다양한 전자 애플리케이션에 걸쳐 고객들에게 기여하는 세계적인 반도체 회사 ST마이크로일렉트로닉스(STMicroelectronics, 이하 ST)의 최신 디지털 나침반(eCompass)으로 위성 내비게이션이 작동하지 않는 상황에서도 스마트폰, 스마트워치, 피트니스 추적기, 기타 웨어러블 기기의 길 안내 및 운동 기록 매핑(mapping) 기능을 향상시킬 수 있게 됐다.

스마트폰의 피트니스 추척 앱, 스마트워치, 스마트 밴드 등은 매핑과 기록 측정을 위해 위치 데이터가 지속적으로 필요하다. 또한 기록 향상이나 결과를 온라인에 공유하고 싶어 하는 사용자는 정확도를 매우 중요하게 여긴다. 디지털 나침반이 내장되면 나무 밑을 달리고 자전거를 탈 때나 건물 내부에 있을 때, 즉 위성 신호가 잡히지 않을 때의 위치 계산에 도움이 된다. 지금까지 나온 솔루션은 이태리 북쪽이나 미국 캘리포니아 북쪽과 같은 위도의 지역에서 대략 10도 정도의 오차 가능성을 보이며 이는 사용자가 1 km 이동 시 정상 코스에서 150 m 이상 벗어날 수 있는 수치다.

하지만 ST의 디지털 나침반 디바이스인 LSM303AGR는 자사의 독자적인 고정밀 지자기 센서 제조 기술을 적용해 방위각 오차범위를 4도 미만으로 줄이는 데 성공했다. 저전력 모드에서 동종의 타 경쟁 디바이스보다 최대 50% 전력소모가 적은 초저전력 동작 특성과, 이렇게 향상된 정확도를 결합했을 때에는 모바일 기기의 고정밀 보행자 추측 항법(Pedestrian Dead Reckoning, 이하 PDR) 기능에 더욱 적합하다고 할 수 있다.

자체 AMR 제조 공정 기술 적용

LSM303AGR은 한 개의 다이(die)에 공정이 된 올인원(all-in-one) 디지털 반도체 IC로 ST의 검증된 셀마(ThELMA) 기술을 적용한 3축 멤스 가속도 센서와, 기존 홀(Hall) 센서보다 감도는 높고 노이즈는 적은 성능의 컴팩트한 3축 이방성 자기 저항(Anisotropic Magneto-Resistive, 이하 AMR) 센서를 결합했다. ST의 자체 AMR 제조 공정 기술을 적용해 거대 자기 저항(GMR, Giant Magneto-Resistive) 기술이나 터널 자기 저항(TMR, Tunnel Magneto-Resistive) 기술을 적용해 만든 제품에 비해 뛰어난 온도 안정성을 특징으로 한다. ST의 AMR 센서도 높은 동적 범위(high dynamic range)를 갖추고 있어 주변의 고 전계강도 영역에서 자기 포화(magnetic saturation)가 일어나는 것을 방지해 디바이스의 정확도를 높이는 데 도움을 준다.

ST는 다수의 위도 상의 지역에서 LSM303AGR의 자기 감지 정확도에 대한 테스트를 마쳤으며, 경쟁사의 디지털 나침반 IC 및 순수 자기센서보다 정확도 및 온도 안정성 측면에서 훨씬 뛰어난 결과를 보였다.

한편 경쟁 제품들이 공간 내의 실온과 체온 간의 미세한 차이로도 디바이스 온도가 35% 이상까지 급격하게 변동할 수 있는 것에 반해, LSM303AGR는 -40 °C ~ 85 °C의 전 온도 범위에 걸쳐 정확도를 유지하고, 자동차 내비게이션과 같은 애플리케이션에서도 추측 항법의 정확도를 향상시킨다.

ST의 그룹 부사장 겸 멤스 센서 부문 사업 본부장 안드레아 오네티(Andrea Onetti)는 “ST의 새로운 디지털 나침반 디바이스에 적용된 업계 최고의 기술로 컨슈머 분야에서의 위치 추적이나 모션 감지 관련 ST의 앞선 위치를 더욱 공고히 할 수 있을 것이다”며, “IHS의 예상처럼 피트니스 추적기와 개인 내비게이션과 같은 앱들이 설치된 스마트폰과 스마트워치와 같은 기기들의 생산량이 2020년까지 1억 대를 초과할 것이고, 이 디바이스로 구현된 고정밀 PDR 기능으로 사용자 경험을 더욱 크게 향상시킬 수 있을 것이다”고 밝혔다.