삼성전자, 소니에 도전 '아이소셀 비전' 센서 공개... XR·로봇 공략

원칩 iToF 센서·글로벌 셔터 센서 2종 고객사에 샘플 공급

삼성전자가 모바일, 로봇, XR(확장현실) 등 첨단 콘텐츠 플랫폼 시장을 겨냥한 차세대 이미지센서 '아이소셀 비전' 2종을 공개했다. 그동안 모바일용 센서에 주력하던 삼성전자가 첨단 미래산업으로 분야를 확대하면서 산업용 이미지센서 시장 1위인 소니와 맞대결에 나선다는 점에서 주목된다. 

삼성전자의 차세대 제품은 ▲간접 비행시간측정센서(indirect Time of Flight, iToF) '아이소셀 비전 63D'과 ▲글로벌 셔터 센서 '아이소셀 비전 931' 2종이다. 삼성전자는 현재 두 제품의 샘플을 고객사에 공급했다.

삼성전자, 아이소셀 비전 63D (사진=삼성전자)

■ iToF 센서 '아이소셀 비전 63D'...로봇·XR·안면인증 활용

삼성전자는 2020년 11월 모바일 시장을 겨냥한 ToF 센서 '아이소셀 비전 33D'을 처음으로 출시한 이후 약 3년 만에 ToF 센서 적용 영역을 넓혀 '아이소셀 비전 63D'를 공개한다.

'아이소셀 비전 63D'는 빛의 파장을 감지해 사물의 3차원 입체 정보를 측정하는 간접 비행시간측정센서로, 박쥐가 음파를 활용하여 주변을 탐지하는 것과 유사한 원리로 거리를 측정한다. 음파 대신 발광된 빛 파장과 피사체에 반사되어 돌아온 파장의 위상차로 거리를 빠르고 정확하게 계산해 사물의 3차원 입체 정보를 파악한다.

이를 통해 '아이소셀 비전 63D'는 서빙·물류 로봇, XR 기기, 안면인증 등 여러 첨단 응용처의 주요 제품으로 활용될 예정이다.

이번 제품은 업계 최초 원칩 iToF 센서로 사물의 심도(Depth) 연산에 최적화된 이미지 신호처리 프로세서(ISP)가 내장돼 애플리케이션 프로세서(AP) 지원 없이 뎁스 맵(Depth Map) 촬영이 가능하다. 또한 전작인 '아이소셀 비전 33D' 대비 시스템 전력 소모량을 최대 40%까지 줄였다. 뎁스 맵은 관찰 시점에서 사물과의 거리와 관련된 정보를 담은 이미지로 3차원 입체 정보를 제공하는 기능이다.

'아이소셀 비전 63D'는 iToF 센서 기능 구현에 최적화된 QVGA 해상도의 이미지를 초당 60 프레임의 속도로 처리한다. QVGA는 320x240 픽셀 해상도에 iToF 센서의 3차원 입체 이미지 출력에 최적화된 해상도 규격을 뜻한다.

삼성전자는 픽셀의 광원 흡수율을 높이는 후방산란 기술(BST)을 통해 적외선 기준 940nm(나노미터)에서 업계 최고 수준인 38%의 양자효율을 구현했다. 이를 통해 모션 블러를 최소화해 선명한 이미지를 제공한다.

또한, 높은 해상도를 제공하는 면광원 모드는 물론 원거리 측정이 가능한 점광원 모드를 동시에 지원해 최대 측정 가능 거리를 전작의 5미터에서 10미터까지 2배 확장했다. 주변 상황을 빠르고 정확하게 인식해 이동해야 하는 주행·서비스 로봇 등에 필수적이다.

이 외에도 '아이소셀 비전 63D'는 업계 최소 크기의 3.5㎛(마이크로미터) 픽셀 적용으로 VGA(640x480) 해상도를 1/6.4인치 옵티컬 포맷 크기에 구현해 휴대 또는 착용이 가능한 소형 기기에 최적화됐다.

■ 글로벌 셔터 센서 '아이소셀 비전 931'...XR·모션 트래킹 게임·드론에 활용

'아이소셀 비전 931'은  기존 고해상도 카메라용 이미지센서의 롤링 셔터 방식이 아닌, 사람의 눈처럼 모든 픽셀을 동시에 빛에 노출해 촬영하는 글로벌 셔터 센서다.

이를 통해, 빠르게 움직이는 물체도 선명하고 왜곡 없이 촬영할 수 있어 XR, 모션 트래킹 게임, 로봇, 드론 등 신속성과 정확도가 중요한 분야에 활용된다.

특히 '아이소셀 비전 931'은 1대1 비율의 해상도(640 x 640)를 지원해 XR 기기와 같은 머리 장착형 디스플레이 기기에서 홍채인식뿐만 아니라 시선추적, 얼굴 표정, 손동작과 같은 미세한 움직임을 인식하는데 최적화됐다.

삼성전자, 아이소셀 비전 931 (사진=삼성전자)

또한 후방산란기술과 픽셀 사이에 절연부를 형성하는 FDTI(Front Deep Trench Isolation) 공법을 적용해 850nm적외선에서 업계 최고 수준인 60%의 양자효율을 구현했다.

이 밖에도 멀티드롭 기능을 통해 하나의 데이터 선으로 최대 4대의 카메라까지 동시에 연결해 기기 제조사가 보다 쉽게 제품을 설계할 수 있도록 지원한다. 멀티드롭은 촬영된 이미지가 전달되는 데이터 선을 여러 센서가 동시에 공유하는 기술이다.

이해창 삼성전자 시스템LSI사업부 차세대센서 개발팀  부사장은 "'아이소셀 비전 63D'와 '아이소셀 비전 931'에는 삼성전자의 차별화된 차세대 이미지센서 기술과 노하우가 모두 집약됐다"며 "삼성전자는 iToF 센서, 글로벌 셔터 센서 등 '아이소셀 비전' 라인업을 바탕으로 빠르게 성장하는 차세대 이미지센서 시장을 주도할 계획"이라고 밝혔다.

시장조사업체 모도인텔리전스에 따르면 ToF 센서 시장은 올해 45억6천만 달러에서 2028년까지 연평균 12.9% 성장해 2028년 83억6천만 달러를 기록할 것으로 전망된다.