'세계 1위' 日 소니 제치나…삼성전자, 자신감 내비친 이유 [황정수의 반도체 이슈 짚어보기]

현재 이미지센서 세계 2위
1위 日 소니 추격 속도전
2억화소 센서 최초 개발
중국 샤오미 등에 납품
전기차, 자율주행차 납품 확대
"인간의 눈 능가하는 6억화소 개발"

삼성전자와 일본 소니 간 이미지센서 점유율 격차가 좁혀졌다. 이미지센서는 빛을 디지털 신호로 바꿔주는 시스템반도체다. 카메라의 눈 역할을 한다.

일본 소니와 점유율 격차 14%P로 좁혀

삼성전자에서 반도체 설계를 전문으로 하는 시스템LSI사업부는 '아이소셀'이란 브랜드의 이미지센서를 개발, 판매한다. 스마트폰용 이미지센서가 주력 제품이다. 시장조사업체 스트래티지애널리틱스에 따르면 올 상반기 삼성전자의 이미지센서 시장점유율은 30%로 1위 일본 소니(44%)에 이어 2위를 차지했다. 점유율 격차는 14%포인트(p)로 지난해 같은 기간 격차(17%P)보다 좁혀졌다.

소니는 애플 아이폰, 삼성전자 시스템LSI사업부는 갤럭시 플래그십 제품에 주로 납품한다. 샤오미, 비보, 오포 등 중국 스마트폰업체의 채택 여부가 점유율 확대의 열쇠가 되고 있다.

삼성전자는 세계 최고 수준의 해상도를 갖춘 이미지센서를 계속 시장에 선보이고 있다. 올 상반기 공개한 '2억화소' 이미지센서 '아이소셀 HP3'가 대표적이다. 화소가 많을수록 대상을 실제와 가깝게 나타낼 수 있는 것으로 알려졌다.

2억화소 센서 샤오미 프리미엄 스마트폰에 납품

이 제품은 샤오미가 최근 공개한 프리미엄 스마트폰 '샤오미 12T 프로', '레드미(홍미) 노트 12 프로+'와 '레드미 노트 12 익스플로러 에디션'에 탑재된다. 삼성전자가 내년 공개할 갤럭시 S23 울트라에도 2억화소 이미지센서가 들어갈 것으로 전망된다.

소니와 삼성전자는 이미지센서를 안정적인 양산하기 위한 경쟁을 벌이고 있다. 소니는 TSMC와 손잡았다. TSMC는 일본 정부의 자금 지원(약 5000억엔)을 받아 구마모토현에 22~28nm(나노미터, 1nm=10억분의 1m) 공정을 갖춘 파운드리공장을 짓고 있다. 이곳에선 소니의 이미지센서가 생산될 것으로 예상된다.

삼성전자는 자사 파운드리사업부 외에 세계 3위 파운드리 업체 대만 UMC에도 이미지센서 위탁 생산을 맡긴다. 외주 생산 업체를 늘릴 계획을 갖고 있다. 삼성전자는 최근 열린 3분기 실적설명회에서 "플래그십 스마트폰에 들어가는 2억 화소 제품의 원활한 공급을 위해 여러 파운드리 업체와 협력할 것"이라고 설명했다.

"삼성에 '기술적 한계'는 좋은 동기 부여"..."6억 화소 센서 개발할 것"

삼성전자의 최종 목표는 사람의 눈을 능가하는 '6억화소' 이미지센서 개발이다. 시스템LSI사업부를 이끄는 박용인 사장은 2020년 시스템LSI사업부 센서사업팀장(부사장) 시절 자사 뉴스룸에 이미지센서의 미래에 대한 글을 기고했다.

당시 박 사장은 고화소 센서 개발의 기술적 어려움을 먼저 설명했다. '6억화소 이미지센서를 만들기 위해선 픽셀(디지털 이미지의 최소 단위) 숫자만 늘리면 될 것'이라고 생각할 수 있는데 '그렇지 않다'는 것이다. 그는 "픽셀 숫자가 늘면 이미지센서가 너무 커지고 두꺼워져, ‘카툭튀’를 넘어 카메라 렌즈 부분이 손잡이처럼 커질 것"이라며 "슬림한 스마트폰 외관을 유지하면서 카메라 해상도를 높이려면 이미지 센서의 픽셀은 훨씬 더 작아져야 한다"고 설명했다.

그래도 문제가 생긴다. 픽셀이 작아지면 빛을 받아들이는 면적이 줄어 성능이 떨어질 수 있다는 것이다. 그는 "픽셀의 크기를 줄이면서도 성능은 유지하는 것이 이미지센서 기술의 관건"이라며 "삼성전자 엔지니어에게 ‘기술적 한계’란 좋은 동기부여이자, 넘어서야 할 숙명"이라고 밝혔다.

이미지센서 시장은 계속 커질 전망이다. IT전문매체 지디넷에 따르면 박 사장은 지난 27일 서울 강남구 삼성동에서 열린 '반도체의 날' 기념식에서 "전기차와 자율주행차 핵심은 카메라"라며 "삼성전자는 카메라에 강하고 다른 회사가 흉내 내지 못할 정도로 해상도 높은 카메라용 제품을 양산하고 있다"고 말했다. 또 "이미지 센서로 많은 부분을 준비하고 있다"며 "냄새를 맡는 후각, 맛을 느끼는 미각 등 다양한 센서 개발도 준비하고 있다"고 설명했다.

황정수 기자 hjs@hankyung.com

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