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반도체 이해하기13(CIS Imager sensor 이해하기)

by 이준빠빠-! 2023. 3. 11.

CIS Imager sensor 란?

이미지 센서

CIS(CMOS Image Sensor)는 CIS(CMOS Image Sensor)는 빛을 전기 신호로 변환하는 일종의 이미지 센서입니다. 빛을 포착하여 처리 및 저장할 수 있는 디지털 신호로 변환하는 감광성 픽셀 어레이로 구성됩니다.CIS 이미저는 일반적으로 스마트폰, 카메라, 자동차, 보안 시스템 및 산업용 애플리케이션을 포함한 광범위한 애플리케이션에서 사용됩니다. 저전력 소모, 고감도, 저 노이즈 성능 등 다른 유형의 이미지 센서에 비해 몇 가지 장점이 있습니다.CIS 이미저는 CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) 기술을 사용하여 단일 칩에 다른 전자 부품과 통합할 수 있습니다. 이러한 통합은 콤팩트하고 비용 효율적인 솔루션을 제공하므로 CIS 이미저는 스마트폰 및 태블릿과 같은 휴대용 장치에 사용하기에 이상적입니다. 여러 유형의 CIS 이미저를 사용할 수 있으며 각각 고유한 기능과 응용 프로그램이 있습니다. 롤링 셔터 CIS 이미저는 가장 널리 사용되는 유형인 반면 글로벌 셔터 CIS 이미저는 산업 및 자동차 응용 분야에서 일반적으로 사용됩니다. BSI(Backside-illumination) CIS 이미저는 저조도 이미징 응용 분야에서 점점 인기를 얻고 있는 반면 ToF(Time-of-Flight) CIS 이미저는 3D 이미징 및 거리 측정 응용 분야에서 사용됩니다. 전반적으로 CIS 이미저는 최신 디지털 이미징 시스템의 중요한 구성 요소이며 이미징 기술이 계속 발전함에 따라 수요가 계속 높아질 것으로 예상됩니다.

이미지센스 구조

이미지 센서는 일반적으로 직사각형 그리드 패턴으로 배열된 수백만 개의 작은 포토다이오드로 구성됩니다. 각 포토다이오드는 광자(빛)를 전자(전하)로 변환하는 작고 빛에 민감한 장치입니다. 이러한 포토다이오드의 크기와 수는 이미지 센서의 해상도를 결정하며 고해상도 센서에는 더 많고 더 작은 포토다이오드가 있습니다. 포토다이오드는 일반적으로 특정 조건에서 전기를 전도할 수 있는 반도체 재료인 실리콘으로 만들어집니다. 각 포토다이오드는 광자에 의해 생성된 전하의 전도체 역할을 하는 얇은 금속층으로 덮여 있습니다. 포토다이오드 앞에는 일반적으로 빨간색, 녹색 및 파란색의 작은 컬러 필터로 구성된 컬러 필터 어레이(CFA)가 있습니다. 이러한 필터를 통해 다양한 파장의 빛이 다양한 포토다이오드에 도달할 수 있으므로 센서가 색상 정보를 캡처할 수 있습니다. 필터의 배열은 제조업체와 센서 유형에 따라 다르지만 일반적으로 각 포토다이오드가 한 가지 색상의 빛만 받을 수 있도록 반복 패턴으로 배열됩니다. 포토다이오드 뒷면에는 광자가 생성한 전하를 읽는 회로가 있습니다. 이 회로는 전하를 디지털 신호로 변환한 다음 장치의 이미지 프로세서에서 처리하여 디지털 이미지를 생성합니다.

이미지센서 마켓

CIS(CMOS 이미지 센서) 시장은 여러 주요 업체가 참여하는 경쟁 산업입니다. 시장 조사 기관인 Yole Développement의 CIS Quarterly Market Monitor에 따르면 2021년 4분기 기준 Sony, Samsung 및 OmniVision은 시장 점유율 측면에서 상위 3개 CIS 제조업체입니다. Sony는 CIS 시장에서 약 40%의 시장 점유율을 차지하는 최대 플레이어입니다. Sony는 스마트폰, 카메라 및 기타 이미징 장치에 사용되는 고품질 센서로 유명합니다. 삼성은 CIS 시장에서 약 25%의 시장점유율로 2위 업체다. 삼성은 자체 스마트폰 및 다른 제조업체용 센서를 생산합니다. OmniVision은 CIS 시장에서 약 13%의 시장 점유율로 세 번째로 큰 업체입니다. OmniVision은 저조도 조건에서 고품질 이미징을 가능하게 하는 RGB-IR 센서를 비롯한 혁신적인 센서로 유명합니다. CIS 시장의 다른 업체로는 ON Semiconductor, STMicroelectronics 및 Himax Technologies가 있습니다. CIS 시장은 스마트폰, 자동차, 보안 및 기타 애플리케이션에서 고품질 이미징에 대한 수요가 증가함에 따라 향후 몇 년 동안 계속 성장할 것으로 예상됩니다. 3D 이미징 및 ToF(Time-of-Flight) 센서와 같은 새로운 기술의 개발도 업계의 성장과 혁신을 주도할 것으로 예상됩니다.

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