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삼성전자가 CMOS 이미지센서(CIS) 시장점유율을 대폭 끌어올리며 이 시장 선두인 소니를 바짝 추격하고 있다. 동시에 완전 공핍형 실리콘-온-인슐레이터(Fully Depleted Silicon On Insulator, FD-SOI) 기술을 접목, 향후 D램 적층을 이뤄 CIS 경쟁력을 한층 강화한다는 계획이다. 원가절감은 물론 소니와의 차별화를 꾀해 애플과 같은 대형 거래선을 확보하겠다는 복안으로 풀이된다.

2일 업계에 따르면 삼성전자는 신형 CIS의 이미지 시그널 프로세서(ISP)에 FD-SOI 적용을 검토하는 것으로 전해졌다. 14나노 공정과 함께 D램 적층을 통해 초당 1000프레임 동영상 촬영 등 초고속 카메라 대응에 나선 상태여서 스마트 기기는 물론 자동차, 드론 등 다양한 응용분야를 고려한 결과로 보인다. FD-SOI는 기존 CMOS 반도체와 비교해 동작하는 전압이 낮아 전력소비량에서 우위를 가지고 생산공정을 줄일 수 이어 원가절감에 유리하다.

삼성전자 자체 조사 결과를 살피면, 지난해 전 세계 500만화소 이상 모바일폰 CIS 시장에서 삼성전자는 32%의 점유율을 기록했다. 중국은 43%에 달했다. 이는 전년 동기 대비 각각 9%p, 6%p 상승한 것이다. 모바일폰만 대상으로 했기 때문에 카메라, 태블릿, 자동차, 액션캠 등은 빠져 있다. 전체 CIS 시장점유율로는 2015년 기준으로 소니가 27%로 삼성전자(19%)를 앞서고 있다.

CIS에 신공정을 적용하는 이유는 소니를 따라잡기 위한 묘수 가운데 하나다. CIS는 크게 픽셀을 머금고 있는 센서, 그리고 이 센서로부터 나오는 신호 처리를 위한 ISP로 나눌 수 있다. 애플리케이션프로세서(AP)나 그래픽처리장치(GPU)와 달리 미세공정을 무조건 개선한다고 해서 성능이 높아지지 않는다. 아날로그적 요소가 많고 픽셀 구조, 재료, 판형, 암전류(dark current) 등 고려해야 할 요소가 많기 때문이다.

현재 ISP에서 삼성전자와 소니 모두 28나노 공정을 사용하고 있다. 위탁생산(파운드리)는 소니가 TSMC, 삼성전자는 자체적으로 해결한다. 국제반도체기술학회(ISSCC) 2017에서 소니는 40나노 IPS와 30나노 D램을 활용한 3단 적층 2000만화소 CIS를 공개한 바 있고 차기 아이폰 탑재가 유력하다. 글로벌파운드리(GF) 22나노 FD-SOI를 활용도 검토하고 있다.

결국 삼성전자가 애플과 같은 대형 거래선을 확보하면서 스마트폰 카메라 성능을 높이려면 신공정을 적극적으로 도입할 수밖에 없다.

한편 삼성전자는 D램을 생산하던 화성 11라인 생산설비 일부를 활용해 CIS를 양산할 계획이다. 더불어 ‘아이소셀’ CIS 브랜드를 ‘브라이트(Bright)’, ‘패스트(Fast)’, ‘슬림(Slim)’, ‘듀얼(Dual)’ 4가지로 나누는 등 사업 확대 의지를 적극적으로 내비치고 있다.

<이수환 기자>shulee@ddaily.co.kr