자율주행 핵심 ‘라이다 센서’ 소자 기술 개발한 KIST

단거리·중거리 라이다 센서 응용을 위한 고성능 센서 소자 개발
실제 반도체 공정 기반 기술 개발로 센서 소자 국산화 가능성↑

 

[더테크=조재호 기자] 자율주행과 첨단운전자보조시스템(ADAS), VR 등에 활용되는 라이다(LiDAR) 센서의 핵심 소자 기술의 국산화 가능성이 열렸다.

 

한국과학기술연구원(KIST)은 이명재 차세대반도체연구소 박사팀이 40nm 후면 조사형 CMOS 이미지 센서 공정을 기반으로 mm수준의 물체를 식별할 수 있는 ‘단광자 아발란치 다이오드’(SPAD)를 개발했다고 28일 밝혔다.

 

SPAD는 빛의 단일 입자까지 감지할 수 있는 픽셀 구조의 센서다. 이 센서는 라이다에서 빛 신호를 내고 되돌아오는 시간을 측정해 거리를 재는 타이밍 지터(Timing Jitter) 방식을 구현하는 핵심 요소로 꼽힌다.

 

라이다 센서의 핵심 요소인 SPAD는 개발 난이도가 높아 현재까지 일본의 Sony가 90nm 후면 조사형 COMS 이미지 센서 공정을 기반으로 제품화에 성공해 애플에 공급하고 있었다.

 

KIST가 개발한 단광자 센서 소자는 타이밍 지터 성능을 56ps로 크게 향상하고 거리 분해능도 8mm 수준까지 올려 단거리·중거리용 라이다 센서 소자로서의 활용성을 높였다.

 

아울러 SK하이닉스와 공동연구를 통해 반도체 양산 공정인 40nm 후면조사용 CMOS 이미지 센서 공정을 기반으로 개발해 즉각적인 국산화 및 제품화가 가능할 것으로 기대된다.

 

이명재 KIST 책임연구원(박사)은 “이번 개발은 반도체 라이다 및 3D 이미지 센서의 핵심 원천기술로 상용화될 경우 국가 전략 산업인 메모리반도체에 더해 차세대 시스템반도체 경쟁력도 크게 강화할 수 있을 것”이라고 밝혔다.

 

한편, 이번 연구 성과는 지난 12월 미국 샌프란시스코에서 열린 국제전자소자학회(International Electron Devices Meeting 2023)에서 발표됐다. IEDM은 삼성전자, SK하이닉스, 인텔 등 주요 반도체 기업도 참석하는 최고의 권위를 지닌 학회로 꼽힌다.



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