카메라의 심장은 이미지센서로 이 이미지센서 성능이 좋아야 사진 결과물도 좋습니다. 이 이미지센서 제조 1위는 소니이고 2위는 삼성전자입니다. 두 회사가 이미지센서 시장에서 경쟁을 하고 있습니다. 삼성전자는 고해상도 이미지센서를 제조하는데 집중하는 듯하고 소니는 그보다는 고성능 이미지센서인 스택형 이미지센서를 제조하는데 더 집중하는 듯합니다.
소니의 2레이어 적층형 이미지센서의 특징
디지털카메라에는 이미지센서가 있습니다. 렌즈를 통해서 들어온 빛을 포토다이오드를 통해서 전기적 신호로 변환합니다. 그 전기적 신호를 트랜지스터를 지나서 SD 카드에 디지털 정보로 저장합니다. 지금까지 이미지센서는 포토다이오드와 같은 층에 전자 회로와 트랜지스터와 메모리 등을 함께 넣었기 때문에 빛을 수집하는 능력인 집광력이 낮았습니다. 빛을 수집하는데 회로와 트랜지스터 등이 있으면 빛을 가리기에 집광력이 낮을 수밖에 없었습니다.
그래서 나온 것이 BSI 이미지센서 즉 이면 조사형 이미지센서입니다. 빛을 모으는데 방해가 되는 전자 회로를 포토 다이오드 뒤에 배치해서 집광력을 높였습니다. 요즘 대부분의 카메라와 스마트폰은 이 BSI 이미지센서를 사용합니다.
그 다음에 나온 것이 적층형 이미지센서로 포토 다이오드와 전자회로를 분리하는 이미지센서가 나왔습니다. 이 적층형 이미지센서가 좋은 점은 포토다이오드와 다른 층에 트랜지스터와 전자 회로가 있어서 집광력이 좀 더 좋아지고 데이터 전송 속도가 더 빨라져서 8K 동영상 같은 고용량 데이터를 빠르게 전송할 수 있어서 좋습니다.
적층형 이미지센서는 니콘 Z9 등등 고성능 카메라에 사용하고 있습니다. 가격이 비싸서 고속 연사나 고해상도 동영상을 촬영하는 고가의 카메라에만 사용하고 있습니다.
2021년 소니는 2 레이어 적층형 이미지센서를 선보였습니다. 기존의 적층형 방식은 포토다이오드 층 따로 트랜지스터와 전자회로가 담긴 층 따로 2개의 층으로 구성되었다면 이번에 개발한 모바일용 이미지센서인 2 레이어 적층형 이미지센서는 포토다이오드 한층, 트랜지스터 한층, 전자회로 한층 총 3개의 층으로 이루어져 있습니다.
기존의 적층형 이미지센서에서 트랜지스터와 전자회로가 같은 층에 있었다면 2 레이어 적층형 이미지센서는 2개의 층으로 분리했습니다.
모바일용 2레이어 적층형 이미지센서의 장점
2 레이어 적층형 이미지센서를 사용하면 포토다이오드 크기가 더 커져서 빛을 더 많이 수광할 수 있습니다. 또한 AMP 트랜지스터가 좀 더 커지는 장점이 있습니다. 그래서 뭐가 좋아지냐? 먼저 채도가 높아지고 DR(다이내믹레인지)가 더 넓어지고 노이즈가 줄어듭니다.
엄청난 차이네요. DR이 엄청나네요. 화이트홀이 발생한 의자 부분이 적정 노출로 담깁니다.
노이즈도 확 줄었습니다. 왼쪽이 기존 적층형 이미지센서이고 오른쪽이 2레이어 적층형 이미지센서인데 확실히 노이즈가 적네요. 포토 다이오드 용량이 커지니 이렇게 집광력이 좋아져서 노이즈도 적네요.
이 모바일용 2레이어 적층형 이미지센서는 이제 개발만 완료했습니다. 스마트폰에 들어가려면 좀 더 시간이 걸릴 듯하네요. 참고로 소니는 2025년 전 세계 이미지센서 점유율 60%를 목표로 하고 있습니다. 이 정도 성능이면 아이폰은 물론 중국 스마트폰 제조사들이 많이 사용하겠는데요.
반면 삼성전자는 2년 전에 고해상도 이미지센서 잔뜩 내놓고 뛰어난 AF 기술 넣은 모바일용 이미지센서 많이 내놓더니 요즘은 조용합니다. 문제는 소니가 이런 고성능 이미지센서를 내놓는데 대응을 잘할 수 있느냐인데 지켜봐야겠지만 쉽지 않아 보입니다. 워낙 소니가 기술력이 넘사벽이네요.
