MP3플레이어·디지털 카메라·PMP 등의 휴대형 기기와 디스플레이 기기가 발달하면서 ‘파워 매니지먼트(PM) IC’ 기술이 뜨거운 주목을 받고 있다. ‘PMIC’는 메인 전원을 받아 시스템에서 요구하는 안정적이고 효율적인 전원으로 변환·공급하는 전력 변환 회로를 하나 칩으로 구현하고 관리하는 전력용 반도체다.
과거 전력용 반도체는 MOSFET·IGBT·파워 컨트롤러 등 개별 전력용 스위칭 소자와 제어 IC로 분리·발전해 왔으나 BCD 공정 기술 발전과 다양한 멀티미디어 기기의 급성장으로 ASIC·ASSP(범용) 형태의 PMIC 중심으로 개발되고 있고 시스템에서 그 역할과 시장이 급격히 커지고 있다. 또 LED 드라이브 IC와 같은 광원 관리 기능 요구도 늘기 시작했다.
아날로그 분야 권위자인 권오경 한양대 교수(전자통신컴퓨터공학부)는 “세계 PMIC 기술 흐름은 적용 시스템에 따라 조금씩 다르지만 서브 마이크론 BCD 공정 개발을 통한 고집적화와 다양한 유사 기능을 통합해 가는 내장형 방식으로 발전한다”며 “한국도 아날로그 설계 경험을 축적해 기술장벽을 높이면 아날로그 분야에서 새로운 고부가가치를 창출할 수 있다”고 말했다.
◇모바일용 기술 동향= 휴대폰·PMP와 같은 소형기기를 중심으로 DMB·MP3·카메라 등의 다양한 기능이 통합되고 있다. 이에 점점 복잡해져 가는 시스템을 통합관리 할 수 있는 IC가 필요하게 됐고 PMIC가 모바일 기기 구동 엔진의 중요한 부분으로 부각되고 있다.
현재 모바일 PMIC는 다양한 전압을 제공하고자 다수의 벅컨버터(buck converter)·부스트컨버터(boost converter)·LDO(Low Drop Out) 등을 내장함은 물론이고 배터리 충전기·백라이트 구동회로 등을 내장하고 있다. 게다가 온도·부하 상태와 같은 각종 정보를 수집하고 상황에 따라 효율적인 전원 관리를 위해 MCU·I2C 인터페이스도 내장, PMIC가 시스템 전체의 전원을 관리하는 통합 솔루션 형태로 개발되고 있다.
하지만 스마트폰처럼 점점 더 복잡한 기능과 높은 성능이 요구됨에 따라 전원 관련 기능뿐만 아니라 시스템 IC의 기능들을 PMIC와 함께 내장하는 추세로 발전하고 있다. 두 가지 기능의 IC를 통합하면 칩 사이의 기판을 통한 연결면적이 없어져 안정적인 전원 공급과 신호 전달을 통한 성능 향상은 물론이고 외부 소자 개수와 PCB의 면적이 줄어들어 가격 측면에서도 이점이 생긴다. 실제로 임베디드 형태의 PMIC 개발이 활발히 진행되고 있다.
◇디스플레이용 기술 동향=최근 LCD용 PMIC의 개발 추세는 백라이트 구동 회로를 제외한 모든 파워 IC 및 개별 소자를 통합하고 디스플레이 패널의 화면 조정과 같이 수동으로 구현하는 기능의 자동화를 이루기 위한 IC로써 다기능·다전원을 통합한 다기능 PMIC다.
기존 존재하는 부스트 컨버터를 비롯한 다수의 DC/DC 컨버터들을 단일 IC에 통합·실장하며 외부의 소자를 사용해 수동으로 조작되는 튜닝회로는 I2C와 같은 디지털 인터페이스를 이용해 자동 튜닝이 가능하도록 하고 있다. 현재 개발되는 LCD용 PMIC는 특정 디스플레이 시스템에서 요구하는 기능 중심으로 PMIC가 구성되기 때문에 LCD용 PMIC를 개발하는 때에 패널 업체와 IC 설계 업체 간 긴밀한 협조가 특히 중요하다.
또 패널 단가를 낮추고자 TCON과 PMIC를 중심으로 다양한 주변 회로들을 한 개 칩에 통합하는 임베디드 형태의 개발이 활발하다. LED는 온도 변화로 출력하는 빛의 색 온도가 변화하며 사용 시간·사용 환경에 따른 열화가 발생, 빛 세기와 색 온도의 변화를 수반한다. 이에 향후에는 LED의 온도·열화를 보상하는 회로가 추가 개발될 전망이다. 또 대화면 TV용 LED 백라이트 드라이버 IC 개발 역시 활발히 진행될 것이다.
안수민기자 smahn@etnews.co.kr