CMOS

Complementary Metal–Oxide Semiconductor
상보적(형) 금속산화막(물) 반도체.

집적회로의 한 종류. PC, 스마트폰, 디지털 카메라 등 일상적으로 사용되는 대부분의 전자기기의 집적회로에 널리 채용되고 있다. MOSFET 소자로서 Drain/Source 단자가 p+ 로 도핑된 PMOS와 Drain/Source 단자가 n+로 도핑된 NMOS를 상보적 대칭으로 사용하는 공정을 의미한다. 따라서 PMOS 또는 NMOS 한 종류의 MOSFET만 사용될 경우 CMOS라 하지 않는다. 주로 마이크로프로세서나 SRAM, 이미지 센서 등의 집적회로를 구성하는 데 이용된다. BJT 소자를 이용한 공정보다 가격이 싸고 저전력 회로 구현이 가능해서 집적회로 공정에서 가장 널리 쓰이는 기술이 되었다.

일반적인 컴퓨터의 CMOS 셋업은 컴퓨터에 어떤 하드디스크가 장착되어 있는가, 어떤 VGA 카드를 사용하는가 등을 사용자가 바이오스/UEFI에 저장하여 컴퓨터에게 어떤 주변기기들이 장착되어 있으며 어떻게 제어해야 할지 알려 주는 절차이다. 여기에서 걸리고, 오버클럭이나 하드웨어의 문제, 부팅 순서도 이 곳에서 정한다. 잘못 건드리면 컴퓨터에 심각한 문제를 야기할 수 있다. 이거 잘못 건드렸다가 CPU를 태워먹은 사례도 보고되고 있다.

컴퓨터 전원이 꺼져도 내용을 저장할 수 있도록 별도의 건전지를 통해서 전원을 공급받기에, 건전지의 수명이 다 하면 깜박이가 된다. CMOS가 자꾸 지워지면 건전지를 갈아 주자. 메인보드마다 정확한 위치는 다르며, 매뉴얼에 보면 위치가 나와 있다. 이럴 때는 시스템의 시간이 1970년 1월 1일이나 메인보드 제조 년도로 초기화 된다든가 하는 증상을 보인다. 물론 전지를 뺐다 끼워도 멀쩡한 제품도 있다. 흔히들 수은전지라고 말하지만 수은전지는 안 쓴지 한참 되었고 실제로는 리튬배터리이다. 그 CMOS 배터리 가격을 낮추기 위해서 사용되었다. CMOS라고 부르는 이유도 CMOS S램에 건전지로 전력 공급을 해서 BIOS의 설정을 저장한다고 해서 CMOS라고 전통적으로 불린 것이다.

보통 디지털 카메라에서의 CMOS라면 이것을 말한다. CMOS 집적회로를 이용하여 이미지 센서를 만든 것.

2000년대 초반까지만 해도 CMOS는 CCD에 비해 화질에서 굉장히 불리하였다. 그리하여 휴대폰 카메라 센서나 CCTV 센서 등으로 사용되는 것이 일반적이었지만, 상대적으로 저렴한 생산비용원가절감 때문에 계속 투자가 이뤄진 결과 기술의 발전으로 극복되었다. 특히 대형화에 유리한 점 때문에 2010년 현재 사용되는 거의 대부분의 DSLR은 CMOS를 채용하고 있으며, 이면조사 센서 등도 CMOS를 기반으로 만들어지고 있다. 설계 구조상 CCD에 비해 전력 소모가 적다는 것이 가장 큰 차이이며, 불량화소 문제나 센서부 고장 등의 문제에서도 CCD에 비해 나은 기술이 되었다. 그리고 가격이 상대적으로 저렴하다. 태생적으로 CCD에 비하면 노이즈가 많은 편이지만, 발열이 적어 장시간 노출의 핫픽셀에는 되려 더 나은 결과를 보여 주기도 한다.


덤으로, CMOS 이미지 센서는 괜찮은 난수 생성기 혹은 방사선 측정기가 될 수 있다. 일단 중요한 건 카메라 렌즈에서 끼이는 노이즈는 꽤나 적다는 것. 그래서 보통 이런 노이즈를 잡기 위해서 카메라 렌즈를 가려놓아야 한다. 사진은 시간당 10 시버트를 방출하는 세슘 137 선원 앞에 스마트폰으로 촬영한 것.

최근엔 이를 이용한 CRAYFIS가 발족되기도 했다. 300 엑사전자볼트짜리 OMG 입자를 카메라의 CMOS로 검출해 내는데, OMG 입자의 경우 가리지 않아도 엄청난 에너지로 인해서 스마트폰의 CMOS에 노이즈를 주는데 이 노이즈를 검출해내어 데이터를 서버로 보내는 것.

이미지 센서 시장은 2015년 100억 달러에서 2020년 150억 달러로 확대될 전망이라고 한다.기사 2010년대 중반부터 스마트폰 시장의 급성장으로 절반 이상의 이미지 센서가 스마트폰에 사용되었고 자율주행차·사물인터넷 등의 확대로 수요처가 다변화되고 시장규모 또한 빠르게 커질것으로 추정된다고.

2016년 매출 기준 기업별 점유율은 소니(45.8%), 삼성전자(19.4%), 옴니비전(13.7%), 온세미컨덕터(6.3%), 갤럭시코어(3.7%) 순이었으며, 2018년 점유율은 소니(49.2%), 삼성전자(19.8%), 옴니비전(11.2%) , 온세미(5.8%), SK하이닉스(2.5%), ST마이크로(2.3%).