삼성전자가 업계 최초로 기존 CMOS 이미지 센서의 성능한계를 뛰어넘는 차세대 신기술 '아이소셀(ISOCELL)' 개발에 성공했다.

'아이소셀'이란 CMOS 이미지 센서를 구성하는 화소에 모이는 빛을 최대한 활용할 수 있도록 센서의 구조를 혁신적으로 변화시킨 기술이다. CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서는 카메라 렌즈를 통해 들어오는 빛을 전기신호(Digital)로 전환하는 반도체로, 집적도가 높고 전력 소비량이 적다는 장점으로 배터리 수명이 중요한 스마트기기 시장에서 인기가 높다.

일반적으로 이미지의 화질은 센서를 구성하는 각 화소(Pixel)에 모이는 빛의 양에 많은 영향을 받는다. 최근 CMOS 이미지 센서의 칩 크기는 작아지고 화소 수는 늘어나 화소의 크기가 계속 작아지고 있는데, 작은 화소일수록 충분한 빛을 흡수하기 어려워 CMOS 이미지 센서의 기술은 '수광율(이미지 센서가 빛을 받아들이는 정도)'을 높이는 방향으로 발전해 왔다.

기존의 이면조사형(BSI: Back Side Illumination) 센서는 '수광부(빛을 받아들이는 부분)'를 센서의 가장 윗 부분으로 옮겨 '수광율' 을 높여 왔으나 이 역시 화소의 크기가 계속 작아짐에 따라 최근 한계에 봉착했다. 

이번에 삼성전자가 개발한 '아이소셀'은 화소와 화소 사이에 절연부를 형성해 인접한 화소들을 서로 격리시키는 새로운 구조로, 각 화소에 들어온 빛이 주변 화소에 영향을 주는 '간섭현상'을 최소화해 빛의 손실을 줄인 것이 특징이다.

이에 '아이소셀'을 적용한 이미지 센서는 기존의 이면조사형 센서 대비 '수광면적'이 30% 가량 증가해 어두운 환경에서도 보다 선명한 이미지를 구현하고 깨끗한 이미지를 얻을 수 있다. 수광면적(FWC, Full Well Capacity)은 센서 내 화소에서 빛을 받아들이는 부분으로, 면적이 증가할수록 수광율이 올라가 좋은 화질의 이미지 확보가 용이하다.

또한 기존 대비 '간섭현상'도 30% 이상 감소돼 이미지의 색상 재현성을 높였고, 센서의 두께를 줄여도 충분한 빛을 확보할 수 있어 슬림한 모듈을 만들 수 있다.

삼성전자 시스템LSI 마케팅팀 김태훈 상무는 "이번 아이소셀 기술은 기존 CMOS 이미지 센서의 한계를 극복한 혁신적인 기술" 이라며 "아이소셀 기술을 적용한 센서를 통해 더 높은 수준의 화질을 원하는 소비자들의 요구를 만족시켜 나갈 것" 이라고 말했다.

삼성전자는 올해 1월 '아이소셀' 기술에 대한 특허를 출원했으며 이를 적용한 1/4인치 800만화소 CMOS 이미지 센서 'S5K4H5YB'를 4분기부터 본격 생산한다.

현재 삼성전자는 모바일용 CMOS 이미지 센서 부문에서 5년 연속 업계 1위를 지키고 있으며 미러리스 카메라, 노트북 등 다양한 어플리케이션으로 사업영역을 확장하고 있는 가운데 차세대 '아이소셀' 기술 개발로 시장 리더십을 더욱 강화할 계획이다.