[이미지 센서] 삼성전자 CMOS 이미지 센서(CIS)

삼성전자 모바일 시장의 CMOS 이미지 센서(CIS) 기술에 대해 알아보자.

 

ISOCELL

ISOCELL,  아이오셀 이라 불리는 이 용어는 Pixel type의 하나 이다.

이외에 BSI, FSI 등이 있는 것이고 ISOCELL은 기본 BSI 타입에 단점을 개선한 새로운 삼성 전자만의 기술이 접목된 타입이다.

 

격리하다'라는 뜻의 'isolate'와 ‘세포’라는 뜻의 'cell'이 합쳐진 어원처럼 픽셀(pixel)의 각 테두리에 물리적인 벽을 형성해 픽셀 간 간섭 현상을 줄였는데요. 이를 통해 어두운 공간에서도 보다 깨끗하고 선명한 이미지를 얻을 수 있습니다.

 

한마디로 crosstalk을 줄였다.

 

BSI 타입을 사용했으며, BSI의 단점인 이웃간 픽셀의 색상 혼합을 픽셀 간 장벽을 만들어 해결했다.

하지만 이는 Quantum Efficiency나 Noise level에 영향을 줄 수 있다.

 

출처: www.samsungsemiconstory.com/611

 

 

ISOCELL HM3 - 갤럭시 S21 울트라 모델

 

2019년에는 1억 화소('아이소셀 HMX')로 센서를 개발했으며 현재 '아이소셀 HM3' 3세대 버전까지 나왔다.

1억 화소면 100MP여서 산업용 카메라에 쓰이는 현재 초고해상도 151MP와 거의 맞먹는 화소이다.

근데 151MP는 pixel size 3.76um라 전체 이미지 사이즈가 53mm x 40mm로 꽤 크다. (이걸 핸드폰 카메라에 넣으면 3개만 넣어도 핸드폰 뒷면 다 차지할 것.....)

 

주요 스펙은 

#Pixel size: 0.8um

#ISO 성능을 얼마나 최대치로 쓸 수 있나. #잔상 최소화

일명 스마트 ISO 프로로 터널의 출구와 같이 밝고 어두운 부분이 섞여 있는 환경에서 서로 다른 ISO(감도) 값으로 빛을 증폭하고 이를 합성하는 HDR(High Dynamic Range) 기술이다. 시간을 달리해 여러 번 촬영하는 기존 HDR 기술은 피사체의 움직임이 잔상으로 나타날 수 있는 반면 스마트 ISO 프로는 이미지 촬영 감도 차이를 이용해 잔상을 최소화한다. 

www.youtube.com/watch?v=TYdEHoPo6jA

 

#초점 검출 능력을 높여 야간에 또렷하게 촬영.

스마트 ISO 프로 모드에서는 기존 10비트(10억 7,000만 색상)보다 약 64배 이상 색 표현 범위를 넓힌 12비트(687억 색상)로 촬영하기 때문에 더 풍부한 색 표현이 가능하다. 이 기술은 어두운 환경에서도 기존보다 50% 빠르게 초점을 검출할 수 있어 또렷한 이미지를 촬영할 수 있다.

 

#노이즈 억제 기술

빛의 양에 따라 인접하는 9개 픽셀을 하나로 묶어 색 재현력을 높이고 노이즈 억제 기술도 추가해 기존 대비 최대 50%까지 감도를 높였다. 

 

출처: n.news.naver.com/article/011/0003856868?cds=news_edit

 

 

아래 TetraCell과 NonaCell 은 Chroma의 종류이다. 색상을 나타내는 기본의 RGB냐 혹은 color binning을 접목한 TetraCell 혹은  NonaCell이냐로 나누어진다.

 

 

TetraCell

#4개의 인접 픽셀을 하나로 묶음

한마디로 color binning 2x2를 하여 감도를 높이는 것이다.

 

NonaCell

#TetraCell의 한단계 업그레이드 버전

#9개의 인접 픽셀을 하나로 묶음

그래서 이건 color binning 3x3으로 하는 꼴이다.

 

 

하지만 앞으로의 삼성 전자 횡보는?

삼성전자는 이런 점을 고려해 1억 화소를 넘어 ‘2억 화소' 이미지센서를 추진하는 대신 카메라 초점기술을 기반으로 화질 개선을 모색하는 것으로 보인다.

 

그리고 그 중 하나는 저번 포스팅에서 언급한 '센서 시프트'이다.

rubber-tree.tistory.com/34

Image Stabilization, 손떨림방지의 방식들

 

출처: www.businesspost.co.kr/BP?command=article_view&num=227169

 

 

삼성전자 이미지 센서 - Product selector

일명 제품의 스펙 목록들 엿보기.

출처: www.samsung.com/semiconductor/image-sensor/mobile-image-sensor/

ISOCELL Mobile Image Sensor | Samsung Semiconductor

 

 

삼성 전자 - 이미지 센서 Line-up

 

출처: www.i-micronews.com/samsung-expands-advanced-0-7%CE%BCm-pixel-isocell-image-sensor-offerings-for-wider-mobile-applications/

 

산업용 카메라 해상도 라인업과 별반 다르지 않다...ㅎㅎ