이미지센서 산업

이미지센서 산업의 개요

반도체 소자산업은 기능상 메모리반도체와 비메모리반도체(시스템반도체)로 구분할 수 있습니다.

메모리반도체는 크게 ROM(Read Only Memory, 한번 기록한 데이터를 빠른 속도로 읽을 수 있지만, 다시 기록할 수 없는 메모리)과 RAM(Random Access Memory, 기억된 정보를 읽어내기도 하고 다른 정보를 기억시킬 수도 있는 메모리)로 구분됩니다.

     

비 메모리반도체는 정보를 저장하는 용도로 사용되는 메모리반도체와는 달리 정보처리를 목적으로 제작된 반도체를 말하며 중앙처리장치(CPU), 멀티미디어 반도체, 주문형반도체(ASIC) 등이 있습니다.

[반도체 기능상 분류]
구 분	메모리반도체	비 메모리반도체
제품성격	- 생산기술 지향 - DRAM등 표준품 - 짧은 수명주기 - PC시장에 의존	- 설계기술 지향 - ASIC등 용도별 품목 다양성 - 시스템 및 소프트웨어와의 조화 - 기계의 전자화로 수용 다양
사업특성	- 소품종 다량생산 - 대규모 투자집중 추구 - 공정의 극한기술 극복 - 대기업형 사업구조	- 다품종 소량생산 - 제품의 칩세트화 구축 - 시스템부문의 경쟁력 제고 - 중소벤처기업형 사업구조
경쟁구조	- 선행기술개발, 시장선점 - 중단없는 설비투자 관건 - 참여업체 제한적	- 우수한 설계인력 및 IP 확복관건 - 경쟁 시스템과의 기능 경쟁 - 참여업체 다수 다양

세계반도체 시장 규모는 2012년 기준으로 3,250억달러로 매년 꾸준한 증가율을 보이고 있습니다. 그 내용을 보면 비메모리(시스템반도체)가 세계시장의 대부분(약 80%)을 차지하고 있습니다.

[세계 반도체 시장 규모 추이 및 전망]

(단위 : 십억달러)

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(출처) IHS iSupply Research, April 2012

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(출처) IC Insight

당사의 관련 산업분야인 CMOS 이미지센서는 비 메모리분야에 속해 있습니다. CMOS 이미지센서는 휴대폰카메라, 디지털카메라, 캠코더 등에서 영상을 구현해 내는 영상 촬상소자를 담당 하며, 아날로그 카메라에서의 Film 역할을 한다고 볼 수 있습니다.

이미지센서의 종류로는 신호를 읽는 방법에 따라 CCD (Charge Coupled Device/전하결합소자)와 CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor/상보성금속산화막반도체)의 두 가지로 나눌 수 있습니다.

CMOS 이미지센서와 CCD 이미지센서는 공통적으로 광을 받아들여 전기 신호로 전환하는 수광부를 가지고 있으며, CCD 이미지센서는 외부의 전기적 신호를 CCD를 통해 그대로 전달하며 마지막 부분에서 전압으로 변환시키는 반면, CMOS 이미지센서는 각 화소에서 전압으로 신호를 변환해 전송하는 차이가 있습니다.

[CCD, CMOS 구성도]
Interline Transfer CCD	CMOS Image
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(출처) 정보통신연구진흥원

또한 CMOS 이미지센서는 Standard CMOS 공정을 거의 그대로 사용하므로 1.5V~3.3V 범위의 단일 저전압 전원을 사용하는 반면, CCD 이미지센서의 경우 수광부에서 발생한 전자를 일렬로 연결된 MOS Capacitor를 통해 순차적으로 이동시켜야 하므로 다중 고전압 전원을 사용해야 한다는 차이점도 있습니다.

[CCD와 CMOS 이미지센서 특성 비교]

비교사항	CCD 이미지센서	CMOS 이미지센서
구 조	광전 변환 반도체와 전하 결합 소자로 구성	광전 변환 반도체와 CMOS 스위치로 구성
원 리	빛 에너지에 의해 발생된 전하를 축적 후 전송	빛 에너지에 의해 발생된 전하를 반도체 스위치로 읽어냄
Power	>50mV	30 ~ 100mV
Voltage	5V, -9V, 15V → 12V, 5V, -6V	5V, 3.3V
회로 집적도	나쁨	좋음
Noise	매우 좋음	나쁨 (노이즈 개선 회로 내장으로 보완)
Sensitivity	>25uV/e-	CCD > CMOS
장 점	*화질이 우수 *감도가 높음	*회로 집적도 높고 주변 IC의 원칩화 가능 *저소비전력(대략 CCD의 1/10) *가격이 저렴
단 점	*가격이 비쌈 *주변 회로가 복잡함 *주변 IC와 원칩화가 불가능	*노이즈가 많이 발생함 *감도가 낮음 *다이나믹 레인지가 좁음
활 용	*고품질 디지털 입력 기기에 주로 사용 *고화소 고품질 지향	*저품질 디지털 입력 기기에 주로 사용 *지속적인 기술 향상 이루어짐

(출처) 당사 내부 자료

CCD는 이미지 품질이 뛰어나 초기 디지털카메라 및 휴대폰카메라 시장의 대부분을 차지하였으나 CMOS의 저가, 저 소비전력, ISP one chip화 장점 및 지속적인 기술개발로 CCD대비 단점으로 여겨진 저조도 및 감도에서의 차이를 극복하여 현재는 카메라폰의 100%, 고화소의 DSLR 및 캠코더, 자동차전후방 카메라, Black Box, 방범용 감시카메라, 군사용, 의료용 카메라에까지 그 적용범위가 지속적으로 확대되고 있습니다.

[CCD/CMOS 매출 전망]

(단위 : 십억달러)

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(출처) Yole Developpement, October 2012

CMOS 이미지센서는 2017년 전체시장 이미지센서시장 대비 95%이상을 차지할 것으로 예측되고 있는 반면 CCD 이미지센서는 2010년 20%수준에서 2017년 약 15% 이상 감소한 비중인 5%미만을 차지할 것으로 예상되고 있습니다

(출처 : 옵토팩의 전자공시자료 2015년 5월 15일 사업보고서 발췌 )