 동작 및 낮은 듀티-사이클의 센서 수집 작업 시 전력 소모량이 낮다. 독자 2.4㎓ 프로토콜 구현을 최적화할 수 있으며, nRF51 및 nRF52 시리즈로 손쉽게 포팅이 가능하다.

nRF5340은 3.2㎃의 TX 전류(0dBm TX 파워, 3V, DC/DC)와 2.6㎃의 RX 전류(3V, DC/DC)를 소비하는 멀티프로토콜 2.4㎓ 무선 규격을 지원한다. 슬립 전류는 1.1µA로 매우 낮다. 향상된 동적 멀티프로토콜 기능을 지원하기 때문에 블루투스 LE를 사용하는 스마트폰에서 메시 네트워크와 프로비저닝 및 커미셔닝, 상호동작을 위해 블루투스 LE 및 블루투스 메시/스레드/지그비 동작을 동시에 수행할 수 있고 모든 블루투스 5.1 방향탐지(Direction Finding) 기능을 지원한다.

nRF5340은 1.7V~5.5V의 공급전압 범위에서 동작하며, 충전식 배터리와 USB를 통해 전원을 공급할 수 있다. 또한 32MHz 및 32.762kHz 크리스탈을 위한 XTAL 부하 커패시터를 내장하고 있어 노르딕의 nRF52 시리즈에 비해 필요한 외부 부품 수를 4개까지 줄일 수 있다. 최대 105℃까지 확장된 동작온도에 부합하도록 설계돼 전문 조명 및 산업용 애플리케이션에 이상적이다. 

소프트웨어 개발 키트(SDK) 'nRF Connect SDK'는 제퍼(Zephyr) 실시간운영체제(RTOS)와 블루투스 LE 프로토콜 스택 및 애플리케이션 예제, 하드웨어 드라이버를 통합한 솔루션이다. nRF9160 SiP 기반 상용 제품 개발에도 사용되고 있다. nRF5340을 위한 지원 기능이 추가되었으며, 저전력 셀룰러 IoT 및 저전력, 단거리 무선 개발 기능을 모두 지원한다. 깃허브(GitHub)에서 공식적으로 호스팅되고 있으며, 깃(Git)을 통한 소스 코드 관리도 가능하다. 또한 세거 임베디드 스튜디오(SEGGER Embedded Studio) 통합개발자환경(IDE)도 무료로 제공된다. 

노르딕은 nRF5340을 위한 경제적인 단일 보드 기반 프리뷰 개발 키트인 nRF5340 PDK(Preview Development Kit)를 공급한다. nRF5340 PDK는 개발자들이 nRF5340의 모든 기능과 GPIO를 사용할 수 있도록 해주며, 이 SoC의 프로그래밍 및 디버깅을 위한 온보드 세거 J-Link 디버거가 함께 제공된다.

nRF5340 PDK는 현재 노르딕의 유통망을 통해 제공되고 있다. nRF5340 SoC 엔지니어링 샘플은 48개의 GPIO를 지원하는 7x7mm aQFN 패키지로 조만간 공급될 예정이다.

키에틸 홀스타드(Kjetil Holstad) 노르딕세미컨덕터 제품관리 디렉터는 “자산관리 기술 및 위치 서비스, 의료, 스마트 홈, 산업용 IoT와 같은 매우 복잡한 애플리케이션을 기반으로 한 미래의 상용 제품은 높은 수준의 보안과 보다 강력한 컴퓨팅 성능을 가지면서도 전력소모량이 낮은 제품을 필요로 한다"며 "nRF5340 SoC는 이러한 요구 사항을 충족시키기 위해 설계됐다"고 말했다.

 

 


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