CIS에 인-메모리 컴퓨팅 기능 더한 차세대 제품 개발
얼굴 인식 등 적용 가능…전력효율성 및 성능도 향상
CMOS 이미지센서 이미지. 출처 : SK하이닉스
SK하이닉스가 AI(인공지능) 연산 기능을 결합한 차세대 이미지센서 개발에 나선다. 이 이미지센서는 얼굴 인식 등을 자체적으로 수행해 기존 시스템 대비 전력효율성, 성능 등을 높인 것이 특징이다. 이미지센서 시장에서 고화소 경쟁이 한계에 다다르고 있는 만큼, 새로운 접근법을 통해 시장 경쟁력을 강화하려는 전략으로 풀이된다.
11일 업계에 따르면 SK하이닉스는 기존 CMOS 이미지센서(CIS)에 인공신경망 기술을 결합한 차세대 CIS를 개발 중이다.
CIS는 카메라 렌즈를 통해 들어오는 빛을 전기적 신호로 변환하는 시스템반도체다. 포토다이오드, 컬러 필터, 아날로그·디지털 회로, ISP(영상신호처리장치) 등 다양한 요소로 구성된다. 포토다이오드와 컬러 필터를 거쳐 들어온 특정 전자를 아날로그·디지털 회로가 디지털화 시키고, ISP가 영상신호로 변환하는 구조다.
SK하이닉스는 이같은 신호 변환 과정에 인공신경망 기술을 더한 새로운 이미지센서를 개발 중이다. 이를 위해 AI 연산에 최적화된 칩인 'AI 가속기'를 CIS에 내장했다.
SK하이닉스가 고안한 AI 가속기는 SRAM을 기반으로 한다. SRAM은 DRAM과 같은 휘발성 메모리의 일종으로, DRAM 대비 회로 구성이 복잡하고 저장 가능한 용량이 작으나 연산 속도가 빠르다는 게 장점이다. SK하이닉스는 SRAM와 마이크로프로세서 등을 결합해 인-메모리 컴퓨팅(메모리 내에서 데이터 저장·연산을 모두 수행하는 기술)을 구현해냈다.
AI 연산 기능이 내장된 CIS는 이미지를 변환하는 과정에서 피사체에 대한 정보를 인식하는 것이 가능하다. 예를 들어 스마트폰의 전면 카메라로 사람의 얼굴을 비추는 경우, 사람이 스마트폰의 실제 소유자인지를 판별할 수 있다. 판별 기능을 기기 내부의 CPU와 CIS가 따로 분리돼 처리해 온 기존 시스템과 달리, CIS가 자체적으로 처리하므로 소비전력과 실행시간을 크게 줄일 수 있게 된다.
SK하이닉스는 해당 CIS의 설계 및 FPGA(필드 프로그래머블 게이트 어레이) 검증을 끝마쳤다. 또 CIS 부문에서의 시장경쟁력 강화를 위해 다양한 기술 개발도 할 계획이다.
SK하이닉스는 이미지센서 분야의 후발주자다. 아직 시장에서의 존재감은 미미하다. 시장조사기관 스트래티지 애널리틱스(SA)에 따르면 올해 상반기 이미지센서 시장점유율은 소니가 44%로 1위, 삼성전자가 30%로 2위, 옴니비전이 9%로 3위를 차지하고 있다. 세 업체를 제외한 나머지 업체의 비중은 17%에 불과하다.
이에 따라 SK하이닉스는 고화소 CIS 제품 개발을 통한 시장 확대를 지속 추진해왔다. 지난해에는 삼성 폴더블폰 갤럭시Z폴드3 시리즈에 1300만화소 CIS를 공급했다. 올해 삼성 갤럭시A 시리즈에 5000만화소 CIS를 공급하는 데에도 성공했다. 최근에는 1억 화소 CIS를 공개하기도 했다.
다만 CIS의 고화소 경쟁은 사실상 한계에 다다른 상황이다. 더 많은 화소를 집적하기 위해 화소의 크기를 줄일 수록, 수광량(빛을 받는 양)과 신호 크기 등도 모두 감소해 화질이 열화되기 때문이다. 때문에 업계에서는 화소 대신 ISP 등 핵심 구성요소의 기능을 강화하는 방안을 적극 추진하고 있다. SK하이닉스도 이같은 관점에서 AI 연산 등 새로운 기능으로 CIS 시장에서의 경쟁력을 강화하려는 의도로 풀이된다.
