진화하는 이미지센서, AI 기술로 더 똑똑해진다

기존 센서 대비 전력소모량 10배 개선...소니 이어 삼성도 준비?

이미지센서 시장 1위 소니가 지난해 인공지능을 더해 고화질 촬영이 가능한 이미지센서 기술 개발을 완료한 가운데 추격자 삼성전자가 비슷한 콘셉트의 기술을 공개해 관심이 모인다.

최창규 삼성전자 종합기술원 전무는 지난 3일부터 국제반도체장비재료협회(SEMI) 주최로 개최 중인 '세미콘코리아' 온라인 전시회에서 삼성전자가 개발한 AI 기반 이미지센서 특허 기술을 공개했다.

AI 기반 이미지센서는 픽셀(화소)과 회로 사이에 S램과 M램, 마이크로 신경망처리장치(μNPU)를 추가한 것이 특징이다. 이론상 기존 이미지센서와 비교해 전력소모량은 10배 이상 줄고, 이미지 데이터는 지연 없이 실시간으로 처리(제로 레이턴시)할 수 있다.

삼성전자가 지난달 출시한 3세대 1억800만 화소 이미지 센서 '아이소셀 HM3'. (사진=삼성전자)

최창규 전무는 "기존 이미지센서와 애플리케이션 프로세서(AP)를 구동할 때 발생하는 전력소비량은 150밀리와트에서 1.5와트에 달하지만, AI 기반 이미지센서와 AP를 구동할 때 생기는 전력소비량은 10~50밀리와트에 불과하다"며 "AI 기술을 통해 이전보다 더 빠른 시간 내에 이미지 데이터를 처리할 수 있는 것은 물론 즉각적인 데이터 처리로 인해 개인정보도 더욱 안전하게 보호할 수 있다"고 강조했다.

전자·부품 업계에서는 삼성전자(시스템LSI 사업부)가 비메모리 반도체 사업 육성 전략 중 하나로 이미지센서 기술의 경쟁력을 지속 강화해온 만큼 AI 기반 이미지센서를 상용화해 '갤럭시 시리즈'나 샤오미의 '미 시리즈' 등에 적용할 가능성에 주목하고 있다.

소니의 '인공지능 이미지센서'. (자료=소니)

부품 업계 한 관계자는 "스마트폰 시장의 고화소 멀티카메라 트렌드가 계속 강조되고 있는 만큼 고화소 촬영 성능에 기여할 수 있는 기술이 빠르게 적용될 것으로 예상된다"며 "최근 플래그십 제품에 적용되는 1억 화소급 고성능 카메라의 경우, 기존 이미지센서보다 픽셀수가 엄청나게 증가해 전력소모량이 늘어나 이를 개선하는 기술은 효과적일 것으로 보인다"고 전했다.

삼성전자는 올해 스마트폰 출하량 3억대를 목표로 예년보다 제품군을 더욱 확대하는 동시에 자사만의 차별화 포인트로 고성능·다기능 카메라를 내세울 전망이다.

이에 AI 기능을 더한 이미지센서를 통해 삼성전자가 이미지센서 시장 1위 소니와의 점유율 격차를 얼마나 줄일 수 있을지도 관심사다. 소니의 경우, 삼성전자보다 앞서 지난해 5월 AI 기술을 적용한 이미지센서 개발을 완료한 바 있다.

삼성전자 '갤럭시S21 울트라'. (사진=갤럭시언팩2021 영상 캡처)

최창규 전무는 "지난해 200억달러(약 22조원)를 돌파한 것으로 추산되는 CMOS 이미지센서 시장은 최근 스마트폰 시장의 멀티카메라 채용 트렌드에 따라 고해상도 구현을 위한 더 작은 픽셀 구현, 더 높은 전력효율을 제공하기 위한 기술 경쟁으로 이어지고 있다"며 "나아가 이미지센서에 AI 기술을 접목하기 위한 활동이 늘고 있고, 이로 인해 2026년에는 전체 AI 센서 시장규모는 1129억달러에 달할 것"이라고 전망했다.

한편, 시장조사업체 옴디아에 따르면 삼성전자는 지난해 이미지센서 시장에서 19.6%의 점유율로 시장 2위를, 소니는 49.8%의 점유율로 시장 1위를 기록했다.