최근 수정 시각 : 2025-12-31 23:46:48

이면조사 센서

1. 개요2. 기술 설명3. 시장 전개4. 이면조사 센서를 사용하는 카메라 목록5. 이면조사 센서를 사용하는 스마트폰 목록


Back-Illuminated sensor(BI)[1], 후면조사 센서

1. 개요

파일:external/photorumors.com/sony-exmor-r-sensor.jpg
소니의 BSI CMOS ExmorR.

이면조사 센서(이하 BSI)는 디지털 카메라용 촬상소자의 한 종류이다.

CCD나 CMOS처럼 센서 자체의 종류를 가리키는 용어가 아니라 센서가 빛을 받아들이는 방식에서 나온 용어이다.

2. 기술 설명

파일:이면조사센서.jpg
제조 기술의 한계로, 종래의 센서(왼쪽)는 실질적인 수광부인 포토다이오드가 그 위의 배선 층에 묻혀 있었고, 마치 우물과도 같은 구조로 빛을 받아들일 수밖에 없었다.[2] 또한 배선 등이 차지하는 면적 때문에 픽셀이 차지하는 면적 모두를 수광에 활용할 수도 없었다.

왜 이런 비효율적인 방식으로 만들 수 밖에 없었냐고 하면, 포토다이오드와 트랜지스터는 실리콘으로 만들기 때문에 웨이퍼의 가장 아래층에 있고, 이 포토다이오드와 트랜지스터들을 서로 연결하기 위한 구리 배선들이 웨이퍼 위로 지나갈 수 밖에 없었기 때문이다. 이 때문에 BSI가 등장하기 전까지 CMOS 이미지 센서는 CCD에 비해 수광량이 나빠 화질이 뒤떨어졌다.

BSI 센서는 포토다이오드를 구리 배선 위로 올리는 것이 핵심이다. 이를 위해 웨이퍼 두 장을 사용한다. 첫 번째 웨이퍼에 일반적인 CMOS 센서를 만드는 것 처럼 포토다이오드를 만들고, 그 위에 구리 배선을 식각한다. 이후 이 웨이퍼를 뒤집어 다른 웨이퍼 위에 부착한다. 위에 올라온 웨이퍼를 연마해 포토다이오드가 후면으로 빛을 받을 수 있도록 만들고 그 위에 컬러필터와 마이크로렌즈 어레이를 올려서 기존 CMOS 센서의 구조적 단점을 극복했다. BSI의 등장으로 인해 CMOS 이미지 센서는 CCD를 제치고 이미지 센서의 최강자로 거듭날 수 있었다.

3. 시장 전개

다만 BSI는 수율이 낮고, 또한 센서 자체의 면적(즉 픽셀 자체의 면적)이 커질수록 이 BSI 설계가 갖는 이점은 감소하게 된다. 따라서 제조하기 어렵고 크기 또한 큼직한 DSLR용의 센서에는 아직 BSI 설계가 거의 적용되지 못하고 있지만, 픽셀피치가 높아질수록 이 BSI 설계는 매력적으로 다가올 것이다. 특히 미러리스나 DRF 등에서는 일반 센서의 구조로 인한 주변부 광량저하나 화질 저하 등의 문제가 생기는데, BSI 설계를 이용하면 이 문제를 해결하는 데 큰 도움이 되기 때문에 대형화를 위한 개발이 진행중이다.

2014년 발표된 삼성전자 NX1이 APS-C 이상 판형에선 처음으로 BSI APS-C센서를 채용, 이어 등장한 소니 A7R II은 35mm 판형에서 처음으로 BSI FF 센서를 채용했다. 두 센서 모두 고화소에 비해 상당히 뛰어난 성능을 보여주었다. 2800만 화소인 삼성의 BSI APS-C 센서는 수광 면적이 2000만 화소와 비슷하고, 4300만 화소인 소니의 BSI FF 센서 또한 기존 3600만 화소 센서에 비해서 더 뛰어난 특성을 보일 정도이다. 즉, 고화소가 진행될수록 점점 BSI 구조를 택하는 DSLR, 미러리스가 늘어날 전망이다. 그리하여 2025년 현재에는 6100만 화소에 달하는 이면조사 센서는 물론, 거기에다가 디램을 적층해서 센서 리드아웃 속도를 크게 높인 적층형 센서도 고화소/프레스 모델들 위주로 쓰이고 있다.

천문관측용 CCD(혹은 CMOS)도 감도를 높이는 것이 중요하기 때문에 BSI가 보편화되었지만, 비용 문제로 FSI를 쓰는 사례가 간혹 남아있다. 다만 X선 관측 위성에 사용하는 이미지 센서[3]는 FSI를 주로 사용하는데, 이것은 BSI 구조의 센서를 X선 관측에 사용하면 우주선에 의한 잡음이 많이 생기지만 FSI는 배선층이 우주선 입자를 차단하는 효과가 있어 잡음을 줄일 수 있기 때문이다.

4. 이면조사 센서를 사용하는 카메라 목록

  • 니콘
    • Coolpix P300
    • Coolpix P310
    • Coolpix P330
    • Coolpix S3500
    • Coolpix S8100
    • Coolpix S8200
    • Coolpix S9200
    • D850
    • D780
    • Z 6, Z 7
    • Z 6 II, Z 7 II
    • Z 50
    • Z 5 II
  • 캐논
    • IXUS 300HS[4]
    • IXUS 310HS
    • IXUS 115HS
    • IXUS 125HS
    • IXUS 300HS
    • PowerShot G3 X (1인치 센서, 고배율줌)
    • PowerShot G5 X (1인치 센서)
    • PowerShot G7 X ~ G7 X Mark II (1인치 센서)
    • PowerShot G9 X ~ G9 X Mark II (1인치 센서)
    • EOS R5 Mark II
    • EOS R3
    • EOS R1
  • 소니
    • Cybershot WX1[5]
    • Cybershot WX7
    • Cybershot TX1 ~ TX9 (이너줌)
    • Cybersho TX10 ~ TX30 (방수 지원 제품)
    • Cybershot WX10
    • Cybershot WX50
    • Cybershow WS100
    • RX10 ~ RX10 IV (1인치 센서, 고배율줌 모델)
    • RX100 II ~ RX100 VII (1인치 센서, 컴팩트 모델)
    • α7 III ~ α7 V (풀프레임 센서)
    • α7R II ~ α7R V (풀프레임 센서)
    • α9 ~ α9 II (풀프레임 센서)
    • α99 II (풀프레임 센서)
    • α7S III (풀프레임 센서)
    • α6700 (APS-C 센서)
  • 펜탁스
  • 올림푸스
    • SZ-20
  • 후지필름
    • 파인픽스 F500EXR
    • 파인픽스 S6600
    • 파인픽스 S6700
    • 파인픽스 S6800
    • X-T3, X-T30, X-Pro3
    • GFX 100s
  • 삼성전자

5. 이면조사 센서를 사용하는 스마트폰 목록


[1] 혹은 Back-Side Illuminated sensor, BSI[2] 인간의 눈(신체)도 이런방식이다. 배선층 대신 혈관이 망막(포토다이오드에 해당)위에 있는 구조이기 때문.[3] 물론 이것은 일반적인 가시광 영역의 에너지(수 eV수준)가 아닌 수 keV 이상의 에너지를 가진 광자를 검출하는 데 쓰이는 것이지만, 작동 원리는 같다.[4] BSI센서를 사용하는 캐논 카메라는 익서스와 파워샷을 막론하고 모델명 뒤에 HS라는 기호가 붙는다.[5] 컴팩트 카메라에서 최초로 BSI를 센서로 탑재했다.[6] 스마트폰 중에서 최초로 BSI를 센서로 탑재했다.[7] BSI의 발전형인 ISOCELL(BRITECELL)을 사용했다.#

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