메타 광학을 최초로 상용화한 기업인 메타렌즈(Metalenz)와 다양한 전자 애플리케이션과 고객들을 지원하는 세계적인 반도체 회사인 ST마이크로일렉트로닉스(STMicroelectronics, 이하 ST)는 최근 ST가 출시한 VL53L8 dToF(direct Time-of-Flight) 센서를 통해 양사의 파트너십을 기반으로 개발된 메타 광학 디바이스가 시장에 소개될 것으로 예상된다고 밝혔다. 이 디바이스는 2021년 6월에 발표됐다.

미국 하버드대에서 최초 개발한 메타렌즈의 메타 광학 기술은 복잡한 기존 다중요소 렌즈를 대체하며, 3D 센싱 모듈 분야의 선도 공급업체인 ST의 ToF 모듈에 단일 메타 광학을 내장해 다양한 추가 기능을 지원할 수 있다. 이러한 모듈에 메타렌즈 기술이 도입됨으로써 수많은 컨슈머, 자동차, 산업용 애플리케이션에 성능, 전력, 크기, 비용상의 이점을 제공하게 된다. 메타표면 기술을 상용화해 컨슈머 기기에 적용한 것은 이번이 최초이다.

기존 몰딩 방식의 곡면 렌즈와 달리 메타렌즈의 새로운 광학장치는 완전 평면형이다. 이 평면 메타표면 광학장치는 현재 ST의 반도체 프론트엔드(Front-End) 팹에서 다른 전자장치와 함께 최초로 실리콘 웨이퍼상에 제조되고 있다. 메타 광학은 공간을 덜 차지하면서도 더 많은 빛을 모으고, 단일 레이어로 여러 기능을 제공하는 것은 물론, 스마트폰 및 기타 장치에서 새로운 형태의 센싱 기능을 구현해준다. 메타렌즈의 평면 렌즈 기술은 스마트폰, 드론, 로봇, 차량과 같은 애플리케이션에 제공되는 ST의 플라이트센스(FlightSense™) ToF 모듈에 사용됐던 기존 특정 광학장치를 대체한다. ST는 현재까지 17억개 이상의 모듈을 판매했다.

메타렌즈의 공동 설립자이자 CEO인 롭 데블린(Rob Devlin)은 “메타렌즈는 10년 이상의 기초 연구를 통해 이러한 성과를 거두게 됐다. 메타 광학 기술의 시장 진입으로 상업적으로 이용가능한 최초의 메타표면 기술이라는 이정표를 기록하게 됐다”며, “ST의 기술, 제조 전문성, 글로벌 역량을 통해 수백만 명의 소비자들에게 다가갈 수 있었다. 이 플랫폼 기술의 첫 번째 애플리케이션을 비롯해 여러 성과를 거두고 있으며, 현재 독보적 기능을 갖춘 전체 시스템을 설계 중이다. 메타 광학은 모바일 폼팩터에서 경쟁력 있는 비용으로 흥미로운 신규 시장과 새로운 센싱 기능을 실현할 수 있다”고 밝혔다.

ST는 빛의 속도를 이용해 근접도를 정확하게 계산하는 ToF 센싱 기술 분야를 이끄는 선도적 혁신기업이다. 이 센서는 299,792,458 meters/sec의 속도로 이동하는 광자가 표면에 반사돼 돌아오는 시간을 정확하게 측정한다. ST의 기술은 최초의 ToF 센서에서부터 스마트폰 카메라의 자동초점 기능을 혁신하고, 존재유무 감지 및 제스처 인식을 통해 모바일 및 컴퓨팅 애플리케이션의 보안과 전력 효율성을 향상시키는 데 기여했다.

ST 수석 부사장이자 이미징 서브그룹 사업본부장인 에릭 오세다(Eric Aussedat)는 “ST의 첨단 제조능력과 ToF 기술을 완벽하게 보완하는 메타렌즈의 획기적인 메타표면 광학 기술을 내장한 제품을 출시하게 됐다. 이로써 매우 큰 전력 효율성, 광학 성능, 모듈 크기 최적화를 실현해 컨슈머, 산업 및 자동차 시장 전반에 걸쳐 혜택을 제공할 수 있다”며, “초기에는 근적외선 파장을 이용하는 애플리케이션, 특히 3D 센싱을 대상으로 메타렌즈와 함께 개발한 ST의 제품은 안면 인증, 카메라 지원, 컨슈머 라이다(LiDAR), AR/VR과 같이 심도 매핑이 필요한 애플리케이션에 매우 적합하다”고 말했다.

메타렌즈 IP와 ST 제조기술에 기반한 파트너십은 전자칩 산업의 엄청난 정확도와 정밀도를 통해 매우 정확하고 안정적인 메타 광학을 구현함으로써, 매우 높은 품질과 비용 효율적인 대규모 제조가 결합된 완전히 새로운 방식의 렌즈를 만들게 됐다.