[편집자주]초저전력 반도체 경쟁이 단순 ‘전류 최소화’를 넘어 연결·보안·AI·운영 효율을 전력 예산 안에서 함께 해결하는 시스템 경쟁으로 진화하고 있는 가운데 △대량 IoT(태그·비콘·ESL) △웨어러블·헬스케어 △스마트 미터링·산업 센서 △배터리리스(에너지 하베스팅) △장거리 IoT(자산추적·스마트시티) △초저전력 엣지 AI 등 세그멘트별로 초저전력 전력반도체 솔루션을 살펴보는 자리를 마련했다.


초저전력(ULP) 반도체 경쟁이 ‘전류를 얼마나 낮추느냐’에서 ‘시스템을 얼마나 오래·안전하게·똑똑하게 굴리느냐’로 옮겨가고 있다.

본지 취재에 따르면 초저전력(ULP) 반도체 경쟁의 무게중심이 단순한 소비전력 최소화에서 제품 수명주기 운영(OTA·관측성), 보안 규제 대응, 온디바이스 AI까지 포괄하는 ‘시스템 전력 예산’ 경쟁으로 옮겨가고 있는 것으로 나타났다.

특히 센서·태그 같은 대량 IoT부터 웨어러블, 산업용 계측, 장거리 셀룰러 IoT, 그리고 엣지 AI 가속기까지 세그먼트별 요구가 뚜렷해지면서, 반도체 기업들은 MCU·무선 SoC·PMIC·클라우드 서비스를 묶는 방향으로 포트폴리오를 재정렬하는 모습이다.

먼저 대량 IoT(태그·비콘·ESL·리모컨·PC 주변기기) 시장의 핵심 요구는 ‘원가와 배터리 수명’이다.

노르딕은 가격 경쟁력을 전면에 둔 엔트리급 블루투스 LE SoC인 nRF54LS05A/B를 공개하며, 센서·비콘·태그 등 단순 애플리케이션에 최적화했다고 설명했다.

또한 이 제품군이 nRF54L 시리즈 확장선에 있고, 기본 보안 기능과 소프트웨어 환경을 활용해 개발 부담을 줄일 수 있다고 밝혔다.

웨어러블·헬스케어는 초소형·저전압·보안이 동시에 요구된다. 2025년 말 소개된 nRF54LV10A는 1.2∼1.7V 공급전압, 50nA 미만 휴면 모드, 1.9×2.3mm 칩스케일 패키지 등을 내세우며 웨어러블 바이오센서·연속혈당측정기 같은 의료기기 적용을 강조했다.

동시에 보안 부팅·펌웨어 업데이트·스토리지 보호·TrustZone 기반 실행 환경 등 보안 요소를 함께 제시해 “저전력 설계=보안 내장” 흐름을 보여준다.

이 시장에서 전력관리(PMIC)도 ‘보조 부품’이 아니라 경쟁력의 중심으로 부상한다.

노르딕의 nPM1304는 소형 배터리 기반 웨어러블·IoT를 겨냥해 연료 게이지와 충전 기능을 통합했고, 연료 게이지 전력소모를 활성 8μA·대기 0μA로 제시했다.

벅 컨버터·부하 스위치·LDO·GPIO·LED 드라이버 등 통합 구성으로 보드 설계를 단순화하고 BoM 비용을 낮출 수 있다는 설명도 함께 나온다.

스마트 미터링·산업 센서 영역은 장수명, 현장 신뢰성, 그리고 규제 대응형 보안이 핵심 요구로 정리된다.

ST는 2024년 STM32U0를 “이전 세대 대비 에너지 소비 최대 50% 절감” 및 대기모드 저전력·빠른 웨이크업을 강조하며, 산업·의료·스마트 계량 등 폭넓은 적용을 언급했다.

LCD 세그먼트 컨트롤러와 아날로그 주변장치·온칩 오실레이터 통합을 통해 비용 효율과 설계 단순화를 동시에 노린 점도 특징이다.

2025년에는 같은 ST의 STM32U3가 코인셀·태양광·열전 소스 등 제한된 에너지 환경에서 장시간 동작을 지향하고, 암호화 가속기·TrustZone 격리·PSA Level3 인증 가능 등 보안 메커니즘을 내세웠다.

에너지 효율과 사이버 보안을 한 패키지로 강조하는 메시지는, 산업·유틸리티 기기에서 보안이 ‘추가 옵션’이 아닌 기본 요구로 굳어지는 현실을 반영한다.

장거리 IoT(자산추적·스마트시티·스마트농업)에서는 셀룰러 모뎀의 전력 프로파일이 승부처다.

2024년 9월 소개된 nRF9151 SiP는 “성능 저하 없이 더 컴팩트한 사이즈”와 함께 피크 전력소모 45% 감소를 전면에 내걸었다.

LTE-M/NB-IoT 글로벌 커버리지와 DECT NR+ 지원, 사전 인증 SiP, 개발 툴·클라우드 서비스까지 포함한 종단간 접근을 강조한 점은, 장거리 연결 시장에서도 ‘칩 단품’이 아니라 ‘개발·운영 패키지’로 경쟁이 전개됨을 보여준다.

가장 빠르게 확장되는 축은 초저전력 엣지 AI다.

2026년 1월 공개된 노르딕의 nRF54L 기반 엣지 AI 전략은 NPU를 통합한 nRF54LM20B와 초소형 AI 모델, 개발 플랫폼을 결합해 “엣지 AI 구현을 간소화하고 전력 효율을 극대화”하는 방향을 제시했다.

이어 2026년 3월에는 nRF54LM20B의 NPU가 CPU 대비 추론 성능을 크게 끌어올리면서도 전력 소모를 줄이고, 경쟁 솔루션 대비 성능·에너지 효율 개선을 강조하는 흐름이 이어졌다.

동시에 TI도 2026년 3월 TinyEngine NPU 통합 MCU를 공개하며 “기존 소프트웨어 기반 AI 대비 추론 지연 시간 최대 90배, 에너지 사용량 120배 절감”을 제시했다.

범용 MCU(예: MSPM0G5187)를 통해 웨어러블·스마트홈·소형 센서 모듈 같은 일상 기기에 엣지 AI를 확산시키겠다는 메시지는, 엣지 AI가 고가의 전용 가속기 영역에서 MCU 레벨로 내려오고 있음을 보여준다.

AI 가속의 또 다른 방향은 ‘연산-저장 구조’ 자체를 바꾸는 시도다.

2026년 3월 보도된 Mythic과 SST 협력은 SuperFlash 기반 memBrain을 활용한 아날로그 인메모리 컴퓨팅(aCIM) 구조로 데이터 이동을 줄여 전력 효율을 높이겠다는 구상이며, memBrain 셀이 단일 자릿수 nA 수준의 읽기 전류, 단일 사이클 MAC, 와트당 120 TOPs 목표 등을 언급했다.

초저전력 경쟁이 공정 미세화만이 아니라 아키텍처 혁신으로 확장되는 지점을 보여주는 사례다.

마지막으로, 초저전력 기기에서 ‘운영’은 곧 전력이다.

2026년 3월 노르딕은 nRF 클라우드를 통해 기기 수명주기 전반의 FOTA와 관리 기능을 단일 고정 비용으로 제공하는 모델을 공개하면서, 유럽연합 사이버 복원력법(CRA) 대응 필요성을 언급했다.

OTA 업데이트·단계적 배포·롤백·감사 로그 등 운영 기능이 전력 예산과 총소유비용(TCO)을 함께 좌우한다는 점에서, 초저전력 시장은 하드웨어를 넘어 ‘수명주기 서비스’로 전장이 넓어지고 있다.

종합하면, 2024년 이후 초저전력 반도체 트렌드는 △대량 IoT의 비용·수명 최적화 △웨어러블의 초소형·저전압·보안 내장 △산업·계측의 장수명+보안 규제 대응 △셀룰러 IoT의 피크전력 절감 △엣지 AI의 NPU/플랫폼 결합 및 인메모리 아키텍처 확산 △FOTA·클라우드 연동을 통한 운영 효율 강화로 정리된다.

이제 ‘초저전력’은 스펙 한 줄이 아니라, 제품이 시장에서 살아남는 지속 운용 능력을 의미한다.