[첨단 헬로티]

전세계에 처음으로 출시된 ‘스마트 스피커’인 아마존의 ‘에코(Echo)’는 선두 제품인 만큼 미국 스마트 스피커 시장에서 지속적으로 점유율 1위를 차지하며 압도적인 매출을 기록하고 있다. 이처럼 스마트 스피커의 대표 제품인 아마존 에코에 반도체 기업 텍사스인스트루먼트(Texas Instruments, 이하 TI)는 여러 주요 부품을 공급하며, 기술력을 인정받고 있다. 노성진 텍사스 인스트루먼트 코리아 부장을 만나 TI의 스피커 솔루션의 전략을 들어봤다.

▲ 노성진 텍사스 인스트루먼트 코리아 부장

TI는 종합 반도체 기업을 지향한다. 따라서 시스템 반도체와 관련해 다양한 포트폴리오를 보유하고 있다는 것이 장점이다. 이런 부분이 아마존의 스마트 스피커 에코 개발에도 영향을 끼친 것 같다. 개발사가 제품 개발 중 어떤 궁금증이나 문제점이 생길 경우, 한 반도체 회사에서 솔루션을 받을 수 있다는 편의성 때문에 다양한 포트폴리오를 보유한 TI를 선택했다고 본다. 물론 TI가 강력한 기술력을 보유하지 않았다면 불가능 했을 것이다. 아마존 에코에는 MEMS 마이크로폰, 메모리, 통신 모듈을 제외하고, 오디오, 파워, 프로세서, 로직 등의 다수의 TI 칩이 탑재됐다. 

TI는 오디오의 메인칩인 Amp와 ADC(아날로그 오디오 신호를 디지털 오디오 신호로 변화시켜주는 장치)에 있어서 전세계 반도체 서플라이 중에서 가장 많은 포트폴리오를 보유하고 있다. 따라서 스몰 파워, 미들 파워, 하이 파워 등 어떤 급의 스마트 스피커에도 최적화된 제품을 공급한다. 

▲ 표 1. 아마존 에코에 탑재된 TI의 제품

그 중에서 아마존 에코에 탑재된 오디오 증폭기(Amplifier) TPA3110D2는 브릿지로 연결된 스테레오 스피커를 구동하기 위한 15W의 효율적인 클래스D 오디오 파워 증폭기다. 첨단 EMI 억제 기술은 EMC 요구사항을 충족시키면서 저가의 페라이트 비드 필터를 출력에서 사용할 수 있게 해 준다. 특히 스피커가이드(SpeakerGuard)라고 불리는 스피커 보호 회로에는 조절 가능한 전력 리미터와 DC 검출 회로가 포함돼 있어서, 조절 가능한 전력 리미터를 통해 사용자는 칩 공급장치보다 낮은 ‘가상’ 전압 레일을 설정해 스피커를 통과하는 전류의 양을 제한할 수 있어 장점이다. 

▲ 디지털 오디오 출력을 제공하는 원형 어레이로

구성된8-마이크로폰 시스템

노성진 부장은 “TI는 오디오 클래스 중에서도 D 클래스를 오디오 증폭기 메인으로 공급하고 있는데, 아마존 에코에 탑재된 TPA3110D2 또한 D 클래스다. 이는 배터리 소모가 적고 친환경 적이고, 포터블 제품에 최적화 된 기술이다. 예로, 블루투스 스피커 시장에서도 TI가 1위인데, D 클래스를 가장 많이 사용하고 있다”고 설명했다. 

TI의 ADC(아날로그 디지털 컨버터)는 원 칩 솔루션으로 공급하고 있다. 아마존 에코에 탑재된 TLV320ADC3101은 최대 40dB 아날로그 게인 또는 AGC를 제공하는 프로그래머블 게인 증폭기가 내장됐으며, 8kHz~96kHz의 샘플링 속도를 지원하는 저전력 스테레오 오디오 ADC다. 맞춤형 오디오 처리를 위해 프로그래머블 miniDSP가 제공되며, 저전력을 소모해 배터리로 구동되는 휴대용 기기에 적합하다. 아마존 에코에는 ADC가 4개 들어갔는데, 그 이유는 에코에 탑재된 7개의 마이크로폰을 서포트하기 위함이다. 

▲ 에코 및 잔향은 마이크에서 깨끗한 음성 신호캡쳐를 복잡하게 만든다.

프로세서인 DSP는 사람으로 치면 두뇌 역할로서, 사람의 음성으로 명령을 내리면, 그 명령을 디지털라이징해서 처리하는 부분이다. TI의 고성능 프로세서 DM3725CUS100 DSP는 저전력을 소모하면서 동급 최고의 Arm과 그래픽 성능을 제공하도록 설계돼 있기 때문에 스마트 스피커 외에도 오토모티브, 통신장비, 컴퓨터/주변기기, 소비자 가전, 에너지, 산업용, 의료용, 보안 등에 다양하게 사용할 수 있다. 

이처럼 TI는 아마존의 에코를 통해 기술력을 입증함으로써 스마트 스피커 시장의 성장에 따라 여러 업체로부터 다양한 기술 제안을 받고 있다. TI 코리아 또한 국내 스마트 스피커 제조사의 연구소에게 개발 디자인을 지원해주고 있다. 

노성진 부장은 “아직 국내 스마트 스피커 보급률은 해외에 비해 낮지만, 최근 통신사를 중심으로 스마트 스피커 출시가 활발해 지고 있는 추세다. 반면, 실무 엔지니어들이 음성인식 기반의 스피커, 웨어러블 등의 동향에 관한 정보를 얻을 수 있는 기회가 전무해 안타까움이 크다. 앞으로 음성 인식 기술 관련 서밋 또는 컨퍼런스가 활성화되고, 이를 통해 국내의 스마트 스피커 시장이 빠르게 성장하길 바란다”고 전했다.