CCD와 CMOS 란?

<A name=7></A>CCD와 CMOS 실제로 대부분의 마이크로프로세서와 메모리 칩들은 빛에너지에 의해 메모리 셀의 값이 바뀔 수 있는 어느 정도의 감광성을 지니고 있다 그래서 일반적으로 칩의 보호목적도 있지만 차광을 위해 검정색 플라스틱이나 세라믹 등의 절연물질로 봉합을 한다. 디지털 카메라에는 여러 가지 CCD와 CMOS가 사용된다. 이들은 작동원리와 기본방식에 있어서는 비슷하나 화상정보를 기록하는 방법이 다양하다. CCD는 각 포토다이오드에서 생성된 전하들이 각각 연속적으로 하나씩 변조기로 전송되어 전기신호로 바뀌어 지고 이 신호가 전기회로에서 해독되어 영상이 합성되는 방식이다. 많은 디지털카메라 메이커들이 채택하고 있는 방식이며 기술연구가 활발한 분야이다. 일반적으로 Image Sensor는 크게 CCD Image Sensor와 CMOS Image Sensor로 나눌 수 있으며 기타 특수용도로 사용되는 IR Sensor 등도 있지만 일반적인 디지털 카메라용으로는 앞의 두 가지가 주로 쓰인다. CMOS의 정확한 표현으로는 CIS (CMOS Image Sensor) 이며 Contact Image Sensor라고도 한다. CMOS는 ‘Complementary Metal Oxide Semiconductor’의 약자로 CMOS 공정을 적용한 device를 총칭 하는 것이다. 따라서 “CCD”와 “CIS”로 구분하는 것이 더 합당하다. CCD는 디지털카메라용 촬상소자로 많은 가능성을 제시하면서 발전을 해왔다. 감도, 노이즈 등과 관련한 재현 화질의 문제와 생산성에서 CMOS에 비해 우월했으며 오랜 기간동안 디지털비디오 카메라에 CCD방식을 채택하면서 쌓아온 기술력을 기반으로 많은 디지털카메라 개발업체들이 오늘날 대부분의 정사진용 디지털카메라에 채택하고 있는 방식이다. CMOS는 CCD와 구조적으로 차이점이 있는데 전하를 전기신호로 바꾸어 주는 변조기가 포토다이오드마다 각각 하나씩 부착되어 각 센서조각이 독립적으로 작동하는 구조로 되어 있다. 따라서 해독 속도가 빨라지는 장점과 필요 부분만의 데이터를 선택적으로 해독을 할 수가 있다. 이를 우리는 XY어드레스구조라 한다.   이러한 여러 가지 특징들 때문에 CMOS는 영상기록용 뿐만 아니라 노출계나 자동초점용 센서로도 이용되고 있다. 또한 CCD센서는 전하를 보낼 때 일반 반도체에서는 사용하지 않는 2~5W정도의 여러 가지 특수 고전압의 전력을 필요로 하기 때문에 촬영한 영상의 처리 기능을 맡고 있는 주변 칩과 같은 실리콘 웨이퍼 상에 부착할 수 없지만 CMOS센서는 일반 반도체의 소비전력과 같이 CCD의 1/4~1/10 수준인 20~50mW 정도면 가능하고 또한 한 가지 전압만 사용하며 다양한 전압을 제어하는 IC도 필요 없기 때문에 주변의 신호처리회로와 함께 한 장의 실리콘 웨이퍼 상에 놓을 수 있어 시스템 전체를 소형화(주변회로와의 통합) 할 수 있다는 장점도 가지고 있다.  CCD를 사용하는 디지털 카메라 칩셋의 경우는 각기 다른 전압을 사용하는 6개의 칩들로 이루어져 있는 모습을 볼 수 있다. 그러나 CMOS Image Sensor는 단일화된 저전력을 사용하므로 Vertical Driver, Timing Generator, CDS/AGC/ADC, MICOM 및 EEPROM, Digital Signal Processor등을 하나의 칩에 집적할 수 있어 칩셋의 구조를 단순화하고 처리과정을 집약하여 생산성과 경제성을 높일 수 있는 장점을 지니는 방식이다.