세계적으로 가장 소형이며 박형의 Asahi Kasei의 3축 전자 나침반

Tokyo, 2007년3월19일, AEST (ABN Newswire) - Asahi Kasei EMD의 자회사인 Asahi Kasei Microsystems(AKM)가 2.5 x 2.5 x 0.5mm의 칩 사이즈 패키징으로 세계적으로 가장 크기가 작고 두께가 얇은* 3축 전자 나침반으로 AK8973S의 개발을 완료했다고 밝혔다. 이와 같은 작은 크기는 Si 모노리딕 홀 소자를 증폭기 및 로직 회로와 함께 단일 칩으로 구현함으로써 가능해졌다. 이 디지털 인터페이스 AK8973S는 휴대전화 및 개인 내비게이션 기기의 보행자 내비게이션 시스템이나 비디오 게임 컨트롤러의 모션 입력 등의 애플리케이션에 이용할 수 있다.

AKM은 인정된 우수한 성능을 유지하면서 휴대전화 및 기타 첨단 휴대기기의 디자이너 및 개발자들이 계속해서 크기를 소형화하고자 하는 요구를 충족하기 위해 지속적으로 전자 나침반의 크기를 소형화했다. AKM은 5.9 x 6.3 x 1.0mm의 크기로 출시 당시에 세계적으로 가장 소형의 3축 전자 나침반이었던 AK8970에 이어서 2004년에는 5.0 x 5.0 x 1.0mm로 이전 제품에 비해서 크기가 67퍼센트 소형화된 AK8970N을 내놓았다. 그리고 2006년에는 4.0 x 4.0 x 0.7mm로 당시로서 가장 작은 크기의 전자 나침반인 AK8973을 출시했다. 이는 AK8970N에 비해서 크기가 45퍼센트 소형화된 것이다. 오늘 출시를 발표한 AK8973S는 2.5 x 2.5 x 0.5mm의 칩 사이즈 패키징으로 AK8973에 비해서는 크기가 28퍼센트 소형화되고 최초의 AK8970에 비해서는 크기가 8퍼센트에 불과한 제품이다.

지속적인 기술적 향상이 이러한 비약적인 크기 소형화를 가능하게 했다. 1세대 제품인 AK8970, AK8970N, AK8971N은 가속도계 인터페이스를 포함한 제품으로서 각각의 공간축에 하나씩 Asahi Kasei Electronics의 3개 혼합적 반도체 홀 소자와 AKM 신호 프로세싱 LSI를 함께 패키징한 멀티칩 모듈이었다. AK8970과 AK8970N은 동일한 4개 칩을 포함하면서도 AK8970N이 패키징 기술을 변경해서 크기를 소형화했다. 2006년에 출시된 AK8976A와 AK8973은 크기를 더 소형화하기 위해서 Si 모노리딕 홀 소자를 증폭기 및 로직 회로와 함께 구현함으로써 단일칩 전자 나침반을 가능하게 했다. AK8973S에 이르러서는 칩 사이즈 패키징을 위한 신기술을 채택함으로써 단일칩 구조의 한계에 이르기까지 크기 소형화를 가능하게 했다.

AKM은 휴대기기 애플리케이션을 위한 전자 나침반 개발에 있어서 세계적으로 앞선 회사이며 휴대전화 용으로 개발된 세계 최초의 3축 전자 나침반으로서 AK8970을 2003년부터 상용 수량으로 출하하기 시작했다. AK8970 및 이를 이은 AK8970N이 전세계적으로 15개 이상의 단말기 모델에 채택되었다. AKM의 3축 전자 나침반이 휴대전화에 널리 채택될 수 있었던 것은 단말기 내의 자기 오프셋을 자동으로 보정하는 Asahi Kasei EMD의 DOE(Dynamic Offset Estimation) 알고리즘의 탁월한 성능 때문이었다. 홀 소자의 극히 높은 검출 선형성 및 넓은 측정 범위와 모든 3개 축에 걸쳐 일관된 감도를 제공하는 뛰어난 AKM 아키텍처가 결합해서 DOE가 효과적으로 작동하도록 함으로써 전세계의 고객들이 인정하는 우수한 전자 나침반 기능을 제공한다.

AK8973S의 고유한 특징

자기 센서로 이용하기 위한 Si 모노리딕 홀 소자의 개발과 이를 증폭기 및 로직 회로와 함께 단일 칩으로 통합한 것은 그 자체로서 원리적으로 뿐만 아니라 응용 기술 측면에서 중대한 발전이다. 자기 센서는 홀 소자이든 기타의 형태이든 단일 축으로만 자기장을 측정할 수 있다. 이러한 이유에서 기존의 3축 센서는 불가피하게 X, Y, Z의 공간축에 해당되는 3개의 각기 다른 평면 방향으로 3개의 각기 별도의 자기 센서를 통합한 멀티칩 모듈이 될 수밖에 없었다.

홀 소자는 다른 자기 센서와 달리 칩의 수평면과 직각인 축으로 자기장을 측정하므로 많은 이들이 3축 센서를 위해서는 적합한 선택이 아니라고 생각했다. 홀 소자 중의 2개가 칩 패키지의 수평면에 대해서 수직으로 세워지기 때문이다. Si 모노리딕 홀 소자가 개발됨으로써 홀 소자의 직각 측정 방향이 단일 웨이퍼 평면으로 모든 3개 공간축을 위한 센서를 형성할 수 있는 이점이 되었다. 3월 17일 개최되는 IEEJ(Institute of Electrical Engineers of Japan) 심포지엄에서 이 기술을 이용한 자기장 측정 원리에 대해서 발표할 예정이다.

칩 사이즈 패키징(CSP)은 QFN 패키징과 달리 3축 전자 나침반을 매우 높은 탑재 밀도의 회로 보드 디자인에 이용할 수 있도록 한다. 많은 휴대기기에서 특히 휴대전화에 있어서 최근 몇 년 새에 CSP 기술의 이용이 급격히 증가했다. AK8973S는 웨이퍼 레벨 CSP(WLCSP)를 이용했다. 이 기술은 웨이퍼를 개별 칩으로 커팅하기에 앞서 LSI를 수지로 밀봉하는 것이다.

또한 이전 AKM 전자 나침반과 소프트웨어 호환이 가능하므로 고객들이 자기 오프셋의 자동 조정을 위한 고유기술 DOE 알고리즘이나 경사를 보정하기 위한 계산 소프트웨어를 포함한 기존 소프트웨어 자산을 이용할 수 있다. DOE는 AKM의 최초 전자 나침반 제품을 대량 출하하기에 앞서 고객들에게 제공되기 시작했다. AK8973S 역시 이전 제품과 마찬가지로 DOE를 이용해서 고객이 출하에 앞서 각각의 단말기에 대해 개별적으로 조정을 실시하거나 주위 자기장이 변화하는 것에 따라 조정을 수행할 필요가 없으므로 생산성을 대폭적으로 향상시킬 수 있도록 한다.

그 밖의 특징

- 2라인 I2C 버스 호환 디지털 인터페이스의 내부 A/D 컨버터

- 내부 발진기 회로 – 클록 입력 불필요

- 낮은 전력 소비 – 센서 작동 시 6.4mA 및 100ms 간격의 측정일 때 평균 0.8mA

- 8비트 디지털 출력의 내부 온도 센서

- 지자기 센서 감도 조정 데이터 등을 기록하기 위한 내부 EEPROM


* AKM 조사에 따라서 2007년 3월 12일 현재 크기가 가장 작은 제품.