니케이 일렉트로닉스 2025/10 소니 계열사가 TSMC와 로직부의 미세화 추진, 이미지센서에 10나노미터대 적용
Nikkei Electronics
요약
닛케이 일렉트로닉스_25.10호 (p20~21)
소니 계열사가 TSMC와 로직부의 미세화 추진, 이미지센서에 10나노미터대 적용
화소부는 22~28나노미터대 채택, 2027년까지 새로운 제조 프로세스 개발
소니 그룹에서 반도체 사업을 담당하고 있는 소니세미컨덕터솔루션즈(SSS)는 미세 제조 프로세스를 도입해 이미지센서의 고밀도화를 추진하고 있다. 고밀도화를 통해 이미지센서의 성능을 균형 있게 높여 나갈 방침이다. 이를 통해 금액 베이스의 시장 점유율 60% 달성을 노리고 있다.
“경영은 역시 수치로 보여주어야 한다. 내건 목표를 확실하게 달성하고 싶다”. SSS의 사시다(指田) CEO는 6월에 개최된 언론을 대상으로 한 온라인 설명회에서 이렇게 말했다. SSS는 올 3월기(2024년 4월~2025년 3월) 결산에서 매출과 영업이익 모두 과거 최고치를 갱신하는 등, 호조를 기록. SSS의 이미지센서 점유율은 금액 베이스로 선두를 차지했다.
하지만, 2024년의 이미지센서 점유율은 이전, 58%로 전망했었지만, 실제는 53%로, 전년과 같은 수준에 그쳤다. 올해는 56%를 목표로 하고 있으며, 이후 수 년 내에 60% 달성을 목표로 하고 있다. 이 목표를 달성하기 위해 SSS는 기술 및 제조 측면에서 다양한 시책을 강구하고 있다. 이번 온라인 설명회에서는 이에 대한 상세한 내용에 대해 사시다 CEO 등, SSS 간부들이 설명했다.
그 중에서도 핵심이라고 할 수 있는 것이 이미지센서의 고밀도화이다. 예를 들어, 모바일용 이미지센서의 경우, 다기능화 및 대형화로 성능을 높여 왔다. 이번에 새롭게 추진되는 고밀도화를 통해 이미지센서의 각종 성능을 향상시킬 계획이다. “지금까지 ‘감도∙노이즈’, ‘다이나믹 레인지’, ‘해상도’, ‘소비전력’, ‘판독 속도’ 등 5가지 지표를 균형 있게 개선해 왔다. 이것이 우리의 강점이다”라고 SSS의 오이케(大池) CTO(최고기술책임자)는 언급. 이 방침을 향후에도 이어나갈 것이라고 밝혔다.
-- 로직부에서 12나노미터(nm) 세대 --
이미지센서는 일반적으로 화소부와 로직회로부를 상하로 적층한 구조를 채택하고 있다. SSS는 고밀도화를 가로(수평) 방향과 세로(수직) 방향에서 각각 추진한다. 가로 방향에서는 제조 프로세스를 미세화한다. 화소부에서는 현행의 40nm 세대 프로세스에서 “22~28nm 세대의 반도체 제조 장치를 채택할 방침이다”(오이케 CTO)라고 한다.
로직회로부에서는 22~40nm 세대의 제조 프로세스를 중심으로 하며, 향후, 준첨단 제품에 해당하는 12nm 세대의 제조 프로세스까지 채택할 계획을 가지고 있다고 한다.
미세화에 따른 효과는 화소부와 로직회로부에서 각각 다르다. 화소부에서는 “다이내믹 레인지나 프레임 레이트, 동영상 등, 모든 것에 효과가 있다”(오이케 CTO). 로직회로부에서는 이미지센서 전체의 소비전력 절감 및 고속·고기능화로 연결된다고 한다.
SSS는 이러한 일련의 새로운 제조 프로세스를 2027년 3월기까지 개발할 예정이다. 양산을 위한 투자는 2028년 3월기(2027년 4월~2028년 3월) 이후에 실시한다고 한다.
세로 방향의 고밀도화에 관해서는 다층화를 추진한다. 지금까지의 2층 구조에서 3층 구조로 전환. 층수를 늘린 만큼 기능을 높인다는 전략으로, 이미 3층 구조를 도입하고 있다. 예를 들면, 지금까지 화소부에 있던 화소 트랜지스터를 분리하여 다른 층에 설치한 이미지센서이다. 빛을 전자로 변환하는 포토다이오드(PD)부와 화소 트랜지스터부, 그리고 로직회로부의 3층 구성이다. 양산 초기에는 낮은 수율에 어려움이 있었지만, 현재는 개선되고 있다고 한다.
-- 팹라이트(Fab-lite)화도 선택사항으로 --
첨단 프로세스를 이용할수록 당연히 설비 투자는 커진다. SSS는 기본적으로 화소부 제조는 자체적으로 실시하는 한편, 로직회로부 제조는 대만의 TSMC에 위탁해 왔다.
화소부의 제조 라인에 대해서는 “프로세스 노드(세대)에 따라 모든 것을 다시 만드는 것이 아닌, 기존 설비에 새로운 장치를 추가하는 것을 반복하고 있다”라고 SSS의 다카노(高野) CFO(최고재무책임자)는 말한다. 그럼에도 2025년 3월기부터 2027년 3월기까지의 설비 투자액 중 약 절반이 첨단 프로세스 투자가 차지할 전망이다. SSS는 설비 투자 규모를 억제하기 위해 2028년 3월기 이후부터는 타사로의 화소부 제조 위탁(팹라이트)도 포함해 여러 가지 선택사항을 검토할 계획이다.
로직회로부에 대해서는 지금까지와 마찬가지로 12nm 세대에서도 TSMC에 제조를 위탁할 방침이다. TSMC는 구마모토(熊本)공장에서 2027년에 12nm 세대 라인을 가동시킬 예정이며, SSS는 구마모토공장의 운영 회사에 출자하고 있다. 하지만, “어디서 양산할지에 대해서는 TSMC의 결정에 맡길 것이다”(다카노 CFO)라고 언급. 구마모토공장 이용에 관해 확언을 피했다.
또한, 소니그룹으로부터 분리(스핀오프)할지 여부에 대해 묻는 기자의 질문에 사시다 CEO는 “어디까지나 억측일 뿐, 검토하고 있지 않다”라고 답했다. “팹라이트를 포함한 시책을 추진하여 목표를 달성해 인정 받는 CEO로 거듭나겠다”라고 사시다 CEO는 말한다.
-- 차량용 이미지센서 점유율 확대를 목표로 --
모바일에 이어서 사업의 기둥으로 성장하고 있는 것이 센싱 용도이다. 센싱 용도에는 차량용 이미지센서도 포함된다. SSS는 이 차량용 이미지센서의 점유율도 순조롭게 늘리고 있다. 차내용을 제외한 200만 화소 이상의 차량용 이미지센서 시장에서 SSS의 금액 베이스 점유율은 2025년 3월기에 37%로, 전년 동기 대비 2포인트 성장했다. 2027년 3월기에는 43%까지 늘리는 것을 목표로 하고 있다고 한다.
차량용 센서에서는 자동차 업체 상위 20개 사 중, “2027년 3월기까지 90%의 기업들과 거래가 성사될 전망이 보이고 있다”(사시다 CEO)라고 한다. SSS는 향후, 차량용 센서의 다기능화가 가속화될 것으로 전망하고 있다. 첨단운전자보조시스템(ADAS)과 자율주행기능 탑재가 진행되고 있기 때문이다. “현재는 평균 3.5개이지만, 2030년에는 평균 6.5개가 탑재될 것으로 예상된다”(사시다 CEO)라고 한다. 다기능화에 따른 수주 증가를 통해 차량용 센서 사업의 흑자화에 박차를 가해나갈 것이라고 한다.
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