온세미컨덕터, 3D 센서 스택킹 기술로 센서 최적화와 차세대 13메가 픽셀 CMOS 이미지 센서 출시

온세미컨덕터는 최근 미래의 모바일 및 소비자용 기기를 위한 온세미의 센서 제품에 파워, 성능과 사이즈 효율성을 향상시키는 CMOS 이미지 센서 기술을 선보였다.
또한 업계 최고 감도의 차세대 13메가 픽셀 CMOS 이미지 센서 AR1335의 출시로 이미징 관련 솔루션 제품군을 확대했다.

적층식 CMOS 이미징 센서 개발 성공
에너지 효율 혁신을 선도하는 온세미컨덕터가 전통적인 모놀리식 비 적층식 설계에 비해 다이 면적이 적으면서도 픽셀 성능을 높이며 전력소비를 향상시킨 적층식 CMOS 이미징 센서의 개발에 성공해 지난달 미국 라스베가스에서 열린 CES 2015 기간 동안 최신 이미지 센서 기술 및 제품을 선보였다.
온세미컨덕터의 적층식 CMOS 이미징 센서기술이 총망라된 이 제품은 1.1미크론(μm)픽셀의 테스트 칩에서 성공적으로 구현 및 특성화되어 올 하반기에 출시될 예정이다.

픽셀 성능 개선
모놀리식 기판 공정의 재래식 센서 설계에서는 픽셀 어레이와 보조 회로를 지원하기 위한 별도의 다이 구역이 필요했었다. 그러나 3D 스택킹 기술에서는 픽셀어레이와 보조 회로가 별도의 기판에서 제조된 후 TSV(Through Silicon Vias)를 통해 둘을 연결하면서 적층된다. 이로 인해 픽셀이 하부 회로와 포개지므로 다이의 면적을 효율적으로 줄일 수 있다.
설계 엔지니어는 이 공정을 통해 각 센서 파트의 이미징 성능, 비용, 전원 및 다이 사이즈를 최적화시킬 수 있다. 픽셀 어레이 최적화를 통해 센서는 픽셀 성능을 향상시키고 노이즈 레벨을 낮추어 픽셀성능을 개선할 수 있었다.
하부 회로는 보다 더 적극적인 설계 방법으로 전력 소비도 낮출 수 있다. 전반적인 Footprint면적이 적을수록 광학 이미지 안정화(OIS)기능과 추가된 데이터 Storage들을 동일 모듈 Footprint에 집적하는 오늘날의 고급 카메라 모듈에 적합하다.

미래형 센서의 최적화
온세미컨덕터 이미지 센서 그룹의 센도 바나(Sandor Barna) 기술 담당 부사장은 “3D 스택킹 기술은 온세미컨덕터의 미래형 센서를 최적화하여 우리의 능력을 증진시켜 주는 혁신을 기록했다. 이 기술은 센서 제품 포트폴리오 전반에 걸쳐 지속적인 성능 리더십을 이끌어 나가도록 제조 및 설계의 유연성을 제공한다”고 설명했다.

차세대 13메가 픽셀 이미지 센서 AR1335 출시
한편, 온세미컨덕터는 업계 최고 감도의 차세대 13메가 픽셀(MP) CMOS 이미지 센서를 출시했다. 이를 계기로 온세미컨덕더는 차세대 13메가 픽셀 이미지 센서 AR1335의 출시로 이미징 관련 솔루션 제품군을 확대했다.
최신의 1.1 미크론(μm) 픽셀 기술을 기반으로 하는 AR1335는 양자 효율(QE) 및 Linear full well capacity를 극적으로 증가시켜 새로운 감도 기준을 제시한다. 스마트폰 카메라용으로 특화된 이 이미지 센서는 디지털 스틸 카메라에 버금가는 화질과 더불어 모바일 기기에 최적화된 전력 소비 및 Footprint를 제공한다.

저조도에서 화질 성능 개선
온세미컨덕터는 기존세대 제품에 비해 감도가 20% 가까이 증가한 첨단 픽셀 및 컬러 필터 어레이(CFA) 처리 능력을 갖춘 고성능 스마트폰용 1.1μm 픽셀 기술을 개발했다. 세계 최상급의 감도는 더 많은 빛을 받을 수 있어 특히 저조도에서도 화질 성능을 크게 개선시킬 수 있다.
 AR1335는 스마트폰 사용자들에게 새로운 이미징 경험을 제공하도록 설계되었다. 고감도, QE 및 Linear full well을 가진 이 솔루션 덕분에 소비자들은 아주 생생한 저조도 이미지를 경험할 수 있다. 탁월한 13MP 해상도는 고화질의 줌과 각 장면들을 선명하게 재생한다.

저비용 스마트폰 제조 솔루션
초당 30프레임의 4K 초 고선명(UHD) 시네마 포맷과 초당 60 프레임의 Full HD 1080P기능은 전문가 수준의 동영상을 지원한다. 32도의 높은 Chief Ray Angle(CRA)은 낮은 z-height를 가진 애플리케이션들을 지원한다.
온세미컨덕터 이미지 센서 그룹의 슝 치(Shung Chieh) 소비자 이미징 사업부 부사장은 “AR1335 이미지 센서는 혁신 기술을 고객초점에 접목시킨 기술의 집합체이다. 스마트 설계 및 생산 공정 최적화와 접목된 첨단 기술은 완벽하고 풍부한 카메라 체험을 구현하게 하는 저비용의 스마트폰 제조 솔루션이 된다”고 설명했다.
AR1335는 다이로 양산되며 2015년 2사분기에 출시될 여러 기종의 대표적인 스마트폰 모델에 탑재될 예정이다.

온세미컨덕터에 대하여

온세미컨덕터는 자동차, 통신, 컴퓨터, 소비가전, 산업용, LED조명, 의료, 군사/항공, 전력 공급 애플리케이션 부문에서 고객들이 독특한 설계 과제를 해결하도록 에너지 효율적인 전력/신호 관리, 로직을 비롯해 개별 소자와 맞춤식 솔루션 포트폴리오를 다양하고 포괄적으로 제공한다. 온세미컨덕터는 즉각적이고 신뢰성 있는 공급망을 운영해 북미, 유럽, 아시아 태평양 지역의 주요 시장에 제조 공장, 판매 대리점, 디자인 센터 네트워크를 통해 기술 서비스를 제공하고 있다.

자료제공 | 온세미컨덕트(www.onsemi.com)

용어해설

3D 스택킹 기술

반도체 산업에서 집적회로에 대한 패키징 기술은 소형화에 대한 요구 및 실장 신뢰성을 만족시키기 위해 지속적으로 발전되어 왔으며, 최근에 들어서는 전기 전자 제품의 소형화와 더불어 고성능화가 요구됨에 따라 2개 이상의 반도체 칩 또는, 반도체 패키지를 수직으로 쌓아 올리는 3D 구조의 웨이퍼 스택킹(Stacking)에 대한 다양한 기술이 개발되고 있다.
이러한 웨이퍼 스택킹을 이용한 3D 구조의 소자는 웨이퍼를 적층한 후 두께를 감소시키기 위해 웨이퍼의 후면을 그라인딩하는 공정(Thinning)을 거친 후 후속공정을 수행하고 소잉(Sawing) 공정을 거쳐 패키지화 된다.
이러한 웨이퍼 스택킹을 이용한 3차원 구조의 CMOS image sensor는 제1 웨이퍼와 제2 웨이퍼에 별도의 공정을 진행한 후 2개의 웨이퍼에 각각 형성된 본딩 패드를 서로 포개어 접촉시키는 방식으로 제작된다.