이미지센서 시장 1위는 소니입니다. 가전회사 소니가 삼성, LG전자에 카운터펀치를 맞고 휘청일 때 소니를 다시 일으켜 세워준 것이 CMOS 센서라고 할 정도로 소니에게 있어 CMOS 센서 제조업은 아주 큰 역할을 하고 있습니다. 더 긍정적인 것은 미래에는 자율 주행차다 뭐다 해서 이미지센서들이 지금보다 더 많이 사용되기에 시장은 더 커질 것입니다.
이미지센서 시장 2위는 삼성전자로 열심히 소니를 따라가고 있습니다. 초고화소 스마트폰 이미지센서는 소니보다 먼저 선보이기도 했습니다. 그러나 소니가 가만히 있는 것은 아니고 다양한 신기술로 달아나려고 준비하고 있습니다.
포토다이오드와 픽셀트랜지스터를 다른 기반으로 분리한 소니의 CMOS 센서
소니가 집광력을 2배 높여서 다이내믹레인지를 늘리고 노이즈를 더 억제할 수 있는 새로운 CMOS 센서를 선보였습니다. 2레이어 트랜지스터 픽셀을 이용한 세계 최초 스택형 CMOS 이미지센서를 개발했다고 하네요.
이전의 이미지센서는 포토다이오드와 픽셀 트랜지스터가 동일한 기판에 배치되었습니다. 그러나 포토다이오드와 픽셀 트랜지스터 기판을 분리 배치했습니다. 이렇게 기판을 분리하니 포화 신호 레벨이 개선되어서 광 수집 기능이 2배로 증가했고 그 결과로 다이내믹레인지가 개선되고 노이즈가 줄었습니다.
포화 신호 레벨은 직접적으로 센서의 광 수집을 하는 기능은 아니고 센서가 어두운 환경에서도 얼마나 광 정보를 정확하게 해석하는지에 영향을 주는 기능입니다. 쉽게 생각해서 이전 보다 집광력이 2배 좋아졌습니다.
기술력 하나는 대단하네요. 삼성전자도 기술력 좋지만 이미지센서 업력은 소니가 더 앞서고 니콘이나 소니 카메라와 다양한 스마트폰에서 소니 이미지센서를 사용하고 있습니다. 카메라 시장에서나 스마트폰 시장에서 모두 1등 이미지센서 생산업체가 소니입니다.
트랜지스터라는 전자부품 소자는 크게 2가지 역할을 합니다. 스위치 역할을 해면서 전압의 크기에 따라서 참, 거짓을 만들 수 있는 논리 게이트를 만들 수 있습니다. 그래서 CPU 같은 복잡한 반도체 속을 들여다 보면 미세한 트랜지스터들이 가득합니다. 트랜지스터를 얼마나 더 조밀하고 촘촘하게 넣느냐의 싸움을 TSMC와 삼성전자가 하고 있죠.
또 하나의 역할은 증폭 역할을 할 수 있습니다. 마이크로 입력한 목소리를 앰프로 증폭할 수 있는 이유가 트랜지스터의 증폭 효과 때문입니다. 이미지센서에는 다양한 트랜지스터가 들어가 있습니다. 리셋 트랜지스터인 RST와 셀렉트 트랜지스터인 SEL 그리고 앰프 트랜지스터인 AMP와 트랜스퍼 게이트인 TRG와 픽셀 트랜지스터가 포토다이오드가 밑에 층을 차지하고 있어서 앰프 트랜지스터 크기를 늘릴 수가 없었습니다. 그런데 기판을 분리하니 여유 공간이 나왔고 앰프 트랜지스터 크기를 늘렸습니다. 앰프 트랜지스터를 늘리면 야간의 빛이 적은 환경에서도 그 적은 빛을 더 크게 증폭할 수 있고 저노이즈 사진을 만들 수 있습니다.
다이내믹레인지도 증가하는데 이는 어두운 환경이나 역광에서도 사람 눈에 가깝게 사진을 만들 수 있습니다. 소니는 이 새로운 CMOS 기술이 스마트폰 사진 품질에 더 큰 영향을 줄 것이라고 하네요. 아마도 스마트폰용 이미지센서로 만들 것으로 보입니다. 이럼 삼성전자가 또 긴장해야겠네요. 삼성전자는 이미지센서를 주로 차량용이나 스마트폰용 같은 작은 이미지센서만 만듭니다.
다행이라면 소니능 이 기술을 적용한 이미지센서를 언제 선보일지는 공개하지 않았습니다. 지금도 계속 품질을 향상하기 위해서 설계를 하고 있다고 하네요.
출처 : 소니
