반도체 - 인더스트리 4.0의 핵심
스마트 팩토리로 전환 가속화
산업 분야에 IoT가 빠르게 도입되면서, 머지않아 산업 분야가 전체 IoT 연결의 절반 이상을 차지할 것으로 보입니다. 네트워킹과 디지털화가 스마트 제조를 가능하게 하고 모든 것이 상호 연결되도록 합니다.
스마트 팩토리 시장이 9.6%의 CAGR(연평균 성장률)로 성장하여 2024년에 2448억 달러 규모에 이를 것으로 전망됩니다.
인피니언의 반도체 솔루션이 스마트 팩토리를 구현하고 인더스트리 4.0을 구축합니다.
센스
인더스트리 4.0를 위한 데이터 투명성
스마트 팩토리는 데이터를 토대로 합니다. 이 데이터는 환경 데이터일 수도 있고, 기계의 및 생산 프로세스 운영 데이터일 수도 있습니다. 인피니언의 산업용 센서는 다양한 XENSIV™ 자기 센서 포트폴리오와 산업용 인버터, 드라이브, 배터리 관리 등 다양한 산업용 애플리케이션 전용 XENSIV™ 전류 센서, 고정밀 코어리스 센서를 포함합니다.
스마트 팩토리는 산업용 로봇, 모니터링 및 비전 시스템, 무인 운반차 (AGV)에 3D 이미지 센서를 사용해서 새로운 것들을 가능하게 합니다. 인피니언의 REAL3™ ToF (Time of Flight) 이미지 센서를 사용해서 디바이스 전방의 장면에 대한 3D 맵을 포착할 수 있습니다. 첨단 소프트웨어와 하드웨어 노하우를 활용해서 ToF 시스템은 강한 주변 빛 및 까다로운 환경 조건에서도 안정적으로 동작할 수 있습니다.
컴퓨트
신호 프로세싱과 제어
XMC™ 마이크로컨트롤러 제품군은 ARM® Cortex®-M 코어를 기반으로 하며, 전력 변환, 공장 및 빌딩 자동화 등의 애플리케이션에 적합합니다. XMC4000 제품군은 디지털 전력 변환, 모터 제어, 센싱과 제어, IO 애플리케이션에 적합합니다. XMC4300과 XMC4800 제품은 업계 최초로 EtherCAT®을 통합한 고집적 Arm® Cortex®-M 기반 마이크로컨트롤러로, 실시간 이더넷 통신을 한 차원 향상시키고, 손쉽게 구현할 수 있고, 비용적 경제성이 우수합니다. XMC1000 마이크로컨트롤러는 CAN 버스가 PLC 센서와 엑추에이터에 커넥티비티를 제공하는 자동화에 사용되는 I/O 모듈 같은 애플리케이션에 적합합니다. XMC1000 마이크로컨트롤러를 사용해서 예측적 유지보수와 안전 구현을 위한 시스템 모니터링을 향상시킬 수 있습니다. DAVE™ 개발 플랫폼은 XMC™ 산업용 마이크로컨트롤러를 위한 풍부한 코드 예제를 제공합니다.
AURIX™ 제품군은 산업용 분야에 필요한 범용성을 제공하며, 특히 모터 제어와 신호 프로세싱에 적합합니다. AURIX™ TriCore™ 제품은 싱글 MCU에 RISC 프로세서 코어, 마이크로컨트롤러, DSP를 통합했습니다.
엑추에이트
산업 자동화 구현
인피니언의 모터 제어 솔루션이 산업 자동화를 가속화 합니다. 인피니언은 산업 자동화 전력 관리와 모터 제어 및 구동을 위한 광범위한 솔루션을 제공합니다.
고집적 및 디스크리트 I/O 모듈 솔루션을 위한 다양한 스마트 스위치 포트폴리오에서 혜택을 얻을 수 있습니다. 인피니언은 다양한 산업용 애플리케이션을 위한 포괄적인 절연형 I/O 디바이스 (ISOFAC™)와 상측 스위치 산업용 제품 (PROFET™) 포트폴리오를 제공합니다.
또한 저전력 모터와 드라이브에 사용하도록 다양한 IPM 및 디스크리트 제품을 제공합니다. EasyPIM™, EasyPACK™, EconoPIM™ 모듈은 중간 전력대 드라이브에 적합합니다. EconoDUAL™과 PrimePACK™은 고전력대 애플리케이션에 적합합니다. CoolSiC™ MOSFET은 고속 드라이브와 인버터에 적합한 솔루션으로, 특히 부분 부하 조건에서 스위칭 손실과 전도 손실을 낮추는 것이 특징입니다. 자동차 브러쉬리스 DC 모터 같은 배터리 구동 애플리케이션에는 OptiMOS™ 제품군을 비롯한 다양한 구성의 실리콘 MOSFET을 사용할 수 있습니다.
또한 인피니언은 실리콘 및 실리콘 카바이드 (SiC) 전력 반도체와 사용할 게이트 드라이버 IC를 제공합니다. EiceDRIVER™ 포트폴리오는 기본형부터 강화 버전까지 포함합니다.
커넥트
IO부터 고속 통신까지
복잡한 자동화에서는 각각의 주변장치 시스템 부품이 신뢰할 수 있는 통신 버스를 통해서 메인 제어 유닛과 통신하고 다른 주변장치들과 통신해야 합니다. 산업용 애플리케이션에서는 CAN이 가장 적합하고 신뢰성 높고 경제적인 통신 표준으로 자리잡고 있습니다. 인피니언의 산업용 CAN 트랜시버는 검증된 품질, 신뢰할 수 있는 이력, 높은 EMI 견고성을 특징으로 하며 ISO 표준을 충족합니다.
인피니언의 산업용 CAN 트랜시버 포트폴리오는 ISO11898을 충족하고 최대 2Mb/s에 이르는 CAN FD 데이터 레이트, 수신 전용 모드, 버스 웨이크업 기능을 지원합니다. 또한 최대의 신뢰성으로 고속 통신에 적합한 제품과 3.3V 로직 IO를 사용하는 마이크로컨트롤러에 적합한 솔루션을 포함합니다. 향상된 소형 패키지를 추가하고 있습니다.
와이파이나 블루투스 같은 무선 기술이 IoT의 중추를 형성합니다. 와이파이와 블루투스는 콘텐츠 스트리밍에 적합하며, 블루투스 저에너지는 초저전력 커넥티비티를 가능하게 합니다. 인피니언은 이 모든 기술들을 원활하게 통합해서 모든 다양한 산업용 애플리케이션을 위한 상호운용되는 솔루션을 제공합니다.
시큐어
기밀성, 무결성, 진정성 보호
제조업체는 인피니언의 고품질 산업용 보안 솔루션을 사용하여 통신이 허가된 사람과 기계로 제한되는지 모니터링 합니다. 보안 솔루션은 생산 시스템에 무단조작이 발생하면 표시하여 불필요한 가동 중단을 피하도록 합니다. 또한 현장에 설치된 디바이스의 보안 소프트웨어 업데이트를 가능하게 합니다.
OPTIGA™ 보안 솔루션 제품군은 임베디드 시스템에 손쉽게 통합되어 정보와 디바이스의 기밀성, 무결성, 진정성을 보호하도록 설계되었습니다. 이들 하드웨어 기반 보안 솔루션은 기본 인증 칩에서부터 정교한 구현에 이르기까지 다양한 구성으로 제공됩니다. OPTIGA™ Trust 제품군은 소형 플랫폼 용 턴키 제품과 프로그래머블 솔루션을 포함하며, OPTIGA™ TPM (Trusted Platform Module) 제품은 임베디드 PC, 모바일, 컴퓨팅 애플리케이션에 적합합니다. OPTIGA™ Connect IoT 디바이스는 가혹한 환경 조건에서도 보안적이고 신뢰할 수 있는 셀룰러 커넥티비티를 가능하게 합니다.
SECORA™ Blockchain은 빠르고 사용이 손쉬운 Java Card™ 솔루션으로 블록체인 시스템이 최고의 보안을 달성하도록 합니다. 더 보안적이고 손쉽게 블록체인 시스템을 설계할 수 있도록 합니다.
애플리케이션 예
제어 시스템
강력한 제어 시스템이 스마트 팩토리의 중추
스마트 팩토리는 기존의 산업 제어 시스템이 처리하던 것보다 훨씬 더 많은 데이터를 수집합니다. 인더스트리 4.0과 함께 산업 제어 시스템에 사용되는 애플리케이션 수가 빠르게 증가하고 있습니다. 그런데 공장에서 공간을 확보하기 위해서는 비용이 듭니다. 이 때문에 시스템 크기를 축소해야 하는 압박이 갈수록 커지고 있습니다. 따라서 산업용으로 충분히 견고하면서도 유연한 전자 부품이 요구됩니다. 마이크로컨트롤러는 크고 작은 모든 제어 시스템의 핵심입니다. 산업용으로 설계되는 마이크로컨트롤러는 실시간 성능과 다중의 통신 프로토콜을 지원하는 첨단 커넥티비티를 제공해야 합니다. 통합 수준을 높임으로써 필요한 외부 부품을 줄이고 신뢰성을 높일 수 있습니다.
예측적 유지보수
IoT 솔루션이 이상 징후 미리 포착
현재 많은 기업들이 예측적 유지보수를 도입하고 있으며, 기계 장비로부터 데이터를 지속적으로 측정하고 이것을 과거 샘플과 비교합니다. 그럼으로써 심각한 고장이 발생되기 전에 이상 징후를 미리 감지할 수 있습니다. BASF의 루트비히스하펜 공장이 좋은 예가 될 것입니다. 이 공장은 생산 플랜트, 펌프, 모터, 열 교환기 등의 유지보수를 더 효과적으로 계획할 수 있는 조기 경보 시스템을 구축했습니다. 이 시스템이 실시간 데이터와 이력 데이터를 분석해서 언제 유지보수가 필요할지를 예측합니다. 스마트 팩토리는 장소의 한계를 뛰어넘을 수 있습니다. 세계 각지에 흩어져 있는 설비들을 연결하여 하나의 거대한 가상 공장을 형성할 수 있습니다. 일례로 인피니언은 아시아에 있는 설비에서 테스트 결과를 드레스덴 공장으로 보내서 곧바로 생산 공정에 적용할 수 있도록 합니다.
로보틱스
발전된 기술을 활용한 로봇의 진화
로봇 분야가 빠르게 성장하고 있으며, 제조와 물류 분야에 새로운 것들이 가능해 졌습니다. 오늘날 로봇은 주변을 인식하고 탐색하고, 사람 작업자와 협업하고, 스스로 학습하여 새로운 일을 할 수 있습니다. 로봇이 점점 더 많은 일을 하고 있고 점점 더 작동하기 쉬워지고 있습니다. 기존에 안전 펜스에 갇혀 있던 것에서 벗어나서 다양한 애플리케이션을 보조하고 향상시킵니다
이러한 모든 것들이 반도체 솔루션 없이는 불가능합니다. 산업용 로봇이든, 코봇이든, 무인 운반차 (AGV)든, 센싱과 모션 제어에서부터 기능안전과 보안에 이르기까지 로봇의 모든 주요 기능을 위한 핵심은 지능형 반도체입니다.
사이버 공격 방어
스마트 팩토리에서 디바이스 ID와 무결성 보호
공장의 디지털화가 가속화되면서 사이버 공격을 당할 가능성 또한 커지고 있습니다. “IBM X-Force 위협 인텔리전스 인덱스 2020”에 따르면, 2019년에 산업용 시스템에 대한 공격 횟수가 전년도에 비해서 2,000 퍼센트나 증가했습니다. TPM (Trusted Platform Module) 같은 솔루션을 사용해서 사이버 공격을 방어할 수 있습니다. 이들 제품을 사용해서 산업용 PC, 서버, 제어 시스템, 에지 게이트웨이 등의 ID와 무결성을 보호할 수 있습니다. TPM이 스마트 디바이스의 민감한 데이터를 보호하는 금고 역할을 하므로 데이터 소실의 위험성과 사이버 공격으로 인한 가동 중단을 줄입니다. 또한 디바이스의 원격 보안 소프트웨어 업데이트를 통해 유지보수 비용을 낮출 수 있습니다.
