많은 브랜드들이 시제품을 보고 모든 작업이 끝났다고 생각합니다. 하지만 이는 사실이 아닙니다. 태블릿 제조에서 공장의 시제품은 흔히 '골든 샘플'이라고 불립니다. 우선, 이 샘플은 수작업으로 제작되며 최고의 부품을 사용하기 때문에 매우 뛰어난 성능을 발휘한다는 점을 이해해야 합니다. 그 후에야 대량 생산을 시작할 수 있습니다. 언제나 그렇듯이, 공장에서는 부품을 변경하여 비용을 절감하려 할 수도 있습니다. 바로 이 때문에 엔지니어링에 대한 이해가 필수적입니다. 10,000만 개의 제품을 생산하면서도 동일한 품질을 유지하려면 어떻게 해야 할까요?
소비자용 태블릿 시장 현황
소비자용 태블릿 시장은 다양한 분야에서 성장하고 있습니다. 사람들은 학교, 스마트 홈, 영화 감상 등 여러 용도로 태블릿을 사용합니다. 직접 디자인하거나 공장에서 생산된 기성품을 사용할 수도 있습니다. 하지만 일반적으로 카탈로그에서 제품을 고르는 것은 지양해야 합니다. 비즈니스 관점에서 볼 때, 맞춤형 제품을 만드는 것이 더 유리합니다. 즉, 사용자에게 꼭 맞는 제품을 만들어야 합니다.
많은 신생 브랜드들이 OEM 또는 ODM 제조 방식을 선택합니다. 이는 다른 업체가 태블릿을 생산한다는 의미입니다. 따라서 사용되는 부품을 직접 관리할 수 있어야 합니다. 공장에 "주요 부품 공급업체가 어디인가요? 알고 계신가요?"라고 문의하는 것이 유용합니다. 많은 공장들이 계약 체결 후 고품질 부품을 저렴한 부품으로 교체하는 경우가 있습니다. 그 전까지는 모든 것이 완벽해 보입니다. 따라서 경험 많은 구매 담당자들은 계약 체결 이후부터 모든 생산 배치를 꼼꼼히 검사합니다.
소비자용 태블릿 제품 포지셔닝 및 시장 세분화
먼저, 누가 태블릿을 사용할지 결정해야 하드웨어를 선택할 수 있습니다.
보급형 소비자용 태블릿
보통 8인치 화면을 가진 태블릿입니다. 비용 절감을 위해 케이스는 플라스틱 소재를 사용하므로 태블릿이 가볍습니다. 제조사에서는 저렴한 SoC(소자판)를 추천할 것입니다. 예를 들어 4코어짜리 같은 것이죠. Wi-Fi 속도가 충분한지도 확인하세요. 너무 저렴한 제품을 선택하면 사용자 경험이 저하될 수 있습니다. 배터리는 비용 효율적인 제품을 선택하세요. 단, 플라스틱 케이스 안에서 배터리가 너무 뜨거워지지 않도록 주의해야 합니다.
중급 안드로이드 태블릿
보통 10인치나 11인치 모니터가 일반적입니다. 대부분의 사람들은 학교나 직장에서 이 크기의 모니터를 사용합니다. 재질 면에서는 플라스틱은 피하고 금속 소재를 사용하면 더 좋은 느낌을 줍니다. 필기 시에는 스타일러스 펜을 사용하는 것이 좋습니다. 가장 좋은 방법은 액티브 펜을 사용하는 것입니다. 패시브 펜은 손가락처럼 필기감이 좋지 않습니다. 1080p 해상도의 화면이라 글씨가 선명하게 보입니다.
고급 소비자용 태블릿
이 제품들은 2K 화면과 빠른 칩을 갖추고 있습니다. 우선 알루미늄 케이스를 사용하면 태블릿을 얇게 유지할 수 있습니다. 사운드 측면에서는 크고 선명한 소리를 위해 대형 스피커가 필요합니다. 마지막으로 화면 주사율을 확인하세요. 120Hz 화면은 훨씬 부드러운 화면을 제공합니다. 화면이 매초 120번 업데이트됩니다.
소비자용 태블릿 시스템 아키텍처 설계
소비자용 태블릿을 작동시키는 부품을 직접 선택할 수 있습니다. 이는 대개 가격과 속도를 결정하는 요소입니다.
SoC 플랫폼 선택
SoC는 태블릿의 두뇌입니다. 성능 면에서는 최신 칩을 선택하는 것이 좋지만, 구형 칩은 더 안정적입니다. 칩과 태블릿 간의 통신을 지원하는 소프트웨어인 BSP(보드 지원 패키지)도 살펴보세요.
새로운 칩에는 소프트웨어 버그가 있는 경우가 많습니다. 따라서 스냅드래곤 680과 같은 구형 칩을 사용하는 것이 더 나은 경우도 있습니다. 이때 "이 칩은 얼마나 오랫동안 생산되었나요?"라는 질문을 던져보는 것이 도움이 될 수 있습니다. 생산 기간이 짧은 칩은 소프트웨어 오류를 자주 겪을 수 있기 때문입니다.
디스플레이 및 터치 시스템 통합
LCD와 OLED 중에서 선택하세요. OLED는 화질이 더 좋기 때문에 가격이 더 비쌉니다. 그다음에는 인셀 터치 방식을 살펴보세요. 터치 레이어가 화면 유리 내부에 있는 방식입니다. 엔지니어에게 "이 화면의 EMI(전자파 간섭) 수준은 얼마인가요?"라고 질문하는 것이 도움이 될 수 있습니다. 화면에서 전기적 노이즈가 발생하는데, 이로 인해 터치 센서가 오작동할 수 있습니다. 이를 방지하기 위해 차폐 처리를 추가해야 합니다.
메모리 및 저장 장치 구성
먼저 RAM을 선택해야 합니다. LPDDR4X가 일반적이지만 LPDDR5가 더 빠릅니다. 다음으로 저장 장치를 선택해야 하는데, 빠른 태블릿을 원한다면 eMMC 저장 장치는 피하고 UFS 저장 장치를 사용하세요. 그러면 앱이 빠르게 실행됩니다. 저장 장치 선택만으로도 태블릿 사용감이 크게 달라집니다. eMMC가 탑재된 태블릿은 몇 주 사용하다 보면 느리게 느껴질 것입니다. 대부분의 사용자에게는 최소 128GB의 저장 용량을 권장합니다.
소비자용 태블릿용 PCB 및 PCBA 엔지니어링
PCB는 내부에 있는 녹색 기판입니다.
다층 PCB 설계
당신은 다층 PCB 기판 8층 또는 10층으로 이루어져 있습니다. 스마트폰에 사용되는 것과 같은 유형입니다. 엔지니어들은 회로 패턴을 그려서 전기가 빠르게 흐를 수 있도록 합니다. 그런 다음 전선의 길이를 맞춥니다. 속도 측면에서 RAM은 전선의 길이가 정확히 같아야 합니다.
설계 파일을 확인하지 않고는 제대로 되었는지 알 수 없습니다. 저렴한 PCB 제작 업체는 피하세요. 가장 좋은 방법은 임피던스 제어 PCB 제작을 하는 업체를 이용하는 것입니다. 그러면 전선의 전기 저항이 모두 동일해집니다.
슬림형 태블릿 구조에서의 열 관리
우선, 태블릿은 발열이 심합니다. 따라서 열을 분산시키기 위해 흑연 시트를 사용해야 합니다. 검은색 스티커처럼 생긴 흑연 시트를 CPU와 케이스 뒷면에 붙이면 됩니다. 이렇게 하면 열이 골고루 퍼지는 데 도움이 됩니다.
일반적으로 열이 한 곳에 머무르지 않도록 하는 것이 좋습니다. 사용자의 편의성 측면에서 볼 때, 누구도 뜨거운 태블릿을 원하지 않습니다. 알루미늄 케이스는 플라스틱보다 열을 더 잘 분산시켜 줍니다. 따라서 금속 재질의 태블릿은 더 오랫동안 더 빠른 속도로 작동할 수 있습니다.
기계 및 산업 디자인 공학
외관을 설계할 때는 튼튼하게 만들어야 한다는 점을 명심하세요.
구조 설계 및 재료 선정
CNC 가공 금속 또는 플라스틱 중에서 선택하세요. 무게 면에서는 플라스틱이 더 가볍습니다. 따라서 균형을 잘 맞춰야 하며, 플라스틱 케이스 안에 금속 프레임을 추가하여 태블릿이 휘어지지 않도록 해야 합니다. 알루미늄 벽의 두께는 얼마나 되는지 확인하는 것이 중요합니다. 0.6mm보다 얇은 벽은 피하세요.
구조적 낙하 보호
태블릿은 바닥에 떨어지기 마련입니다. 따라서 화면을 보호해야 합니다. 모서리가 바닥에 가장 먼저 부딪히기 때문에 모서리 부분을 보강하는 것이 중요합니다. 모서리가 바닥에 닿으면 화면이 깨지기 쉽습니다. 유리 주변에 작은 플라스틱 링을 둘러서 금속 부분이 유리에 직접 닿지 않도록 하세요. 몇 번 떨어뜨린 후 설계가 제대로 작동하는지 확인하십시오. 가장 좋은 방법은 모든 면에 대해 1미터 높이에서 낙하 테스트를 하는 것입니다.
전력 관리 및 배터리 엔지니어링
배터리가 가장 위험한 부분입니다.
배터리 설계: 4.45V 트랩
에너지 밀도가 높은 배터리를 선택하세요. 예를 들어 4.45V 셀과 같은 종류가 있습니다. 이러한 셀은 작은 크기에 더 많은 전력을 저장할 수 있습니다. 반면에 일부 제조사에서는 4.35V 셀을 사용하기도 하는데, 이 경우 배터리 수명이 더 빨리 단축됩니다.
이 특정 배터리 셀의 수명 주기는 얼마나 되나요? 충방전 횟수가 300회에 불과한 배터리는 피하세요. 800회 충방전 수명을 보장하는 제품을 선택해야 합니다. 그래야 고객 만족도를 높일 수 있습니다.
전력 최적화 전략
안드로이드는 전력을 많이 소모합니다. 따라서 소프트웨어 최적화가 필요합니다. 좋은 배터리 관리 시스템(BMS)을 사용하고 대기 전류를 확인하세요. 전류를 측정하지 않고는 배터리가 밤새 방전되는 이유를 알 수 없습니다.
화면이 꺼져 있을 때는 소프트웨어를 사용하여 CPU를 끄세요. 마지막으로 충전 속도를 확인하세요. 고속 충전은 좋지만 배터리가 뜨거워질 수 있습니다.
연결성 및 주변기기 통합
우선 태블릿은 와이파이와 블루투스가 필요합니다. 그래야 세상과 연결될 수 있죠.
무선 통신
새 태블릿에는 Wi-Fi 6를 탑재하세요. 속도 면에서 훨씬 빠릅니다. 안테나는 장애물 없이 잘 작동해야 합니다. 두꺼운 금속 뒤에 안테나를 두지 마세요. 케이스에 플라스틱 창을 만들어 놓으면 신호가 잘 빠져나가는 데 도움이 됩니다. 그런 다음 TRP와 TIS를 테스트해 보세요. 이는 안테나가 데이터를 얼마나 잘 송수신하는지를 나타냅니다.
주변 생태계
블루투스를 이용해 키보드를 연결할 방법이 필요합니다. 아니면 포고핀을 사용하는 것도 좋습니다. 핀이 더 안정적이기 때문입니다. 그다음 스타일러스를 연결하세요. 스타일러스를 태블릿에 고정할 수 있는 곳이 있는지 확인해야 합니다. 가장 좋은 방법은 자석을 사용하는 것입니다. 펜이 떨어지지 않도록 강력한 자석을 사용하세요.
안드로이드 OS 맞춤 설정 및 인증
소프트웨어를 다운로드하고 구글의 승인을 받으세요.
안드로이드 시스템 맞춤 설정
아이콘과 배경을 브랜드 이미지에 맞게 변경하세요. 필요 없는 앱은 삭제하여 태블릿의 메모리 공간을 확보하세요. 시스템 코드는 최대한 많이 수정하지 마세요. 버그 발생 가능성을 줄일 수 있습니다. 또한, 사용자에게 업데이트를 어떻게 배포할지 고민할 필요가 있습니다. OTA 서버를 구축하세요.
GMS 인증
GMS는 Google 모바일 서비스(Google Mobile Services)를 의미합니다. 사용자는 이 서비스를 통해 플레이 스토어를 이용할 수 있습니다. 또한 CTS(호환성 테스트 스위트)와 VTS(가상화 테스트 스위트) 테스트를 통과해야 합니다. 이 테스트에 실패하면 Google에서 태블릿 판매를 허용하지 않습니다. 따라서 외부 연구소에 의뢰하여 테스트를 진행해야 하며, 이 과정은 보통 4~6주 정도 소요됩니다. 테스트가 완료될 때까지는 제품을 출시할 수 없습니다. Google은 보안에 매우 엄격합니다.
소비자용 태블릿 프로토타입 제작 및 검증 프로세스
테스트용으로 소량 생산한 후, 수천 대를 생산하세요.
EVT/DVT/PVT 개발 단계
이 단계를 따르세요.
- EVT: 먼저 보드가 작동하는지 확인하세요.
- DVT: 그런 다음, 설계가 견고한지 확인하십시오.
- PVT: 마지막으로, 공장에서 빠르게 생산할 수 있는지 꼭 확인하세요.
이는 오류를 찾는 데 유용한 방법입니다. 시간적인 측면에서 보면, 각 단계는 약 한 달 정도 소요됩니다. DVT 단계에서 버그를 수정할 수 있을 것입니다.
신뢰성 테스트
먼저 태블릿을 뜨거운 방에 놓고 고장이 나는지 확인하세요. 그다음 진동기에 넣어 보세요. 납땜 상태가 좋지 않으면 부품이 떨어져 나갈 수도 있습니다. 그다음 로봇을 이용해 화면을 100,000만 번 터치해 보세요. 며칠 후 터치 센서가 제대로 작동하는지 확인합니다. 태블릿의 내구성은 직접 고장 내보지 않고서는 알 수 없습니다.
대량 생산 및 품질 관리
공장이 기계를 가동합니다. 그러면 소비자용 태블릿이 생산 라인에서 만들어집니다.
SMT 및 PCBA 공정
SMT는 표면 실장 기술(Surface Mount Technology)을 의미합니다. 로봇이 칩을 기판에 부착하는 방식입니다. 수율은 98% 이상이어야 하며, 90% 정도면 그다지 좋지 않습니다.
일반적으로 기판 재작업은 피해야 합니다. 1차 생산 수율은 어느 정도입니까? 이를 확인하는 가장 좋은 방법은 X선 분석기를 사용하여 납땜 상태를 확인하는 것입니다.
최종 조립 프로세스
작업자들이 화면과 배터리를 케이스에 넣습니다. 그런 다음 유리를 접착제로 붙입니다. 먼지가 없는 클린룸으로 이동합니다. 의료 기기 제작에 사용되는 것과 같은 환경입니다. 몇 분 후 접착제가 마릅니다. 마지막으로 모든 소비자용 태블릿을 테스트하여 불량 화면이 없는지 확인합니다. Wi-Fi와 사운드에 대한 최종 소프트웨어 테스트를 진행합니다.
주요 엔지니어링 과제 및 해결책
먼저, 여러분이 직면할 수 있는 문제점들을 살펴보겠습니다. 그런 다음 해결책을 알아보겠습니다.
| 엔지니어링 챌린지 | 왜 이것이 문제인가 | 이 문제를 해결하는 가장 좋은 방법 |
| 태블릿이 너무 뜨거워져요 | CPU 속도를 저하시킵니다. | 더 굵은 흑연과 금속을 사용하십시오. |
| 와이파이 신호가 약합니다 | 금속 케이스가 막고 있다. | 안테나용 플라스틱 창을 추가하세요. |
| 배터리가 부풀어 오른다 | 그것은 위험하고 사건 해결에 방해가 됩니다. | 고품질 4.45V 배터리를 사용하십시오. |
| 화면이 선명하지 않습니다. | 해상도가 낮거나 렌즈 품질이 좋지 않습니다. | FHD 해상도와 인셀 터치스크린을 사용하세요. |
| 태블릿 속도가 느리게 느껴집니다. | 저장 장치가 저렴하거나 RAM 성능이 좋지 않습니다. | UFS 스토리지와 LPDDR4X를 사용하십시오. |
| 구글 플레이 스토어 오류 발생 | 해당 소프트웨어는 인증되지 않았습니다. | 구글 CTS 시험을 미리 통과하세요. |
맺음말
소비자용 태블릿을 만드는 것은 쉽지 않습니다. 품질 면에서 골든 샘플(Golden Sample)을 전적으로 신뢰할 수는 없습니다. 배터리 셀과 PCB 수율을 꼼꼼히 확인하세요. 이러한 작은 노력들이 큰 문제를 예방하는 데 도움이 됩니다. 적합한 SoC를 선택하고, 견고한 케이스를 설계하세요. 마지막으로 구글 인증을 획득하는 것이 중요합니다.
최고의 브랜드는 남들이 보지 못하는 부분까지 꼼꼼하게 확인하는 브랜드입니다. 이제 여러분은 훌륭한 제품을 만들 수 있는 지식을 갖추었습니다. 이 단계를 잘 따라하기만 하면 됩니다. 이 가이드를 다음 프로젝트에 활용해 보세요.
