삼성전자, 0.7㎛ 픽셀 이미지센서 제품군 확대... 1억800만화소까지
삼성전자, 0.7㎛ 픽셀 이미지센서 제품군 확대... 1억800만화소까지
  • 김주연 기자
  • 승인 2020.09.15 16:43
  • 댓글 0
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초소형 3200만 화소 'JD1'부터 1억800만화소 'HM2'까지 4종
4분기부터 '아이소셀 2.0' 기술 및 '스태거드 HDR' 기술 적용
삼성전자가 초소형 0.7㎛ 픽셀 기반 모바일 상보성 금속산화물반도체(CMOS) 이미지센서(CIS) 라인업을 강화했다./삼성전자

삼성전자(대표 김기남 ·김현석·고동진)는 초소형 0.7㎛ 픽셀 기반 모바일 상보성 금속산화물반도체(CMOS) 이미지센서(CIS) 4종을 출시했다고 15일 밝혔다.            

 이번에 출시한 신제품은 ▲1억800만 화소 '아이소셀 HM2' ▲4K 60프레임 촬영이 가능한 6400만 화소 'GW3' ▲초광각과 폴디드 줌을 지원하는 4800만 화소의 'GM5' ▲베젤리스 디자인 구현에 최적화된 초소형 3200만 화소 'JD1' 4종류다. 

    삼성전자는 지난해 초미세 공정 기술력과 개발 노하우를 바탕으로 업계  최초로 0.7㎛ 픽셀  제품을 공  했다.  이번에 초소형 신제품 4종을 추가로 선보이며, 업계에서 유일하게 0.7㎛ 픽셀 기반의 다양한 제품 라 인업을 구축했다.   

삼성전자는 현재 0.7㎛ 픽셀 기반의 '아이  셀 HM2', 'GW3', 'JD1'을 양산 하고 있으며, 'GM5'의 샘플을 공급하고 있다.

박용인 삼성전자 시스템LSI사업부 센서사업팀장 부사장은 "삼성전자는 2015년 업계 최초로 1.0㎛, 2017년 0.9㎛ 픽셀을 출시한 이후, 2018년 0.8㎛ 제품을 연이어 출시했고 지난해 0.7μm와 1억  8백만 화소 제품을 최초로 공개하는 등 센서 혁신을 주도하고 있다"며 "삼성전자는 이번 신제품 라인업으로 초소형·고화소 시장을 확대하는 한편, 센서 혁신 기술 개발을 지속해 한계를 돌파해 나가겠다"고 말했다.

  

0.7의 혁신을 어떻게 이뤄냈나  

0.7㎛ 픽셀로 1억8800만 화소 제품을 구 현할 경우, 0.8㎛ 픽셀 제품보다 이미지센서의 크기를 최대 15% 줄일 수 있다. 이미지센서가 작아진 만큼 카메라 모듈의 높이도 최대 10% 낮아져 스 마트폰에 들어가는 카메라의 높이를 낮출 수 있다. 

 하지만 픽셀 크기를 줄이는 건 말처럼 쉽지 않다. 스마트폰에 들어가는 CIS는 단위 면적에 최대한 많은 픽셀을 넣어야 고화소 촬영을 할 수 있다. 문제는   픽셀이 작을수록 각 픽셀이 받아들이는  빛의 양도 줄어들기 때문에 촬영한 이미지의 품질이 낮아진다는 점이다. 즉 픽셀 크기를 줄이면서도 성능을 향상시켜야 한다.  

삼성전자는 0.7㎛ 초소형 이미지 센서에 서도 고품질의 이미지를 구현할 수 있도록 픽셀의 광학 구조를 개선하고 신소재를 적용해 빛의 손실과 픽셀 간 간섭현상을 최소화하는 '아이소셀 플러스(ISOCELL PLUS)' 기술을 적용했다.  또 빛의 양에 따라 자동으로 ISO 값을 조정해 색 재현성을 높이고 노이즈를 최소화하는 스마트-ISO(Smart-ISO) 기술도 적용했다. 

삼성전자는 4분기부터  차세대 '아이소셀 2.0'과 '스태거드 HDR' 등 첨단 센서 기술을 적용할 예정이다.

'아이소셀 2.0'은 컬러필터 사이의 격벽 구조를 효율화해 빛의 손실과 픽셀 간 간섭현상을 최소화한 기술이다. 이 기술을 통해 감도(Sensitivity)를 최대 12% 높일 수 있어 픽셀이 작아지더라 도 화질을 높일 수 있다.     스태거드 HDR(staggered High Dynamic Range)은 픽셀의 노출 시간을 세로줄로 다르게 적용해 이미지 처리 속도를 향상시키면서도 고품질의 이미지를 얻을 수 있다는 장점이 있다.

 

  각 제품 들여다보니

'아이소셀 HM2'는 삼성전자의 세 번째 1억800만 화소 제품이다. 전체 카메라 모듈 높이를 10% 가량 줄일 수 있으며, 이 덕분에 스마트폰에 탑재되는 카메라 수가 증가하며 카메라 부분이 넓어지고 돌출되는 현상을 완화할 수 있을 것으로 기대된다. 

피사체의 위상차를  검출해 초점을 빠르게 잡아내는 슈퍼 PD(Super Phase Detection) 기술도 향상시켜 기존보다 빠른 자동초점 기능을 제공하고 어두운 환경에서는 9개의 인접 픽셀을 하나로 묶는 삼성전자만의 기술을 이용해 언제 어디서나 밝고 선명한 이미지를 포착할 수 있으며, 피사체를 3배까지 확대해도 화질 손상 없이 촬영 이 가능하다.  

'아이소셀 GW3'는 1/1.97인치 크기의 6400만 화소 제품으로 향상된 슈퍼 PD 기술과 전자식 이미지 흔들림 보정(EIS) 기능을  동시에 활용, 움직이는 피사체를 선명하게 표현한다. 초당 60프레임으로 4K(3,840X2,160) 해상도의 고화질 영상 촬 영이 가능해   포츠 경기와 같이 피사체의 움직임이 빠르고 역동적인 장면을 촬영할 때 적합하다.

 '아이소셀 GM5'는 1/2.55인치 크기의 4800만 화소 제품으로 초광각 또는 폴디드 줌(Folded-zoom) 촬영 기능을 지원한다. 삼성전자는 이 제품에 최신 '아이소셀 2.0' 기술과 스태거드 HDR 기능을 처음으로 탑재했다.

폴디드 줌 기능은 멀리 있는 대상을 5배까지 확대할 수 있는데, 이 기능을 구현하기 위해 일반적으로 이미지센서와 렌즈를 위로 적층하지 않고 옆으로 배치하는 잠망경 구조로 설계한다. 이미지센서가 크다면 폴디드 줌 카메라 모듈 높이가 증가하고, 이는 스마트폰의 두께 증가로 이어지게 된다. '아이소셀 GM5'는 작은 크기로도 고화소를 지원할 수 있어 폴디드 줌을 지원하는 얇은 스마트폰에 최적이다.

어두운 환경에서는 4개의 인접 픽셀을 하나로 묶는 테트라셀(Tetracell) 기술을 활용한다. 0.7㎛ 픽셀을 1.4㎛의 큰 픽셀처럼 사용 가능하기 때문에 이미지의 노이즈를 줄이고 감도를 높여 더 선명하게 촬영할 수 있다. 또 풀HD(1920×1080) 화질로 초당 480 프레임의 고속 영상을 촬영할 수 있다.

아이소셀 JD1은 1/3.14인치 크기의 3200만 화소 초소형 이미지센서다. 카메라 모듈의 크기가 0.9㎛ 2000만 화소 또는 1.0㎛ 1600만 화소를 활용한 모듈 크기와 같다. 작은 크기의 이미지센서에 많은 화소를 담을 수 있기 때문에 스마트폰 전면에 구멍을 내 카메라를 배치하는 HIAA(Hole in Active Area) 디스플레이에 최적화됐고, 베젤리스 디자인을 구현하는 데도 최적인 제품이다.

이 제품에도 스태거드 HDR 기능이 적용돼 비교적 저화소지만 밝고 생생한 이미지를 구현한다.



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