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Nikkei X-TECH_2020.5.21

삼성, 소니에 도전장
'인간의 눈'을 초월하는 6억 화소의 이미지센서

“인간의 눈은 5억 화소에 상당한다. 우리들은 눈을 초월하는 6억 화소의 이미지센서 실현을 목표하며 기술의 한계에 도전한다”. 삼성전자는 20년 4월, 삼성전자 EVP, Head of Sensor Business Team, System LSI Business의 박용인 씨의 기고문 형태로 향후 CMOS 이미지센서 개발 전략을 발표했다. 그 중에서 CMOS 이미지센서의 화수 수로는 상식을 초월하는 숫자를 목표로 제시했다. 이는 19년부터 시작된 삼성전자의 스마트폰용 제품의 대폭적인 다화소화 흐름을 반영한 발언이라고 할 수 있다.

-- 반년 만에 화소 수를 두 배 이상으로 --
구체적으로는 19년 초에 삼성으로서는 처음으로 이 분야의 이미지센서에서 소니 제품에 화수 수(4800만화수(48MP))로 어깨를 나란히 했다. 화소 피치는 소니의 0.8μm를 초월하는 0.7μm였다. 그 후에 약 0.8μm로 돌아왔지만 화소 수는 크게 늘어 19년 8월에는 1억 800만 화소(108MP)의 CMOS 이미지센서 ‘ISOCELL Bright HMX(S5KHMX)’를 발표. 그것을 채용한 스마트폰도 속속 등장하고 있다. 중국 샤오미의 스마트폰 ‘Xiaomi Mi Note 10’ 등 6기종과 삼성의 ‘Galaxy S20 Ultra’ 등이다. 또한 본지의 추정으로는 미국 모토로라 모빌리티의 ‘Motorola Edge Plus’도 채용한 것으로 보인다.

108MP로 촬영한 영상은 등배에서는 12MP와 거의 유사하지만, ‘100배 줌’(삼성)과 같은 고배율 디지털 줌을 전제로 한다면 의미가 있다.

삼성은 앞으로도 다화소화 속도를 늦추지 않을 것이다. 20년 3월에는 1.5억 화소(150MP)의 CMOS 이미지센서를 개발 중이며, 샤오미의 20년 4분기 이후의 스마트폰에 채용될 것이라는 소문도 있다. 앞에서 말한 6억 화소의 발표는 이러한 다화소화 노선이 스마트폰 업체의 지지를 받고 있다는 자신감의 표현이라고 할 수 있다. 발표에 소니의 이름이 없지만 CMOS 이미지센서의 시장 점유율에서 약 50%를 차지하는 맹주 소니에 2위(약 19~20%)의 삼성이 초다화소화 경쟁의 도전장을 내민 것이라고도 볼 수 있다.

-- 수지로 크로스 토크를 경감 --
삼성이 19년에 갑자기 다화소화 노선을 추진하기 시작한 것은 삼성이 18년에 발표한 ‘ISOCELL Plus’ 기술이 계기가 됐다. 그 때까지는 화소의 협피치화를 추진하면 화소 간, 특히 다른 컬러 필터간 크로스 토크나 잡음이 증가했다. 게다가 금속 그리드를 이용했기 때문에 화소의 개구율이 저하되는 문제가 있었다. 새로운 기술의 경우는 금속 그리드 대신에 후지필름의 수지 재료를 이용함으로써 이러한 문제를 개선해 가일층의 협피치화의 길을 열었다고 한다.

-- 소니는 당면 64MP에 그칠 것인가? --
이에 대해 소니는 18년 7월에 발표한 48MP의 ‘IMX586’ 이후에 그 이상의 다화소 센서는 한동안 출시하지 않고 있다가 19년 10월에 64MP의 ‘IMX686’, 이어 그 염가판인 ‘IMX682’를 발표했다. IMX686은 현시점에서 샤오미가 자사의 스마트폰 ‘Redmi K30’나 ‘Xiaomi Mi Note 10 Lite’에 탑재. IMX682는 중국 화웨이의 ‘Honor 30S’에 탑재되었다. 그래도 현시점에서는 채용 기종 수나 채용업체의 확산에서 삼성의 108MP 센서가 유리한 것으로 보인다.

소니는 18년 시점의 이미지센서 시장에서 점유율 약 51%를 차지하고 있다(금액 베이스, 소니 조사). 25년에는 60%를 목표하고 있다. 그러나 영국의 IHS마킷의 조사에 따르면 17년의 52.2%에서 이듬해 18년에는 50.1%로 다소 점유율이 감소하며 삼성의 공세에 밀린 가능성도 있다. 이번에 삼성이 전개한 초다화소화 경쟁으로 소니의 이 기세에 암운이 드리우기 시작했다.

-- 걸어온 싸움에는 응하지 않는다? --
그러나 현재 소니는 움직이지 않고 있다. “(108MP의 등장 등은) 현재의 점유율에 큰 영향은 없다고 생각한다”(소니). 또한 소니의 초다화소화에 대해서는 “64MP를 초과하는 화소 수 센서에 대해서는 현시점에서는 신중하게 생각하고 있다. 해상도는 카메라의 화질을 결정하는 중요한 팩터다. 그러나 단순히 이미지센서의 많은 화소 수가 해상도를 결정하는 것은 아니다. 렌즈의 특성이나 오토 포커스(AF)의 특성, 신호처리 등도 크게 영향을 미친다. 단순히 화소 수를 늘리면 감도가 떨어지거나 잡음이 증가할 수도 있다. 또한 소비전력이 증가, Dynamic Range나 프레임 레이트, 신호처리 속도에도 악영향을 미치기 쉽다. 유저 체험을 높이는데 있어서 중요한 것은 각 특성의 밸런스를 유지하는 것이다”라고 기술적인 정론으로 본지 질의에 응답했다.

그러나 문제는 정론만으로 시장 경쟁에서 이길 수 없다는 점이다. 알기 쉬운 성능 지표가 최종소비자에게 제품을 판매하는 제조업자나 유저의 강력한 지지를 얻는 일이 적지 않다. 삼성은 지금까지도 디스플레이 시장에서 LED를 백라이트에 사용하는 액정텔레비전 ‘LED TV’ 등 인상적인 명명으로 큰 시장 점유율을 차지한 사례가 다수 있다. 이번에는 ‘108MP’와 ‘100배 줌’ 등에서 그렇게 될 가능성이 있어 보인다.

소니는 “디지털 줌은 64MP와 108MP에서 1.3배 정도밖에 차이가 없다”라며 반론을 제기하지만 유저의 수용 방식에 따라서는 대응을 생각한다고 한다. “만약 생각 이상의 많은 고객이 기술 문제의 해결보다도 많은 화소 수를 요구할 경우는 영향을 고려해 그 시점에서 대응을 검토할 생각이다”(본지의 질문에 대한 소니의 답변).

-- AF 성능에서는 소니가 유리할까? --
초다화소 이외에서는 소니와 삼성은 기술적인 데드 히트를 계속하고 있다. 촬영 대상이 어두울 경우에 4화소 신호를 가산해 사용하는 기술은 우선 삼성이 ‘Tetracell’로서 17년 10월에 제품화. 소니는 동일 기술 ‘Quad Bayer Coding(QBC)’를 18년의 IMX586에 실장했다.

화소 간의 크로스 토크나 잡음 등을 저감하는 기술에 대해 소니는 상세한 내용을 공개하지 않고 있다. 그러나 “IMX686에서는 컬러 필터 간에 새로운 구조를 도입해, 감도 향상과 크로스 토크 억제의 양립을 실현했다”(소니). 이 설명으로는 삼성의 ISOCELL Plus와 닮은 것으로 보인다.

소니는 “현재 중시하고 있는 것은 AF의 고도화다”’라고 말한다. 구체적인 사례로서는 렌즈 지름을 크게 해서 포토다이오드(PD) 4개를 덮어 모든 화소를 위상차 오토 포커스(PDAF)에 사용할 수 있게 함으로써, 1룩스라는 어두운 가로등 수준의 환경에서도 촬영 대상에 빠르게 초점을 맞추는 기술을 20년의 신제품에 실장했다고 한다. 삼성은 이를 따르지 않고 대신에 9픽셀을 하나로 합쳐 사용하는 ‘Nonacell’ 기술을 108MP 센서에 실장했다.

 -- 끝 --

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