임베디드시스템동향 June 30. 2004 홍성수 Real-Time Operating Systems Lab Http://redwood.snu.ac.kr 임베디드시스템이란? 2
임베디드시스템의정의 다른시스템의일부로내장된마이크로프로세서기반디지털시스템 자신을포함하고있는기기에부과된특정목적의컴퓨팅작업만을수행 특정목적을위해동작하는컴퓨팅시스템 범용컴퓨터를제외하고컴퓨팅시스템이내장된모든시스템 3 임베디드시스템의역사적배경 1950 년대 통신장비제어를위하여전자기기에내장된컴퓨팅시스템 1990 년대초반까지 군사용기기와산업용기기에제한적으로사용됨 1990 년대후반이후 3C 기술융합으로응용분야가크게확대 정보가전 : 기존가전과의차별성강조 Post PC: 기존 PC 와의차별성강조 4
임베디드시스템의제품군 범용플랫폼기기 PDA, Smart phone, tablet PC 네트워크기기 Gateway, router, switch, access point 가전기기 Set-top top box, PVR/DVR, DTV, digital camera 초소형기기 Active badge, sensors, 경성실시간시스템 Automotive control system, medical system 5 임베디드시스템산업의특징 가치사슬에다양한요소기술산업이포함됨 단말기 / 최종기기조립산업보다요소기술산업의부가가치가더큼 임베디드시스템기기가중간재로활용되는새로운산업이형성될수있음 6
임베디드시스템산업의가치사슬 설계자산 칩위의시스템 시스템하드웨어 RTOS 미들웨어 소비자 컨텐츠 응용 7 임베디드시스템의요소기술 HW 요소기술 마이크로프로세서 디스플레이, 2 차전지, 무선랜등의주변부품 SoC 등의시스템설계기술 SW 요소기술 임베디드 RTOS 임베디드미들웨어 임베디드응용 SW 8
임베디드 HW 요소기술산업동향 9 마이크로프로세서 (1) 8 비트아키텍처 30MHz 이하급이대부분 가전분야와산업용제어, 계측분야 저전력과휴대성을강조 점차 32 비트로대체되고있음 32 비트아키텍처 100MHz 이상급으로발전 음성통신과데이터통신부분 DVS 등을통한저전력지원 인텔과모토롤라등이장악 10
마이크로프로세서 (2) 인텔의스트롱암 전력소모는높은편이지만 PC 에근접하는기능을제공 많은 PDA 제조업체에서채택됨 (ex) SA1110 이 HP 의 ipag 과조나다등에채용됨 인텔의 XScale 아키텍처 DVS 를통한저전력지원 (ex) PX250 은 400MHz 와 200MHz 에동작가능, 전력소비량을 SA1110 의절반인 256mW 로줄이는것이가능 고선능다기능 : 비디오스트리밍, MP3 오디오, 블루투스등을자체지원 모토롤라의드래곤볼 세계 PDA 시장의과반수를점하는 Palm OS 계열의 PDA 군에채용 11 마이크로프로세서 (3) ARM 이 x86 을추월할것으로전망됨 12 ( 출처 : LinuxDevices,, 2004, 3)
주변부품 이동형내장형시스템의부품변화예측 디스플레이 프로그램메모리 2003 컬러, 320x240 16-64 64 Mbytes 2008 컬러, 640x480 512-1024 1024 Mbytes 메모리카드 64-256 Mbytes 1-4Gbytes 대량저장매체 셀률러통신 메모리카드 70-144 Kbps 10GB 하드디스크 150-384 Kbps 13 ( 출처 : etforecasts,, 2003, 3) 시스템설계산업 (1) SoC 의비중이증대하는추세 다양한서비스에대한요구 다기능 휴대가능한시스템 소형화, 저전력 World Semiconductor Market World SoC Market SoC/Semiconductor Market Ratio 60% 45% 30% 15% 14 95 96 97 98 99 00 01 02 03 04 05 0% Year
시스템설계산업 (2) Reconfigurable IC 의사용이증가하는추세 칩생산에필요한 NRE 증가 0.15um 공정에서 million dollar mask set. Low-volume production 의필요성증가 15 bit-level: Altera 의 Excalibur EPXA10 ALU-level: Chameleon Systems 의 Chameleon 임베디드 RTOS 산업동향 16
임베디드 RTOS 의확산 (1) 임베디드시스템제품군전영역에필수적인 SW 가되어가는추세 ( 예 ) 북미지역 RTOS 이용률 17 ( 출처 : Gartner, 2003, 5) 임베디드 RTOS 의확산 (2) 임베디드시스템의핵심 SW 로향후폭발적시장성장이예측됨. Embedded RTOS M arket Trend 1,200.00 1,000.00 Million $ 800.00 600.00 400.00 200.00 0.00 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 Year 18 ( 출처 : IDC, 2003, 5)
임베디드 RTOS 제품군 전형적산업용 RTOS VxWorks,, QNX, ThreadX, MS Windows CE 계열 Windows XP Embedded, Windows CE.NET 임베디드리눅스 MontaVista Linux, 기타공개소스운영체제 NetBSD,, FreeBSD, ecos, 19 임베디드 RTOS 산업동향 전형적산업용 RTOS 의약세 WindowsCE 의확산 임베디드리눅스의약진 20
전형적산업용 RTOS 의약세 2001 년을기점으로성장율및시장점유율하락 경성실시간성능관심하락 복잡하고다양한기술을효과적으로제공하지못함 표준화미흡으로인한개발의어려움 높은라이센스비용 대처 평가판무료제공 QNX 6.1 (QNX), Integrity 와 ThreadX (Green Hill) 인수합병 Windriver 는 PSoS 와 BSDI 를매입하고 FreeBSD stewardship 확보 21 MS Windows CE 계열의확산 PDA 등의범용플랫폼기기시장에서강세 사용자에게익숙한 GUI 를이용하여범용플랫폼기기시장석권 국내에출시된 PDA 의 60~70% 가 Windows CE 탑재 국외의 PDA 시장에서는아직까지는 Palm 이강세이나향후몇년안에 MS 가따라잡을것으로전망됨 MS 개발환경에친숙한개발자들이많은점도유리하게작용 네트워크인프라기기와초소형기기시장에서는큰매력이없음 22
임베디드리눅스의약진 (1) 범용플랫폼기기와가전기기에서의확산 GUI 와멀티미디어통신을요구하는주요 CE 기기에서강세 반 MS 정서에따른확산 네트워크인프라기기에서의채용 다양한프로토콜지원을통해중저가기기에서강세 경성실시간제품군에서의채용 MontaVista Linux Professional Edition 이나 RTL 의 RT Linux 가일부사용되고있음. 23 임베디드리눅스의약진 (2) ( 출처 : LinuxDevices,, 2004, 3) 24
임베디드미들웨어산업동향 25 임베디드미들웨어의확산 (1) IT 시장이침체국면에있을때에도지속적으로성장해옴 6,000.00 Embedded Middleware Market Trend 5,000.00 Million $ 4,000.00 3,000.00 2,000.00 1,000.00 0.00 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 Year 26 ( 출처 : Gartner, VDC, IDC, 2001)
임베디드미들웨어의확산 (2) 임베디드시스템의이종성과분산성등복잡성문제를해결하기위하여약방의감초로사용됨 응용분야에따라특화되어다양한형태로발전해옴 27 임베디드미들웨어제품군 28 분산객체지향 ORB 다른미들웨어제품군의근간이되는미들웨어 Real-time/Minimum CORBA, J2ME,.Net 서버부하처리미들웨어 WAS (Web Application Server) CTI (Computer Telephony Integration) 미들웨어 분산응용미들웨어 DMB (Digital Multimedia Broadcast) 미들웨어 모바일플랫폼미들웨어 홈네트워킹미들웨어
WAS (Web Application Server) 29 웹환경의부하분산처리미들웨어 OLTP(Online Transaction Processing) Monitor 의웹서버와의결합 엔터프라이즈서버시스템용에서 2000 년대에들어서면서임베디드시스템용으로도발전 객체지향 ORB 에기반을둔제품이많음. 대표적제품 BEA 사의 embedded Weblogic platform IBM 사의 WebSphere Everyplace Server embedded edition (WESee)) (J2ME 기반 ) IONA 사의 Orbix/E (C++ CORBA 기반 ) Borland 의 Visibroker for Embedded (Java CORBA 기반 ) CTI 미들웨어 30 컴퓨터시스템과공중전화망을통합시켜줌 금융권, 홈쇼핑몰등의콜센터에서사용 국산미들웨어업체의약진 2001 년초까지만해도외산에비해 6 대 4 정도로열세 2002 년들어서면서전체구축사이트수에서외산을압도 대표업체 해외업체 : Genesys Telecommunications Laboratories 국내업체 : 넥서스커뮤니티, 엔써커뮤니티, 삼성전자등 장비업체의영향력이커지는추세 IP 콜센터구축확산에따른영향 시스코사, Avaya 사등 IP 콜센터용교환기 (PBX) 업체들이 2003 년부터자체 CTI 미들웨어제품을함께공급
DMB 미들웨어 DTV 의보급에따른막대한시장성이예측됨 표준경합 미국의 ACAP(Advanced open Cable Application Platform) 유럽의 MHP(Multimedia Home Platform) 우리나라는차세대방송표준포럼에서현재 MHP 와 WIPI(Wireless Internet Platform for Interoperability) 를복수로고려중 대표업체 한국알티캐스트사 ( 스카이라이프에미들웨어공급 ), 영국 NDS 사, 프랑스의 IDWAY 사 31 모바일플랫폼미들웨어 32 표준들의경합 퀄컴의 BREW (Binary Runtime Environment for Wireless) 구현언어를제약하지않고 CDMA 기반퀄컴칩위에서유연하게동작 배포및과금시스템이잘갖추어져있음 Sun 의 J2ME (Java2 Micro Edition) 개발자커뮤너티면에서유리한국 TTA 의 WIPI (Wireless( Internet Platform for Interoperability) J2ME 위에서동작하는미들웨어 국내휴대폰업체에서상용서비스를실시 한국
홈네트워킹미들웨어 33 표준미들웨어의경합 소니의 HAVi (Home Audio-Video Interface) 선마이크로시스템즈의 Jini 마이크로소프트의 UPnP (Universal Plug and Play) 국내제정표준 1394 포럼에서제정한 IPHN(Internet Protocol Home Network) 한국 PLC(Power Line Communication) 포럼에서제정한전력선기반의 HNCP(Home Network Control Protocol), 삼성전자에서만든자바기반의 Home Wide Web 등 어느하나의표준이시장을선점하게될것으로보기힘듦. 임베디드미들웨어전망 표준화전망 향후 2, 3 년간하나의표준이주도하게될수있기는힘들것으로보임 MS, IBM, Sun 을비롯한유수의선진기업들에서계속다수의표준화에참여할것으로예상됨 미들웨어간호환기술이계속발전할전망 다양한미들웨어내에서서로다른미들웨어로호환할수있도록하는변환기술이발전할것임. (ex) CORBA 표준은 COM 과 Java Beans 와의연동을위한기능을표준자체에명세되어있음. 34
임베디드응용산업동향 35 임베디드응용 Home Network Automotive 36
Home Network (1) Home network 의가치사슬 가입자망홈게이트웨이네트워크인프라접속기기서비스 xdsl Cable PowerLine Wireless Satellite FTTH HAVi OSGi UPnP Jini VESA-HN LonWorks CEBus 전화선 이더넷 무선랜 블루투스 RF IrDA 웹폰 통신기기 게임기기 컴퓨팅기기 댁내자동화 텔레포니 엔터테인먼트 건강 / 복지 37 통신업체 방송업체 PC 업체 가전업체 셋톱박스업체 통신기기제조업체 통신업체 전력회사 건설회사 PC 업체 가전업체 통신기기제조업체 방송부가서비스제공업체 통신업체 Home Network (2) 미국형태별홈네트워크설치동향 백만가구 38 ( 출처 : IDC, 2003)
Home Network (3) 무선방식별시장동향 Wireless Lan 의약진, HomeRF 의쇠퇴 39 만불 ( 출처 : OVUM, 2002) Home Network (4) 홈게이트웨이발전단계 40 ( 출처 : IITA)
Home Network (5) 전세계홈게이트웨이출하량동향 41 ( 출처 : Instat/MDR, 2002) Home Network (6) 액세스기술별홈게이트웨이출하량전망 42 ( 출처 : Instat/MDR, 2002)
Home Network (7) 세계유수의기업에서막대한시장성을인식하고정책적인연구투자를진행중 43 MS 사 e홈사업부를출범 post PC 시대에대응하기위해 non-pc 기술을개발하려던초기계획을변경 PC 를가전개념의미디어서버플랫폼으로만듦 소니사등전통적인 AV 기기사 AV 기기에컴퓨팅기능과임베디드네트워킹기능을포함시킴 Home Network (8) IBM 과선마이크로시스템즈등엔터프라이즈급서버업체들 인수합병을통해소프트웨어사업부를강 웹서비스중심의미들웨어를중심으로시장선점경쟁을벌임 IONA 와 Borland 등 CORBA 기반의미들웨어업체 임베디드네트워크환경에최적화된웹서비스중심의경량미들웨어를출시 44
Home Network (9) 선진국가들에서는홈네트워크의미래모습인유비쿼터스 / 퍼버시브컴퓨팅의주도권을확보하기위하여정책적인투자를진행 45 미국 UC 버클리의 ' 스마트먼지 (Smart Dust) MIT 미디어랩의생각하는사물 (Things That Think) 컴퓨터과학연구소의옥시전 (Oxygen) 프로젝트 미국기술표준의총본산인국가표준기술원 (NIST) 내정보기술응용국 (ITAO) 의퍼버시브컴퓨팅프로젝트 Home Network (10) 일본 일본총무성 ' 유비쿼터스네트워크기술의장래전망에관한조사연구회 ' 를출범 유비쿼터스네트워크포럼을발족 하였으며, 민간, 대학전문가그리고통신사업자와가전업체등으로구성 46
Home Network (11) 유럽 사라지는컴퓨팅계획 (Disappearing Computing Initiative)' 을수립 16 개의독립프로젝트를진행중 Smart Its: 사물의지능화 Paper++: 센서가포함된투명한잉크를이용해기존종이의용도를증진하는시스템개발 Grocer: u 커머스와관련 47 Automotive (1) 세계지능형자동차시장전망 48
Automotive (2) 자동차의혁신에서 SW 의의존도가높아지는추세 49 Automotive (3) 자동차에포함되는 ECU 개수가계속증가하는추세 ( 출처 : BMW, Economist Intelligence Unit, 2002) 50
Automotive (4) 자동차생산단가에서 SW 의비중이커지는추세 ( 출처 : Strategy Analytics, ADL-Estimate Estimate,, 2002) 51 결론 (1) 임베디드시스템산업의특성 가치사슬이다양한요소기술산업으로이루어짐. 가치사슬상취약고리가발생시기술종속우려 임베디드시스템의발전추세 다기능화, 고성능화 52
결론 (2) 요소기술들의발전추세 복잡성문제의해결이당면과제 HW 에있어서는 SoC 와 Reconfigurable IC 의사용이중요해짐 임베디드 SW 의비중과중요성이계속높아질것임 재사용을바탕에둔체계적인설계절차요구 컴포넌트 / 플랫폼기반설계 / 조립 슈퍼엔지니어의양성이절실 핵심기술보유중소기업육성이중요 표준화선점도관건 53