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카메라사진/카메라

세계 최대 크기의 스마트폰용 이미지센서 삼성 아이소셀 GN2를 탑재한 샤오미 Mi 11 Ultra

by 썬도그 2021. 3. 31.
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삼성전자는 반도체 중에 메모리 반도체를 아주 잘 만드는 회사입니다. 그러나 시스템 반도체 설계 및 제조는 좀 약합니다. 물론 대만의 TSMC에 이어서 세계 2위의 파운드리 업체입니다. 파운드리 업체는 건축으로 말하면 시공업체로 AMD나 인텔이나 엔디비아나 퀄컴 같은 시스템 반도체 전문 설계 업체가 이대로 만들어주세요라고 하면 선폭이 얇은 미세 공정을 통해서 만들어 줍니다. 

지금 반도체 대란이 일어난 이유는 반도체 생산 공장이 없는 펩리스라고 하는 전 세계의 유명 반도체 설계 업체들이 건설업체로 치면 시공사라고 할 수 있는 파운드리 업체들에게 반도체 제조 의뢰를 했는데 너무 많이 의뢰를 해서 수요를 공급이 따라가지 못하고 있습니다. 

지금 반도체 공장에서 제조만 하는 업체가 많지 않습니다. TSMC가 1위, 삼성전자가 2위 3위가 미국 업체인데 이 업체들이 많지가 않습니다. 그러나 최근에 코로나와 전기차 시대가 시작되자 여기저기서 반도체 생산 요구가 늘어나고 있습니다. 반도체 공급이 수요를 따라가지 못하자 전 세계에서 반도체 대란이 일어나고 있습니다. 

1/1.12인치의 삼성 이미지센서 아이소셀 GN2

삼성전자 갤럭시 S21 출시에만 관심이 있지 정작 삼성전자의 미래의 먹거리로 커지고 있는 이미지센서에 대해선 많은 분들이 관심이 없어요. 관심 있어도 메모리 반도체만 신경쓰죠. 삼성전자는 점점 미래에 수요가 폭발하고 현대 아이오닉 5처럼 사이드 미러 대신 카메라를 설치해서 외부를 촬영한 영상을 실내에서 보는 시스템이 되면 카메라 수요는 폭발적으로 늘어날 겁니다. 전기차가 아니더라도 자동차에는 전후방 카메라 및 다양한 카메라가 자동차에서 사용할 겁니다. 

이 카메라는 무조건 이미지센서가 들어갑니다. 따라서 이미지센서 수요는 폭발할 것입니다. 
다행스럽게도 한국엔 삼성전자가 이미지센서를 잘 만들고 하이닉스도 꽤 만들고 있습니다. SK 하이닉스는 한 때 LG전자의 스마트폰에 이미지센서를 납품했고 중국 스마트폰에 카메라 모듈을 납품하고 있습니다. 

2021년 2월 삼성전자는 새로운 이미지센서인 아이소셀 GN2를 발표했습니다. 

 

출처 : https://www.samsungsemiconstory.com/2546

삼성전자는 이미지센서 아주 만듭니다. 이 분야의 1위는 소니입니다. BSI 이미지센서도 소니가 가장 먼저 만들었죠. 그러나 삼성전자도 BSI를 넘어서 이미지센서의 기본 단위인 픽셀마다 격벽을 셜치해서 산란해서 사라지는 빛까지 모아 모아서 이미지센서에 넣어주는 수광률이 좋은 이미지센서를 만들었습니다. 이게 바로 아이소셀 시리즈입니다. 

이 아이소셀 시리즈의 최신 제품이 '아이소셀 GN2'입니다. 이 아이소셀 GN2의 핵심 기술 중 하나가 듀얼픽셀 AF입니다. 
이 기술은 캐논에서 세일즈 마케팅을 위해서 많이 사용하는 단어이기도 하죠. 우리가 사용하는 카메라들은 AF 기술이 다 들어가 있습니다. 

초창기 스마트폰 카메라들은 AF 느리고 느린 콘트라스트 AF를 사용했지만 이미지센서의 픽셀의 반을 쪼개서 AF 센서로 활용하는 듀얼픽셀 CMOS AF가 나오면서 AF가 크게 좋아집니다. 픽셀마다 위치가 다른데 이 위치가 다름을 이용해서 피사체와의 거리를 측정하는 듀얼픽셀 CMOS AF는 DSLR 카메라가 사용하는 위상차 AF의 빠른 속도에 콘트라스트 AF의 AF 정확성을 모두 취하는 뛰어난 AF 방식입니다. 다만 이 기술은 삼성전자 이미지센서에서 사용하지 아직도 위상차 센서를 사용하는 한 세대 전의 AF를 사용하는 이미지센서도 많습니다. 

삼성 이미지센서 아이소셀 GN2듀얼픽셀 CMOS AF를 한 단계 더 진화시켜서 듀얼픽셀 프로로 진화했습니다. 이전과 다른 점은 이미지센서 픽셀을 세로가 아닌 대각선으로 갈라놓았습니다. 이렇게 대각선으로 갈라놓으면 세로로 잘라 놓을 때는 세로 패턴의 피사체는 잘 인식하는데 가로 패턴 인식력은 떨어졌습니다. 그러나 대각선으로 갈라 놓으면 세로는 물론 가로 패턴 피사체까지 빠르게 인식해서 AF를 잡을 수 있습니다. 

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출처 https://www.samsungsemiconstory.com/2546

듀얼픽셀 CMOS AF도 단점이 있습니다. 기존 이미지센서는 픽셀 전체를 이미지센서로 활용하지만 듀얼픽셀 CMOS AF는 픽셀 반을 AF 센서로 활용합니다. 이러다 보니 이미지센서가 빛을 받아들이는 공간이 줄어들어서 수광량이 떨어집니다. 낮에는 광량이 충분해서 문제가 되지 않지만 밤이나 실내 같이 어두운 곳에서는 빛을 많이 받아들여야 합니다. 그러나 듀얼픽셀 COMS AF는 이 저조도 환경에서 노이즈가 더 많이 발생할 수 있습니다. 

이에 삼성전자는 이미지센서 픽셀 4개를 한개로 뭉쳐서 활용하는 테트라픽셀 기술을 이용합니다. 이렇게 되면 화소수는 좀 떨어지지만 대신 수광량이 올라가서 저조도 환경에서도 노이즈 없는 사진을 담을 수 있습니다. 놀라운 기술이죠. 

삼성 이미지센서 아이소셀 GN2는 듀얼픽셀 프로와 테트라픽셀 기술을 합쳤습니다. AF도 빠르고 노이즈도 적고 놀라운 이미지센서입니다. 

삼성 이미지센서 아이소셀 GN2 스펙 

삼성전자의 스마트폰용 이미지센서 아이소셀 GN2 스펙을 보면 해상도는 5천만 화소입니다. 요즘 1억만 화소 카메라도 나오지만 대부분은 5천만 화소입니다. 중요한 건 크기입니다. 

삼성 이미지센서 아이소셀 GN2 이미지센서 크기는 1/1.21인치입니다. 거의 1인치네요. 1인치는 컴팩트 카메라나 하이엔드 카메라에서 사용하는 이미지센서 크기입니다. 엄청나게 큰 이미지센서네요. 아시겠지만 사진 화질에 가장 큰 영향을 주는 건 이미지센서 크기입니다. 4K 촬영도 120fps 촬영이 가능해서 4K 해상도로 슬로우 모션 촬영이 가능합니다. 엄청난 스펙이네요.  

세계 최대 크기의 스마트폰용 삼성 아이소셀 GN2 이미지센서 크기는 1/1.21인치 

LG전자가 스마트폰 사업을 접느니 마느니 기로에 서 있습니다. 쓴 소리지만 LG전자가 카메라 성능에 집중을 했으면 어땠을까 합니다. LG G4는 유럽이미지 사운드 협회인 EISA가 선정한 올해의 카메라 폰으로 선정될 정도로 엄청난 스펙을 제공했습니다. LG G4는 물 1/1.26인치 이미지센서를 사용했습니다. 엄청난 크기의 이미지센서에 전 세계에서 스마트폰 카메라 맞냐고 할 정도였습니다. 

그러나 LG G5로 크게 망하고 V20, V30에는 G4보다 적은 이미지센서를 사용한 카메라를 투입하면서 카메라 좋은 스마트폰 리스트에서 사라집니다. 물론 튜닝 실력은 뛰어났지만 이미지센서가 작아지면서 무척 아쉬움이 많았습니다. 

최근 플래그십 스마트폰 카메라의 이미지센서 크기를 보면
아이폰12 프로 맥스 : 1/1.8인치 센서사이즈  14.1mm
오포 X3 프로 : 1/1.56인치 센서사이즈 16.3mm
삼성 갤럭시 S21 울트라 : 1/1.33인치 센서사이즈 19.1mm
화웨이 메이트 40 프로+ : 1/1.28인치 센서사이즈 19.8mm
입니다. 

그런데 삼성 이미지센서 아이소셀 GN2 이미지센서를 사용한 샤오미 미 11 울트라는
이미지센서 크기가 1/1.12인치에 센서 크기도 22.7mm 스마트폰 카메라 이미지센서 중 가장 큰 이미지센서를 사용하고 있습니다. 왜 삼성전자가 만든 이미지센서를 중국폰에 넣냐고 할 수 있지만 삼성전자는 대체적으로 중국 오포나 샤오미나 화웨이에 먼저 탑재하고 난 후에 자신들의 스마트폰에 넣더라고요. 

그리고 요즘 중국폰들 기술 발전 속도가 엄청 빠르고 기능 자체도 좋아서 전 세계에서 인기를 끌고 있습니다. 이런 걸 보면 스마트폰 시장 자체가 한국이 주도하던 시장에서 점점 중국 오포, 샤오미로 넘어가는 듯합니다. 화웨이는 미국이 반대해서 점점 축소되지만 샤오미는 진격하고 있네요. 

이게 곧 출시 예정인 샤오미 미 11 울트라입니다. 카메라 크기가 엄청 큽니다. 이미지센서가 커서 카메라도 큰가 보네요. 

후면 카메라가 노려보고 있는 느낌까지 드네요. 디자인적으로는 안 좋은 모습이지만 사진 결과물이 엄청나다면 저 같이 사진 좋아하는 분들은 거북스럽지 않을 겁니다. 오히려 카메라가 커 보여서 성능 좋겠다는 소리를 들을 수 있죠. 

이미 아이소셀 GN2의 전작인 5000만 화소의 테트라셀 기술을 사용한 삼성이미지센서를 사용한 화웨이 메이트 40 프로+는 DXO 마크에서 최고의 스마트폰 카메라로 선정되었습니다. 

샤오미 미 11 울트라는 후면에 3개 카메라가 있는데 1개는 5000만 화소 f/1.8의 메인 카메라와 128도 화각의 4800만 화소 f/2의 초광각 렌즈와 5배 광학 줌의 4800만 화소의 f/4.1의 망원 카메라가 있습니다. 

3개의 카메라 모두 8K와 24fps 녹화가 가능합니다. 이미지센서 시장에서 삼성전자의 활약이 더 커지고 있네요. 앞으로는 어떤 기술이 나올지 궁금하네요. 

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