이미지센서-기술발전 추이

[하늘동자]

　이미지 센서는 광자를 전자로 전환해 디스플레이로 표시하거나 저장장치에 저장할 수 있게 하는 반도체로서 고체 촬상소자(CCD:Charge Coupled Devices), 상보성 금속산화막 반도체(CMOS:Complementary Metal Oxide Semiconductor), 밀착형 이미지 센서(CIS:Contact Image Sensor) 등 세 종류가 있다. 또 이미지 센서는 기능의 특성에 따라 영역(area) 이미지 센서와 선형(linear) 이미지 센서로 나눌 수 있다. 이미지 센서의 적용부문은 각종 카메라, 캠코더에서 팩스, 의료기기 등에 이르기까지 광범위하다.
　작년의 경우 다른 기술분야 산업은 침체로 고전했지만 이미지 센서 시장은 지속적으로 성장해 거의 1억900만개가 판매됨으로써 12억달러 규모를 넘어섰다. 특히 CMOS 센서는 올해 들어 CCD 센서의 아성인 디지털 스틸 카메라 부문에 채용되기 시작했다. 여러 업체들이 130만화소(1.3메가화소)의 CMOS 센서를 출시함으로써 저성능 디지털 카메라 부문에서 CCD 센서를 대체해 나가고 있다.


　내년에는 2메가화소의 CMOS 센서가 출시돼 빠르게 성장하고 있는 디지털 스틸 카메라 부문에서 점유율을 확대할 것으로 예상된다. 그 뿐 아니라 CMOS는 두 번째로 큰 이미지 센서 수요처인 휴대전화 카메라 부문의 대부분을 차지할 것으로 보인다. CMOS 센서는 가격이 낮고 전력 소모가 적으며 집적도가 높아서 CCD 센서 보다 유리하다.
　하지만 기술적으로는 CCD센서가 더 우수해 고품위 디지털 스틸 카메라와 의료기기, 산업장비, 과학기기용 카메라 등에는 CMOS 센서보다 더 많이 채용될 것이다. 또 CCD 센서는 캠코더와 보안 카메라 부문에서도 지속적으로 채용될 것으로 보인다.
　반면 팩스, 스캐너, 다기능 사무용기기 등 선형 이미지 센서 수요 부문에서는 밀착형 이미지 센서(CIS)가 낮은 가격과 높은 집적도를 앞세워 CCD 센서의 경쟁상대로 떠올랐다. 선형 이미지 센서 부문에는 CMOS 센서도 앞으로 몇 년 안에 진출할 것으로 보인다.
　CCD센서는 지난 60년대 말경 처음 개발돼 주로 위성 관련 장치, 과학기재, 산업장비 등에 채용됐다. 이후 70년대 중반에 와서 팩스, 캠코더와 같은 상용기기에 채용되기 시작해 현재는 상용기기 및 가전제품에 널리 사용돼 이미지 센서 중에서 가장 큰 비중을 차지하고 있다.
　CCD 센서는 전하를 수집, 저장, 전송할 수 있는 몇 개의 화소로 구성돼 있다. CCD 센서는 금속 산화막 반도체(MOS:Metal Oxide Semiconductor)와 같은 방식으로 디자인하고 대부분의 CCD 센서 지원 칩은 CMOS 센서와 같은 방식으로 디자인하기 때문에 CCD 센서와 지원칩을 하나로 통합기가 어렵다. CCD센 서에는 영역형과 선형 등 두 가지 형태가 있는데 영역형은 캠코더, 디지털 카메라, 보안 카메라와 같은 2차원 이미지를 포착하는 장비에 사용하는 반면 선형은 팩스, 스캐너, 디지털 복사기와 같은 스캐닝 장비에 채용하고 있다.
　CMOS 센서는 CCD 센서보다 약간 늦은 약 30년 전에 개발됐으나 당시에는 경제적 또는 기술적인 가치가 없어서 지난 90년대 초까지 동면 상태에 있었다. 그러다가 90년대 초 스코틀랜드에 있는 VLSI 비전(Vision·현재 ST마이크로일렉트로닉스에 합병)이 저가 가전제품용 CMOS 이미지 센서를 출시했다.
　현재 CMOS 센서는 이미지 센서 부문에서 비중이 커지고 있다. CMOS는 마이크로프로세서나 메모리를 생산하는 것과 같은 기술로 생산된다. CCD센서가 수동적인 반면 CMOS 센서는 능동적이어서 각 화소에 있는 트랜지스터를 통해 전하를 읽어들인다.
　CIS는 별로 많이 이용되지 않는 선형 센서로서 저해상도 스캐닝 장치에 주로 채용되고 있다. CIS는 CMOS 센서와 같은 기술을 사용해 생산하지만 CMOS 센서처럼 칩 패키지 형태가 아니라 모듈 형태로 판매되고 있고 대부분의 CMOS 센서 업체들이 CIS는 생산하지 않기 때문에 여기에서는 CMOS 센서로 간주하지 않았다. 이 센서는 CCD 센서보다 해상도가 낮기 때문에 팩스, 저품위 스캐너와 같은 저해상도 제품에 사용되고 있다.
　CCD, CMOS, CIS 등 이미지 센서 전체 매출 규모는 올해 13억8635만달러에서 오는 2004년 15억7575만달러, 2006년에는 15억6669만달러로 성장할 것으로 예상된다.
　주요 CCD 센서 업체는 미국의 달사(DALSA)·이스트먼코닥(Eastman Kodak)·레이시온(Raytheon), 일본의 후지·마쓰시타·NEC·산요·샤프·소니·도시바, 한국의 LG와 삼성 등이다. 또 CMOS 센서의 주요 업체는 미국의 애질런트테크놀로지스(Agilent Technologies)·크론텔(Chrontel), 달사·포베온(Foveon)·IC미디어·마이크론(Micron)·모토로라·옴니비전테크놀로지스(OnmiVision Technologies)·픽토스(Pictos)·픽심(Pixim)·조란(Zoran) 등과 일본의 캐논·후지쯔·도시바, 유럽의 IMS· ST마이크로일렉트로닉스(Microelectronics), 아시아의 하이닉스·일렉비전(ElecVision) 등이다.