“회사가 지금의 D램과 낸드플래시 위상을 얻은 건 과거 선배들의 어려울수록 더 강해지는 도전정신이 있었기 때문입니다. CIS 역시 이러한 도전정신을 이어받아 많은 혁신을 이루고 있습니다. 동료들과의 대화에서 항상 많은 것들을 배우고 새로운 아이디어를 얻고 있습니다. 이번 장관 표창은 혼자만의 성과가 아닌 CIS 제품 개발에 참여한 모두가 함께 받은 상이라고 생각합니다.”
SK하이닉스 CIS Platform Design 신민석 팀장이 지난 4월 21일 ‘제56회 과학의 날’을 맞아 진행된 ‘2023년 과학기술진흥 정부포상’에서 과학기술정보통신부장관 표창을 수상했다.
신 팀장은 2012년 6월 SK하이닉스 CIS 사업부에 입사해 10년이 넘는 기간 동안 회사의 CIS* 기술개발을 이끌어왔으며, 사업 영역을 확장하는 데 공헌했다는 평가를 받고 있다. 특히, 4차산업혁명 시대 핵심 기술이 될 것으로 전망되는 ToF* 기술 기반의 3D센서 제품을 개발하고 양산하는 등 미래 먹거리가 될 사업의 근간을 마련했다.
* CIS(CMOS Image Sensor) : 상보성 금속 산화물 반도체(Complementary Metal Oxide Semiconductor, CMOS) 구조를 가진 저소비전력형의 촬상소자로 카메라 폰, 웹 카메라, 의학용 소형 촬영 장비 등 전자 디지털 기기에서 일종의 전자 필름 역할을 한다.
* ToF(Time of Flight) : 3D 카메라를 위한 3차원 거리 측정 기술. 빛이 물체에 반사돼 돌아오는 시간을 기준으로 거리를 측정하는 직접적 ToF와 반사돼 돌아오는 위상 지연(Phase Shift) 차이**를 이용해 거리를 측정하는 간접 ToF가 있다.
** 위상 지연(Phase Shift) 차이 : 원에서 물체로 보낸 빛의 파장과 물체에 반사돼 센서로 돌아온 빛의 파장 사이의 차이
▲ 2023년 과학기술진흥유공자 장관표창 전수식에서 구자균 한국산업기술진흥협회장으로부터 표창장을 수여받는 신민석 팀장 사진과 수상자 단체사진
지난 5월 2일 서울 양재동 엘타워에서 열린 장관표창 전수식에서 가족의 축하와 함께 표창장을 받은 신 팀장은 “반도체는 많은 전문가가 모여 각자 분야의 첨단기술을 통해 만들어 내는 예술작품과도 같은 것”이라며 “함께 한 많은 동료들의 노력으로 만들어진 성과에 대해 저는 단지 대표로 상을 받은 것뿐”이라고 소감을 전했다.
SK하이닉스의 CIS와 ToF 등 기술 개발을 이끌어 오며, 새로운 성장동력을 만들어 가는 그의 이야기를 뉴스룸이 직접 들어봤다.
이미지센서, 새로운 미래를 보는 반도체
스마트폰 카메라에 사용되는 CIS는 사물에서 반사되어 나오는 빛을 디지털 신호로 변환하는 핵심 센서다. 과거 필름 카메라로 사진을 촬영할 때는 조명이나 렌즈, 필름 등 다양한 도구들이 필요했지만, 이제는 CIS라는 반도체를 통해 간편하게 촬영하고 바로 디지털 정보로 전환해 저장할 수 있다.
▲ 최근 발전된 CIS 기술로 다양한 기능들이 추가되고 있다고 설명하고 있는 신민석 팀장
“최근에 스마트폰 카메라를 통해 손쉽게 활용하는 다양한 기능들이 있는데요. 예를 들면, 100배 줌이라던가, 나이토그래피(야간촬영 모드)와 같은 것들이 그것이죠. 이러한 새로운 카메라 기술들은 CIS를 기반으로 구현할 수 있습니다.”
CIS는 이미지 정보를 디지털 신호로 변환하는 것뿐 아니라 제품이 더 작아지면서 전력 소모를 줄이는 것을 가능하게 한다. 스마트폰과 같은 무선 디바이스의 경우, 한정된 배터리 전력을 통해 수많은 기능들을 구동해야 하므로 각 반도체의 저전력은 선택이 아닌 필수다. 이 때문일까? 신민석 팀장이 SK하이닉스에 처음 입사해 CIS 사업부에서 진행했던 프로젝트 역시 CIS의 노이즈* 개선과 저전력 회로 설계 기술 개발이었다.
* 노이즈(Noise) : 전자공학이나 기계제어 분야에서 기계의 동작을 방해하는 전기신호를 의미한다. 이미지나 영상 등에서는 자글자글한 형태로 보인다.
“4차산업혁명이 진전되면서 자율주행과 인공지능(AI)을 중심으로 하는 로봇 공학이 주목받고 있습니다. 현재의 자율주행에도 CIS를 활용하지만, 가까운 미래에 완전 자율주행을 구현하기 위해 전장(電装) 분야의 이미지센서 수요는 더욱 확대될 것으로 예상합니다. 그리고 로봇공학을 살펴봐도 마찬가지입니다. 보통 사람의 두뇌가 접하는 데이터 중 60% 정도는 시각을 통해 들어온다고 합니다. 사람의 역할을 대신하게 될 로봇 역시 그만큼 시각 데이터의 수집이 중요합니다. 이는 결국 이미지센서를 통해 이뤄지게 될 것이고요. 미래 핵심기술을 구현하기 위해 꼭 필요한 CIS는 추후 성장 가능성이 무궁무진하다고 생각합니다.”
그는 미래 핵심 기술 중 하나로 평가받는 ToF 기반 기술 제품 개발 및 양산화도 이끌고 있다. 3D 카메라를 위한 기술인 ToF는 2D로 구현되는 이미지의 영역을 넘어 실제 사물과의 거리를 측정해 3D 이미지를 구현할 수 있게 하는 기술로 사람의 행동을 인식하거나 얼굴 인증 등의 정밀도를 높일 수 있다.
신 팀장은 ToF 기술은 고객에게 더 양질의 제품을 제공할 수 있고, 제품 포트폴리오의 다양성을 확보할 수 있다고 강조했다.
새로운 것을 향한 도전, “어려웠지만, 보람차”
“SK하이닉스의 D램과 낸드플래시도 현재의 지위에 오르기까지 후발주자로서 힘들었던 시기를 겪었을 것입니다. 과거 선배들의 도전을 통한 기술 개발로 현재의 위치에 올라설 수 있었을 것이고, 지금의 저와 우리 구성원들 역시 이러한 혁신을 위한 도전 정신을 이어받았다고 생각합니다.”
신 팀장은 이미 견고하게 구축돼 있던 CIS 시장에 SK하이닉스는 새롭게 도전하는 후발주자로서 많은 어려움이 있었다며 지난 과거를 회상했다.
“지난 2015년에는 200mm 8M BSI* 제품을 개발해서 시장에 내놓았는데요. 당시 우리가 출시했던 제품은 경쟁사보다 작은 크기로 제작되며, 시장에서 큰 호응을 얻기도 했습니다. 이 제품을 개발하는 과정에서 우리는 한 번도 시도해 보지 않았던 기술들을 적용했습니다. 새로운 기술을 적용하는 과정은 매우 힘들었지만, 우리의 자체 기술이 적용됐다는 점과 이에 따라 시장에서 큰 사랑을 받는 제품이 됐다는 점 덕분에 아주 보람찬 기억으로 남아 있습니다.”
* BSI(Back Side Illumination, 후면 조사형 기술) : 카메라 이미지센서의 빛을 받는 부분을 칩의 최상부에 배치해 배선층에 의한 빛의 난반사를 막고 단위 화소당 빛 흡수율을 높여 광전 효율을 최대화할 수 있도록 하는 기술
8M BSI 제품 이후 신민석 팀장은 2017년부터 16M 제품 개발을 이끌었다. 웨이퍼 2개를 붙여 하나의 센서를 만드는 기술로 상판은 빛을 받는 용도로만 적용하고, 하판에는 받은 빛을 디지털 신호로 전환하는 역할 등 로직의 영역으로 구축해 칩의 크기를 더 작게 만들 수 있었다.
“2017년 당시를 회상해 보면, 후발주자인 우리에게는 어려움이 많았습니다. 이미 시장에는 비슷한 제품들이 나오고 있었는데, 우리는 완전히 처음부터 시작하는 상황이었으니까요. 시행착오도 많았고 연구도 상당히 오래 했던 기억이 납니다. 어렵게 개발했던 제품인 만큼, 지금은 당시에 만들었던 픽셀과 아키텍처들이 후속 제품 개발에 베이스가 돼서 큰 도움이 되고 있습니다.”
신 팀장은 사업을 진행하는 데 시장의 반응이 중요한 요소이지만, 더 나은 제품을 개발하기 위해서는 작은 실패 역시 중요한 자양분이 된다고 설명했다.
“특히 기억에 남는 프로젝트는 당사 최초 300mm 스택 센서 개발하는 데 참여한 것이었습니다. 개발 초창기에 갖은 불량들을 다 만나며 문제를 해결해 나갔습니다. 제품이 큰 성과를 내진 못했지만, 당시 고민해 만들었던 설계 구조와 기술들이 향후 300mm에서 스택 센서를 개발하는 데 밑거름이 되었다고 생각합니다.”
‘혁신’ 혼자선 만들 수 없어
끝으로 신민석 팀장은 본인 스스로가 생각하는 ‘혁신 정신’에 대해 다음과 같이 설명했다.
“혁신은 ‘무에서 유를 창조하는 것’이 아니고 ‘거인의 어깨에 서서 세상을 바라볼 때 만들어 낼 수 있는 것’이라고 생각합니다. 제가 관여했던 당사의 35건의 특허 중 어떠한 것도 무에서 창조한 것은 없습니다. 가장 중요했던 것은 동료들과의 대화였습니다. 우리 SK하이닉스 구성원들을 둘러보면 정말 뛰어난 분들이 많습니다. 저는 동료들과의 대화에서 항상 많은 것들을 배우고 새로운 아이디어를 얻고 있습니다. ‘혁신 정신’이라는 것은 동료들을 존중하고, 경청하는 데서 시작된다고 생각합니다. 이와 함께 문제를 해결해야 한다는 적극적인 관심과 새로운 시도에 대해 두려워하지 않는 자세가 중요하겠죠. 최근 업계의 다운턴 상황으로 많은 어려움이 있지만 우리가 모두 함께하면 충분히 이겨낼 수 있을 것입니다.”
