[오제이 튜브 임베디드 강의] 03. 실무자는 어떻게 칩을 고르나요?

칩을 고를 때 무엇을 고려하나

칩 선정 기준은 양산형 제품인지, 샘플/과제용인지에 따라 달라진다.

diagram_01_chip_selection

 

양산형일 경우 가장 먼저 따지는 것은 수급 안정성이다. 코로나 이후 반도체 수급 문제를 겪으면서 원하는 칩을 제때 구할 수 있는지가 최우선 고려사항이 되었다. 이후 단가, 안정성(많은 사람이 검증했는가), 용도에 맞는 성능과 소비전력, 그리고 샘플보드나 참고 회로도가 있어 구현이 용이한지를 따진다. 임베디드 제품은 한번 출시되면 최소 2년은 버텨야 하므로, 보통 악조건에서도 잘 견디는 산업용 칩을 사용한다.

샘플/과제용일 경우 빠른 구현이 목표이므로 구현 난이도, 샘플보드 존재 여부, 모듈의 구하기 쉬움이 핵심이다.

AVR과 ARM

임베디드에서 많이 쓰이는 MCU 계열로 AVR과 ARM이 있다.

ATmega128. 출처 : https://www.microchip.com/en-us/product/atmega128

AVR은 Atmel사에서 만든 MCU로, ARM 이전 시대의 주력 칩이었다. 단일칩 Flash Memory를 사용한 최초의 MCU이며, Harvard Architecture 기반의 RISC 프로세서다. 대표적으로 Atmega128이 있다.

ARM은 현재 임베디드 시장의 대세다. ARM사는 CPU 설계만 하고, 그 설계를 IP(지적 재산권) 형태로 STM, Atmel, NXP, TI 같은 반도체 회사에 판매한다. 각 회사는 ARM의 설계를 기반으로 주변장치를 추가해 자신만의 MCU를 만들어 판매한다.

 

ARM이 대세인 이유

 

diagram_02_arm_license

 

ARM이 시장을 지배하게 된 데는 라이선스 기반의 비즈니스 모델이 크다. CPU를 직접 개발하는 것은 막대한 시간과 비용이 드는데, ARM이 설계를 완성해놓고 라이선스만 판매하니 제조사 입장에서 개발비용이 크게 줄어든다. 이 구조 덕분에 가격이 싸고 구조가 간단하며, 소비 전력이 적고 칩 면적도 작아 소형화에 유리하다.

diagram_08_cortex_series

 

ARM Cortex 시리즈는 용도에 따라 세 가지로 나뉜다.

 

• A 시리즈: 고성능 (스마트폰 등)
• R 시리즈: 고성능 실시간 처리
• M 시리즈: 저가형 (임베디드에서 주로 사용)

이 강의에서 다루는 STM32는 Cortex-M 계열 기반의 MCU다.

STM32 네이밍 규칙

강의에 활용하는 보드. 출처 : https://vctec.co.kr/product/stm32f103c8t6-%EA%B0%9C%EB%B0%9C%EB%B3%B4%EB%93%9C-stm32f103c8t6-board/20912/

 

STM32F103 DataSheet

 

STM32의 모델명에는 칩의 주요 스펙이 담겨 있다. 예를 들어 STM32F103C8T6은 다음과 같이 읽는다.

 

위치	값	의미
Device Family	STM32	ARM 기반 32bit MCU
Product Type	F	범용 (L: 저전력, F: 범용)
Subfamily	103	Performance Line
Pin Count	C	48/49 pins
Flash Size	8	64KB
Package	T	LQFP
Temp Range	6	-40 ~ +85°C

 

핀 수가 많을수록 GPIO 등 사용 가능한 기능이 많아지고, Flash 크기가 클수록 더 큰 프로그램을 저장할 수 있다. 실무에서 칩을 비교하거나 데이터시트를 찾을 때 이 네이밍 규칙을 알면 모델명만 보고도 대략적인 스펙을 파악할 수 있다.