삼성전자, 초격차 모바일 이미지센서 신기술 공개

삼성전자가 업계 최초로 ‘2억 화소’의 벽을 뛰어넘은 모바일 이미지센서 ‘아이소셀 HP1’과 업계 최소 크기의 듀얼 픽셀(Dual Pixel) 이미지센서 ‘아이소셀 GN5’를 공개했다.
※ 듀얼 픽셀: 하나의 픽셀에 좌우 두 개의 포토다이오드를 탑재, 각각의 포토다이오드가 피사체의 위상차를 측정해 자동 초점을 구현

󠆾 □ 업계 최초 2억 화소 모바일 이미지센서 ‘아이소셀 HP1’

삼성전자는 0.64 마이크로미터 픽셀 2억개를 1/1.22인치 옵티컬포맷 크기에 구현한 ‘아이소셀 HP1’ 신제품을 공개했다.
※ 옵티컬포맷: 카메라 렌즈를 통해 들어오는 이미지가 인식되는 영역의 지름

삼성전자는 지난 2019년, 메모리 반도체 설계 기술과 노하우를 바탕으로 업계 최초로 1억 8백만 화소 이미지센서를 출시한 이후 2년 만에 다시 업계 최초로 2억 화소 제품을 출시하며 차세대 모바일 기기의 카메라 변화를 주도하고 있다.

특히, 이 제품은 0.64 마이크로미터 픽셀을 이용해 기존 1억 8백만 화소 제품대비 화소 수를 약 85% 많이 탑재하면서도 옵티컬포맷의 크기 증가는 최소화했다.

이 제품의 가장 큰 특징은 촬영 환경에 따라 4개 혹은 16개의 인접 픽셀을 조합할 수 있는 삼성전자의 독자 신기술 ‘테트라 스퀘어드 픽셀(Tetra²pixel)’이 최초로 적용된 것이다.

빛이 충분할 때는 0.64 마이크로미터의 미세 픽셀을 활용하고, 야경이나 실내처럼 어두운 경우에는 1.28 혹은 2.56 마이크로미터 픽셀처럼 수광 면적을 넓혀 밝고 선명한 사진을 찍을 수 있다.

또한, 고화질 동영상을 촬영할 때는 인접 픽셀 4개를 하나처럼 동작시켜 화각 손실 없이 초당 30프레임으로 8K 고해상도 영상을 촬영하는 기술도 탑재했다.

󠆾 □ 업계 최소 크기의 ‘듀얼 픽셀’ 이미지센서 ‘아이소셀 GN5’

‘아이소셀 GN5’는 1/1.57인치 옵티컬포맷에 1.0 마이크로미터 픽셀 5천만개를 구현한 업계 최소 크기의 ‘듀얼 픽셀’ 제품이다.

일반적으로 픽셀에는 빛을 모으는 포토다이오드가 한 개 있는데, ‘듀얼 픽셀’ 제품에는 모든 픽셀이 두 개의 포토다이오드를 탑재한다. 센서의 모든 픽셀이 초점을 맞추는 동시에 색 정보도 받아들일 수 있어서 화질 손상 없이 빠르고 정확한 자동 초점 기능을 구현할 수 있다는 장점이 있다.

삼성전자는 이 제품에 ‘듀얼 픽셀 프로’ 기술을 활용했다. 일반적인 듀얼 픽셀 제품이 자동 초점을 맞추기 위해 피사체의 좌, 우 위상차만 활용하는 반면, 이 제품은 상, 하, 좌, 우 위상차를 모두 활용함으로써 자동 초점 성능을 한층 강화했다.

특히, 삼성전자는 픽셀 사이에 절연부를 형성하는 FDTI(Front Deep Trench Isolation) 공법을 처음으로 듀얼 픽셀 구조에 최적화해 포토다이오드 사이에도 부분적으로 적용했다.

이를 통해 초미세 기술 적용에 따라 발생하는 혼색(Crosstalk)을 최소화하고 전하저장용량(Full Well Capacity)을 극대화해 1.2 마이크로미터 듀얼 픽셀 제품과 동일한 수준의 성능을 구현했다.

또한, 이 제품은 빛이 풍부한 곳에서는 하나의 포토다이오드를 하나의 픽셀처럼 활용하는 컬러 필터 재배치 알고리즘을 통해 1억 화소의 고화질 사진도 촬영할 수 있다.

삼성전자 시스템LSI사업부 센서사업팀 장덕현 부사장은 “삼성전자는 초소형 이미지센서에서의 고감도 촬영을 위한 기술적 난제를 극복하기 위해 독보적인 기술을 확보해 나가고 있다”며 “한계를 뛰어넘는 고화소 아이소셀 HP1과 한 차원 높은 자동초점 기능을 탑재한 아이소셀 GN5는 차세대 모바일 기기에서의 카메라 트렌드를 선도할 혁신적인 제품이다”고 말했다.

▲ 삼성전자 모바일 이미지센서 ‘아이소셀 HP1’

▲ 삼성전자 모바일 이미지센서 ‘아이소셀 GN5’

▲ 삼성전자 모바일 이미지센서 ‘아이소셀 GN5’(왼쪽)과 ‘아이소셀 HP1’(오른쪽)

▲ 삼성전자 모바일 이미지센서 ‘아이소셀 GN5’(왼쪽)과 ‘아이소셀 HP1’(오른쪽)

* 테트라 스퀘어드 픽셀(Tetra²pixel) 명칭은 2022년 7월에 수정되었음