[TECH한주] 중국산 시각 센서 저가 공세 꺾는 초정밀 광학의 힘… ‘픽셀플러스’가 완성한 전장용 이미지 센서 혁신

자율주행·센서 융합 기술 고도화로 자동차 시각 센서의 역할이 단순 기록 장치에서 차체 능동형 지능 시스템으로 바뀌고 있다. 이런 가운데 호라이즌 로보틱스, 스마트센스 등 중국산 저가 센서 진영은 가격 파괴 공세를 강화하고 있다.

이 같은 경쟁 구도 속에서 대응 기업으로 꼽히는 픽셀플러스(Pixelplus)는 팹리스 이미지 센서 전문 기업이다. 픽셀플러스는 독자 이미지 센서 패키징과 고속 신호 처리 알고리즘을 차별화 요소로 내세워 기술적 진입장벽을 구축했다.

픽셀플러스는 2000년 설립된 국내 시각 반도체 분야 1세대 기업으로, CMOS 이미지 센서(CIS)와 이미지 신호 프로세서(ISP)를 독자 설계해 왔다. 설립 초기에는 가전용 영상 센서와 보안용 영상 센서를 주력 시장으로 삼았다.

이 과정에서 축적한 칩 설계 노하우와 광기술 노하우를 바탕으로 픽셀플러스는 차량용 전장 센서 시장 중심으로 일찍이 체질 개선을 단행했다. 차량용 전장 센서는 높은 내구성과 높은 정밀도가 요구되는 분야다.

픽셀플러스는 차량 외부 감지용 센서 부문에서 글로벌 완성차 공급망을 확보했습니다. 차량 외부 감지용 센서의 예시로는 서라운드 뷰 모니터와 후방 카메라가 있습니다. 픽셀플러스는 이를 바탕으로 인캐빈(In-Cabin) 감지 시스템 분야로 사업을 확장했고, 로보틱스용 고성능 비전 센서 분야로도 사업을 확장했습니다.

이 과정에서 픽셀플러스는 글로벌 주요 부품사들과 지속적 공동 개발을 진행했습니다. 그 결과 픽셀플러스의 기술 기반은 한국을 넘어 해외 시장에 안착했으며, 픽셀플러스는 유럽 시장과 일본 시장에서 전장용 팹리스 기술 파트너로 검증됐습니다.

픽셀플러스의 핵심 기술은 '글로벌 셔터(Global Shutter) CIS'와 'ISP 통합 메커니즘'입니다. '글로벌 셔터(Global Shutter) CIS'는 고속 이동 물체를 촬영할 때 모션 블러를 원천 차단하며, 휘어짐과 잔상 왜곡도 차단합니다. 이는 일반적인 '롤링 셔터(Rolling Shutter)' 방식과 대비되는데, 이 방식은 픽셀 라인 순차 스캔 구조로 인해 고속 주행 시 사물이 일그러지고 인식 오류가 발생하는 한계가 있습니다.

픽셀플러스는 모든 픽셀의 노출이 동시에 시작·종료되는 글로벌 셔터 기술을 통해 초당 수십 프레임의 고속 움직임에서도 왜곡 없는 정밀 영상을 포착합니다. 이를 바탕으로 운전자 상태 감시(DMS)·인캐빈 센싱 아키텍처의 핵심 스펙인 운전자 눈동자 떨림 포착과 시선 이탈 포착, 졸음 상태 포착을 찰나의 순간 단위로 구현하려 합니다.

여기에 센서 입력 Raw 데이터의 고화질 보정용 ISP 엔진을 적용했습니다. 또 센서와 ISP 엔진을 One-chip/Companion IC의 단일 칩 세트 결합 방식으로 유기적으로 통합했습니다.

이 같은 단일 칩 세트 결합으로 기판 면적을 비약적으로 절감하고, 전력 소모도 비약적으로 절감했습니다. 이를 통해 독보적 메커니즘을 완성했다는 평가입니다.

또 가혹한 전장 환경을 극복하는 기술로, 터널 입출구 등 극심한 명암 대비와 신호등 LED 잔상 현상을 통제해야 하는 자율주행용 시각 센서의 실제 도로 적용 조건에 대응하고 있습니다. 픽셀플러스는 이에 맞춰 자사 센서 플랫폼에 고역동범위(HDR, High Dynamic Range) 기술과 LED 플리커 저감(LFM, LED Flicker Mitigation) 기술을 구현했습니다.

다중 노출 합성 알고리즘을 가동해 밝은 빛·어두운 그림자 공존 조건에 대응합니다. 이를 통해 명암 파손 없이 도로 표지판·보행자를 즉각 식별하도록 지원합니다. 또 차량용 LED 헤드램프·교통 신호등의 고속 점멸 시 잔류 깜빡임(Flicker)이 발생하는 문제에 대해 신호 처리 단계에서 Flicker를 복원합니다.

이 같은 보완으로 자율주행 인공지능의 신호 정보 오판독 오류를 사전 방지합니다. 자동차 신뢰성 평가 표준인 AEC-Q100을 충족합니다. 아울러 철저한 수율 관리와 내구성 설계를 갖춰 중국산 저가 센서 진영 공세 대응의 핵심 기술적 방어선 역할을 합니다.

유럽연합(EU)의 Euro NCAP·도로안전법 개정도 수요 확대의 배경입니다. 이에 따라 신규 차량의 DMS·OMS 시스템 탑재가 의무화됩니다. 자율주행차 1대당 카메라 탑재 수가 증가하면서 차량 1대당 CIS·ISP 칩셋 수량(KIT Value)도 대폭 상승합니다.

이와 함께 인캐빈 DMS 필수화 규제·로보틱스 AI 비전 확산이 이어지고 있습니다. 이런 흐름 속에서 픽셀플러스 글로벌 셔터 센서 수요는 급격한 인플렉션 포인트에 진입합니다.

픽셀플러스는 차량용 전장 분야에서 축적한 초정밀 광학 솔루션을 보유하고 있다. 이를 바탕으로 물류 로봇·협동 로봇·드론 등 피지컬 AI·스마트 팩토리 시각 센서 시장으로 포트폴리오를 다변화하고 있다. 또 고성능 비전 AI 반도체와의 픽셀 호환성을 확보했다. 픽셀플러스는 단발성 부품 공급에서 고부가가치 비전 솔루션 플랫폼 기업으로의 전환을 가속하고 있다.

다만 픽셀플러스가 지속 가능한 고성장을 이어가기 위해서는 과제가 존재한다. 글로벌 차량용 CIS 시장은 거대 해외 반도체사들이 과점하고 있다. 이에 따라 픽셀플러스는 거대 해외 반도체사와 미세 공정·수율 경쟁에 직면해 있다. 경쟁 대응을 위해 꾸준한 연구개발 투자가 필요하다.

중국 이미지 센서 업체들은 정부 보조금·물량 기반 저가 공세를 벌이며 범용 시장 침투를 확대하고 있다. 이에 따라 픽셀플러스는 중국산 센서 진영의 단가 경쟁에 대응할 필요가 있다. 아울러 프리미엄 전장 부품 및 글로벌 탑티어 공급망 내 입지를 강화할 필요도 있다.

이 같은 대응을 위해서는 차세대 적층형 센서 및 AI 융합 ISP 라인업의 상용화가 필요하다. 대량 양산 레퍼런스도 지속적으로 입증할 필요가 있다. 차세대 센서·AI 융합 ISP 상용화와 양산 레퍼런스 확보는 장기 기업가치 제고의 핵심 열쇠로 전망된다.

시스템 반도체 부문 수석 연구원은 중국산 센서사들이 가격 파괴 전략으로 범용 시장을 위협하고 있다고 짚으면서도, 전장용 글로벌 셔터·LFM 기술은 엄격한 실증 데이터를 요구해 높은 진입장벽이 형성된다고 설명했습니다. 이어 차량 실내 안전 규제가 강화되는 흐름 속에서 픽셀플러스가 초정밀 ISP 연동 기술을 보유하고 있다는 점을 언급하며, 픽셀플러스의 시각 센서 솔루션이 모빌리티·로보틱스 AI 생태계의 핵심 기술적 기반이 될 것으로 전망했습니다.

출처: 테크월드뉴스 · 김용수 기자
원문: https://www.epnc.co.kr/news/articleView.html?idxno=407157

참고자료

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