TI는 DMD 기술을 어떻게 리드해왔는가?

래리 혼벡(Larry Hornbeck) 박사가 1987년에 DMD(Digital Micromirror Device)를 개발한 1980년대 후반에는 오늘날 DLP 칩의 토대가 되는 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 기술은 아직 초기 단계였다. MEMS를 뼈대로 하기는 했지만, 오늘날의 첨단 광 제어에서부터 휴대형 프로젝션 디스플레이, 자동차 솔루션에 이르기까지 다양한 DLP 기술 애플리케이션은 당시에는 생각조차 하지 못했다. TI가 작성한 이 글을 통해 DMD 기술에 대해 알아보자.

DMD의 탄생
당시 TI의 포토닉스 사업부(후에 DLP 제품 사업부가 됨)는 광자를 조종할 수 있는 MEMS 디바이스 개발 임무를 맡았다. 다양한 과학 및 공학 분야를 접목하여 끊임없이 연구 개발한 끝에 1987년에 최초의 DMD를 개발하게 되었다.
TI는 제조 공정에서 마이크로미러에 영향을 미치지 않으면서 희생층(sacrificial layer)을 깨끗하게 제거할 수 있는 화학 공정을 개발해야만 했다.

당시에 연구하던 마이크로미러 설계는 아주 단순했다. 그것은 840개 마이크로미러로 이루어졌으며 2개의 힌지(hinge)를 사용하여 마이크로미러 자체로 연결했다. 마이크로미러는 4개의 액세스 홀(access holes)이 있어서 희생층(sacrificial layer)을 제거할 수 있었다.
그러나 이 마이크로미러는 오늘날 사용하는 DMD만큼 광학적으로 효율적이지는 못했다.

초기의 DMD 마이크로미러 설계

DMD는 수천 개의 라이트 벤딩(light-bending) 미세 미러로 빛나는 적층 MEMS 칩으로 외부 세상이 비디오 프로젝션 및 디스플레이와 상호작용하는 방식을 변화시킬 수 있다는 것을 깨닫게 해주었다. 따라서, 840개의 마이크로미러로 구성된 디바이스를 생산할 수 있다면, 수백 만개의 마이크로미러로 구성된 디바이스도 생산할 수 있을 것으로 확신했다.

오늘날 MEMS의 역할
이로부터 30여년의 세월이 흐른 오늘날 TI의 DLP 칩은 영화관에서부터 휴대형 분광계와 자동차 헤드업 디스플레이(HUD)에 이르기까지 점차 더 다양한 애플리케이션에 사용되고 있다. TI의 DLP 칩은 자외선에서부터 근적외선(NIR)에 이르는 폭넓은 전자기 파장 스펙트럼을 처리할 수 있다. MEMS 설계는 시간이 지나면서 진화하였으나, 코어 아키텍처의 견고성은 계속해서 개발자가 유연하게 광자를 조정하고 빛을 표시할 수 있도록 하는 효과적인 솔루션이 되고 있다.
DMD가 거두고 있는 성공은 전자 산업이 스위치 및 릴레이와 같은 대형 기계식 소자에서 솔리드 스테이트 디바이스로 전환하고 있음을 보여준다. 그러나 특정 기능은 여전히 기계식 디바이스에서 가장 잘 수행될 수 있다는 것 또한 인식하고 있다. 예를 들어, 솔리드 스테이트 솔루션은 동작, 압력, 소리, 화학적 작용 같은 환경적 요소를 검출하는 데 애를 먹지만, DMD 같은 MEMS 솔루션은 이런 작업에 뛰어나다. MEMS는 작고 경제적인 비용의 고성능 폼팩터에 대형 기계식 솔루션과 솔리드 스테이트 기술 각각의 장점을 결합하고 있다. DMD 이외의 사례로는 실리콘 MEMS 마이크로폰과 같은 MEMS 디바이스와 관련 전자 소자들을 통합한 것을 들 수 있다. 이는 대형 기계식 솔루션보다 가전 제품을 위해 견고하면서도 신뢰할 수 있는 솔루션을 제공한다.

MEMS의 다음 진화 단계
DLP 기술 연구에서 가장 중요한 과제는 일괄적으로 동작하여 디지털 프로젝션을 가능하게 하는 수십 만 개의 미세한 미러를 제공하는 것이었다. 오늘날 이 기술에 대한 신뢰성은 인정받고 있으며, 기존의 많은 DMD 제품은 20년 이상 지속적으로 잘 작동하고 있다.
TI는 보다 다양한 완제품을 위해 더 빠른 스위칭 속도와 같은 다양한 성능 특성을 제공하는 DLP 칩을 제공하고자 한다. TI의 설계, 제품 개발 및 공정 팀이 한 자리에 모여 지속적으로 제품 향상을 도모하면서 보다 신속한 개발이 가능하다.
TI의 DLP 기술과 같은 MEMS 기술은 그 어느 때보다 다양한 애플리케이션에 사용되고 있다. TI와 파트너사, 고객들이 협력을 통해 지능적 스마트 홈 디스플레이에서부터 차세대 증강 현실에 이르기까지 새로운 혁신적인 활용 사례들을 내놓고 있다.

자료제공 | 텍사스 인스트루먼트(www.ti.com)

<박스 기사>
TI, 인더스트리 4.0 및 IoT 설계 위한 새로운 무선 커넥티비티 모듈 포트폴리오 발표

인더스트리 4.0 및 IoT 개발자들 사이에서 무선 커넥티비티 모듈의 인기가 갈수록 높아지고 있다. 모듈 제품은 기능을 통합함으로써 개발 비용과 RF 설계 부담을 낮추고 제품 출시 시간과 조달 및 인증에 걸리는 기간을 단축하기 때문이다.
TI는 이러한 요구를 충족하는 제품으로 업계 선도적인 무선 커넥티비티 모듈 제품 포트폴리오에 안테나를 통합한 새로운 SimpleLink™ 블루투스 저에너지 인증 모듈 제품들을 추가한다고 밝혔다.
이 모듈 제품은 초저전력 소모와 함께 긴 거리를 가능하게 한다. TI는 새로운 블루투스 저에너지 모듈 이외에도 제품 개발을 수월하게 할 수 있도록 와이파이, 듀얼 모드 블루투스, 와이파이+블루투스 콤보 커넥티비티 제품을 비롯한 모듈 제품을 제공한다.
TI의 무선 커넥티비티 모듈 제품은 개발자들에게 다음과 같은 장점을 제공한다.
  -업계 선도적인 RF 성능: 최저전력, 최장거리가 가능하며, 광범위한 품질 및 신뢰성 테스트로 검증된 상호 운용성을 제공한다.
  -개발 시간 단축: 각 국가의 FCC/IC/CE/TELEC 규격과 Wi-Fi 얼라이언스 인증의 사전 인증을 받은 모듈과 통합 안테나와 TI 툴 에코시스템을 활용하여 개발 시간을 단축한다. 또한 TI는 블루투스 사양을 위해 인증된 소프트웨어 스택도 제공한다. 새로운 SimpleLink 블루투스 저에너지 모듈을 사용하면 개발자들은 모듈을 단일칩 솔루션으로 사용하거나, 무선 네트워크 프로세서로 사용할 수 있어 다양한 IoT 애플리케이션에 블루투스 저에너지 기능을 손쉽게 추가할 수 있다.
  -검증되고 신뢰할 수 있는 제품 공급: 이미 전세계적으로 수백만 개의 모듈을 출하했으며, 향후 추가적인 비용 절감을 위해 모듈에서 IC 솔루션으로 손쉽게 마이그레이션할 수 있다. 또한 TI E2E™ Community와 영업 채널을 통해서 전 세계 개발자들을 지원하고 있다. 

자료제공 | 텍사스 인스트루먼트(www.ti.com)