[편집자주]피지컬 AI 시대 산업용 로보틱스를 비롯해 물류 자동화, 보안, 감시 시스템, 스마트홈, 지능형 교통 시스템 등에서 빠른 글로벌 셔터와 높은 감도, 고해상도, 저전력 특성의 첨단 이미지 센서 수요가 급증하고 있다. 이런 가운데 STMicroelectronics(ST마이크로일렉트로닉스)가 공급하는 5.1 메가픽셀 이미지 센서는 글로벌 셔터와 롤링 셔터를 동시에 지원해 다양한 조명 환경에서 최적의 성능을 제공하고, 밝고 어두운 환경 모두 고품질 이미지를 구현해 산업 및 보안, 스마트홈 시장에서 각광 받고 있다. 또한 12월9일 e4ds ee웨비나를 통해 ‘사람과 기계가 함께 보는 세상, 5.1MP 듀얼 셔터 이미지 센서’라는 주제로 웨비나를 진행할 예정이다. 이에 본지는 웨비나 발표를 진행하는 ST 남형돈 차장과 만나 5.1 메가픽셀 듀얼 모드 이미지 센서에 대해 들어보는 자리를 마련했다.
 

■ ST의 새로운 5.1 메가픽셀 이미징 솔루션 소개와 주목받는 이유에 대해 듣고 싶다

ST의 이미징 솔루션은 첨단 이미지 센서 기술을 바탕으로, 컴퓨터 비전과 사람의 시각 모두에 최적화된 혁신적인 제품을 제공한다.

특히 글로벌 셔터와 롤링 셔터를 동시에 지원하는 듀얼 모드 픽셀 기술을 통해, 다양한 조명 환경과 사용 사례에서 뛰어난 성능을 발휘한다.

더불어, 이미지 센서에 강력한 보안 기능을 통합해 신뢰성과 안전성을 확보했으며, 유연한 프로그래밍과 다양한 출력 옵션으로 고객 맞춤형 솔루션 개발을 지원한다.

이러한 기술적 우수성과 폭넓은 적용 가능성이 ST 이미징 솔루션이 주목받는 주요 이유라고 생각한다.

■ 어떤 솔루션(혹은 제품)을 소개하는지

이번에 소개하는 첨단 이미지 센서 시리즈는 5.1메가픽셀 해상도에 2.25마이크로미터(μm) 크기의 대형 픽셀을 갖추고 있으며, 글로벌 셔터(Global Shutter)와 롤링 셔터(Rolling Shutter)를 동시에 지원하는 혁신적인 듀얼 모드 픽셀 기술이 특징이다.

이 센서는 RGB와 근적외선(NIR) 픽셀을 동시에 내장하여 밝고 어두운 환경 및 다양한 조명 환경에서 모두 최적화된 고품질 이미지를 제공한다.

특히, RGB와 NIR 픽셀 각각에 대해 독립적이고 동시 노출 제어가 가능하며, 내장된 HDR 병합과 스마트 업스케일링 기능을 통해 낮은 노이즈 레벨과 높은 감도를 구현한다.

■ 주요 적용 애플리케이션은

주요 적용 분야로는 다음과 같다.

- 산업용 로보틱스 및 자동화 : 빠른 글로벌 셔터 기능과 높은 감도로 로봇 비전, 물류 창고 자동화, 산업 현장 모니터링에 활용된다.
- 보안 및 감시 시스템 : 고해상도와 뛰어난 저조도 성능을 바탕으로 출입 통제 및 실시간 감시 카메라에 최적화되어 있다.
- 스마트 홈 및 IoT 카메라 : 밝고 어두운 환경(예로, 낮과 밤)에서 모두 선명한 영상 제공은 물론 저전력 특성으로 스마트 홈 보안 및 IoT 디바이스에 적합하다.
- AR/VR 및 액션 카메라 : 고속 프레임률과 고품질 HDR 영상으로 증강현실, 가상현실, 액션 카메라 분야에서 뛰어난 사용자 경험을 지원한다.
- 지능형 교통 시스템(ITS) : 교통 흐름 모니터링과 스마트 시티 솔루션에도 활용되어 교통 안전과 효율성을 높인다.

■ 시장/업계의 주요 요건은 무엇이며, 이러한 요구사항들에 ST 제품/솔루션은 어떻게 충족하는지

1. 고감도 및 낮은 노이즈 레벨
다양한 조명 환경, 특히 저조도 및 야간에서도 선명하고 정확한 이미지를 제공해야 한다. 이 이미지 센서는 2.25마이크로미터(μm)의 대형 픽셀과 최적화된 BSI 구조로 저조도 환경에서도 선명하고 깨끗한 이미지를 제공한다.

2. 넓은 다이나믹 레인지(HDR)
밝은 부분과 어두운 부분이 공존하는 환경에서도 디테일을 놓치지 않는 폭넓은 명암 표현이 필수다. 본 이미지 센서는 100dB 이상의 넓은 레인지를 통해 다양한 조명 환경에 강한 성능을 제공한다.

3. 글로벌 셔터와 롤링 셔터의 유연한 듀얼 지원
빠른 움직임을 왜곡 없이 캡처할 수 있는 글로벌 셔터와, 낮은 노이즈의 고품질 영상을 제공하는 롤링 셔터를 상황에 맞게 활용할 수 있어야 한다. 해당 이미지 센서는 듀얼 센서가 탑재되어 있어 상황에 맞게 유연하게 글로벌 셔터 혹은 롤링 셔터를 사용할 수 있다.

4. RGB와 근적외선(NIR) 동시 지원 및 독립 노출 제어
낮/밤과 같이 밝고 어두운 다양한 조명 조건에 대응이 필요하며, 본 제품은 RGB와 NIR 픽셀을 동시에 활용할 수 있다.

5. 고속 프레임 속도 및 낮은 지연 시간
실시간 영상 처리와 빠른 반응이 필요한 애플리케이션에 적합하도록 본 이미지 센서는 높은 프레임 속도(최대 100fps)와 낮은 지연 시간을 지원한다.

6. 사이버 보안 및 신뢰성
해당 이미지 센서는 센서와 호스트 간의 상호 인증 및 영상 스트림 인증으로 보안성을 강화했다. 이를 통해 산업 규격을 충족하는 신뢰성 있는 시스템 구축이 가능하다.

7. 유연한 프로그래밍 및 다양한 출력 옵션
다양한 시스템 환경에 맞춰 센서 설정과 출력 포맷을 유연하게 조정할 수 있어야 하며, 표준 ISP와 호환성을 갖추는 것이 중요하다. 이 제품은 4개의 프로그래밍이 가능한 컨텍스트와 다양한 출력 포맷 지원으로 고객 맞춤형 시스템 설계를 지원한다.

8. 소형화 및 저전력 설계
제한된 공간과 배터리 환경에서도 효율적으로 작동할 수 있도록 소형화와 저전력 특성이 필수적이다. 이 제품은 컴팩트한 픽셀 및 다이 사이즈 설계를 통해 공간 제약적인 애플리케이션에 적합하며, 효율적인 전력 소비를 제공한다.

■ 경쟁사 제품(또는 기존 제품)과 비교할 때 어떠한 차별성이 있는지

1. 더 큰 픽셀 크기(2.25μm vs 1.998μm)
약 27% 더 큰 픽셀 크기로 감도가 향상되어 저조도 환경에서 뛰어난 성능을 발휘한다.

2. 글로벌 셔터와 롤링 셔터의 듀얼 모드 픽셀 지원
경쟁사 대부분이 롤링 셔터만 지원하는 반면, 이 제품은 두 셔터 모드를 모두 지원하여 조명 조건과 용도에 따라 최적의 셔터 방식을 선택할 수 있다.

3. 내장 HDR 병합 기능
센서 내에서 HDR 병합을 처리하여 호스트 프로세서의 부담을 줄이고, 고품질 HDR 영상을 안정적으로 제공한다. 경쟁사 제품은 이 기능이 없는 경우가 많아 별도의 후처리가 필요하다.

4. 독립적이고 동시 노출 제어가 가능한 RGB와 NIR 픽셀
RGB와 NIR 픽셀 각각에 대해 별도의 노출 설정이 가능하여 다양한 조명 조건에서도 최적화된 영상 품질을 구현한다.

5. 사이버 보안 기능 내장
경쟁사 제품과 비교하여 강력한 보안 기능을 자랑한다. 센서-호스트 상호 인증과 비디오 스트림 인증 기능이 포함돼 있어 보안성이 강화된 솔루션을 제공한다.

6. 높은 프레임 속도 및 다양한 출력 옵션
최대 100fps까지 지원하며, 표준 ISP와 호환되는 다양한 출력 포맷을 제공해 유연한 시스템 설계가 가능하다.

7. 우수한 노이즈 필터링 및 이미지 품질
5x5 필터링 등 고급 노이즈 저감 기술을 적용하여 경쟁사 대비 더 깨끗하고 선명한 이미지를 제공한다.

이러한 차별화된 ST의 첨단 이미지 센서의 기능들은 다양한 산업 분야에서 고성능, 고신뢰성 솔루션으로 자리매김하는 데 중요한 경쟁력 요소다.

■ 오늘 소개한 내용과 관련해 e4ds 독자들에게 한 말씀 부탁드린다

귀한 시간을 내어 ST 이미징 솔루션인 첨단 이미지 센서에 관심을 가져 주셔서 고맙다.

이 제품은 첨단 듀얼 모드 픽셀 기술과 뛰어난 감도, 저노이즈 성능을 바탕으로 컴퓨터 비전과 사람의 시각 모두에 최적화된 혁신적인 솔루션이다.

ST의 이미징 솔루션이 고객분들의 프로젝트 및 개발에 있어 도움을 드릴 수 있도록 더욱 지원에 힘쓰겠다.

감사합니다.