이미지센서 개발에서 성능은 더욱 고도화되고 크기는 점차 소형화되고 있다. 2억 화소 이미지센서로 스펙은 향상되고 모듈 크기는 20% 가량 줄어 소위 ‘카툭튀(스마트폰에 카메라가 ‘툭’ 튀어나와 두드러져 보이는 것을 빗댄 말)’의 개선이 이뤄질 것으로 보인다. 

■ 삼성 아이소셀 HP3, 2억 화소·AF 향상·스마트 ISO

삼성전자는 업계 최소 크기인 0.56㎛(마이크로미터) 픽셀 2억개를 탑재한 이미지센서 '아이소셀(ISOCELL) HP3'를 23일 공개했다. 

지난해 삼성에서 초고화소 이미지센서 시장에 ‘아이소셀 HP1’을 공개해 2억 화소 이미지센서 시대에 포문을 열었다. 2억 화소에 더해 제품 스펙을 업그레이드해 스마트폰에 탑재되는 카메라에서 소위 ‘카툭튀’ 디자인도 개선될 것으로 전망된다. 

1/1.4 인치 규격의 삼성전자 '아이소셀 HP3'는 픽셀 크기를 기존 제품 대비 12% 줄인 0.56㎛로 설계돼, 모바일기기에 탑재할 카메라 모듈 크기를 최대 20%까지 줄일 수 있게 됐다.

또한 그간 아쉬움으로 지적 받던 AF성능은 상당 부분 개선·향상될 것으로 보인다. 이전 출시품인 ‘HP1’에서 더블 슈퍼 PD를 적용해 일부 픽셀에만 위상차 AF를 지원했다. 

반면, 이번에 출시된 ‘HP3’는 2억개 화소 전체를 활용하는 위상차 자동 초점 기술 '슈퍼 QPD (Quad Phase Detection)'가 적용됐다. 상하좌우의 위상차를 이용해 보다 빠르고 정확하게 초점을 잡을 수 있다. 또한, 이미지센서의 전 화소를 활용해 초점을 잡을 수 있어 이미지 전 영역에서 선명한 화질을 제공해 소비자들에게 향상된 디바이스 경험을 선사할 수 있을 것으로 전망된다.

또한 밝은 곳과 어두운 곳의 조도 차이가 큰 부분이 혼재된 상황에서는 노출 시간이 다른 프레임 3장을 합성해 깨끗하고 생생한 이미지를 제공하는 '스태거드 HDR (Staggered High Dynamic Range)' 기능도 지원한다.

'HP3'에 탑재된 '스마트 ISO 프로' 기술은 저감도(낮은 ISO) 이미지를 중감도(중간 ISO) 또는 고감도(높은 ISO) 이미지와 합성해 어두운 장면에서 보다 세밀한 표현이 가능하다. 이전까지 저감도와 고감도 이미지를 합성했던 것과 달리 중감도 이미지도 활용해 이미지 선명도를 높일 것으로 보인다.

조도 조건에 따라 4개 또는 16개의 인접 픽셀을 하나로 묶어 촬영하는 독자기술 '테트라 스퀘어드 픽셀 (Tetra2Pixel)'도 적용됐다. '테트라 스퀘어드 픽셀'은 저조도 환경에서 인접한 픽셀을 묶어 수광 면적을 4배, 16배로 확대해 보다 선명한 이미지를 제공한다.

임준서 삼성전자 시스템LSI사업부 부사장은 "삼성전자는 2019년 업계 최초로 1억화소 이미지센서 시대를 열었고, 지난해인 2021년 2억화소 이미지센서도 최초로 출시하는 등 초소형 픽셀 기술력을 통해 시장의 트렌드를 선도하고 있다"며 "이번 업계 최소 픽셀 크기의 'HP3' 신제품을 통해 사용자 경험 혁신을 지속해 나가겠다"고 말했다.

■ 치고 올라가는 삼성, 추격당하는 소니
이미지센서 시장은 약 207억달러(한화로 약 27조원) 수준이다. 시장조사업체 욜디벨롭먼트에 따르면 이미지센서 시장에서 모바일 매출이 약 70% 이상을 차지하며 2026년까지 284억달러(한화로 약 37조원) 규모로 성장할 것으로 전망했다.

이러한 가운데 삼성전자의 이미지센서 판매량은 늘고 있다. 시장조사기관 TSR에 따르면 이미지센서 시장에서 글로벌 매출 1위인 소니의 2021년 매출은 87억9,870만달러로 시장점유율 43%에 달할 것으로 추산된다. 이어 삼성전자가 19.7%, 옴니비전이 14.1%로 나란히 2위와 3위를 기록했다.

이미지센서 시장에서 삼성과 소니 간 점유율 격차는 크지만 전년대비 1.3%의 점유율 차이를 좁힌 것으로 나타나며 격차가 차츰 줄어 드는 모습이다. 특히 기술력 부분에선 삼성이 앞서는 부분도 많다.

삼성전자는 업계 최초 2억 화소를 구현한 데 이어 화소 크기 미세화에 있어서도 이번에 출시된 ‘HP3’에서 0.56 마이크로미터(㎛) 크기까지 구현하는 데 성공했다. 소니는 2019년 발표한 0.8마이크로미터 화소 크기에 머물러 있으며, 마찬가지로 같은 해 발표한 IMX686 센서의 6400만 화소 수가 최대 스펙이다.

업계 관계자는 “같은 이미지센서 시장에서 경쟁하고 있지만 삼성은 기술적으로 강점이 있으며 고화소 시장을 평정하는 방향으로 나아가고 있다”며 “최근 소니도 1억 화소 이미지센서를 출시하기 위해 개발 중에 있다는 얘기도 들리고 있다”고 말했다. 소니 IMX8 시리즈에서 1억 화소 스마트폰용 이미지센서를 개발 중이라는 소문이 업계 일부에서 돌고 있는 상황이다.

향후 고화소 이미지센서 시장은 높은 성장세가 예상되고 있기에 고화소 센서 시장 경쟁에 소니가 참전할 수도 있을 것으로 보인다. TSR에 따르면 5,000만 화소 이상 이미지센서는 2020년 기준 전체 이미지센서 시장에서 약 8%에 불과해 낮았지만 2025년에는 약 58%까지 증가할 것으로 예상했으며, 특히 1억 화수 이상에서는 약 11%까지 올라가 시장을 차지하는 비중이 증가할 것으로 전망했다.

업계에선 산업적인 측면에서 대형 디스플레이의 보급이 점차 증가하고 화질의 선명도를 요구하는 수요가 높아짐에 따라 고화소 이미지센서 분야 수요는 점점 높아질 수밖에 없다고 보고 있다.

한편 이재용 삼성전자 부회장은 유럽 출장을 마치고 귀국하면서 “첫 번째도 기술, 두 번째도 기술, 세 번째도 기술”이라며 기술 개발의 중요성을 강조했다.