에든버러대 연구에서 출발한 팹리스 기업

싱귤러 포토닉스는 에든버러대학교 연구에서 출발한 스핀오프 기업이다. 로버트 헨더슨 교수가 이끈 디지털 이미징 연구를 바탕으로 설립됐으며, 연구팀은 나노미터 CMOS 기반 SPAD 이미지 센서와 비행시간(Time-of-Flight) 기술을 개발해 왔다.

팹리스 반도체 기업인 싱귤러 포토닉스는 자체 반도체 제조공장을 운영하기보다 센서 설계와 기술 개발에 집중한다. 회사가 내세우는 방향은 개별 광자 수준의 감지를 소형 실시간 시스템에서 더 유용하게 활용하는 것이다.

SPAD 센서는 무엇이 다른가

일반적인 이미지 센서는 노출 시간 동안 누적된 빛의 양을 측정한다. 반면 SPAD 센서는 광자 하나하나를 감지하고, 각 광자가 도착한 시점까지 기록한다. 이를 통해 센서 구성에 따라 빛의 세기뿐 아니라 거리, 물질의 특성, 조직 내 변화 등에 관한 정보를 얻을 수 있다.

싱귤러 포토닉스의 핵심 접근법은 3차원 적층 SPAD 어레이 아래에 연산 기능을 배치하는 것이다. 광자 수 세기, 도착 시간 측정, 히스토그램 생성, 통계 분석, 자기상관(autocorrelation) 같은 처리를 픽셀 내부 또는 픽셀 가까이에서 수행할 수 있다.

센서에서 더 많은 데이터를 처리하면 원시 데이터를 별도의 프로세서로 전송해야 하는 부담을 줄이고 실시간 지능형 센싱을 구현하는 데 도움이 된다. 회사는 이 구조가 엣지 컴퓨팅 및 AI 시스템에서 문제가 되는 크기, 지연시간, 전력 소모 제약에 대응할 수 있다고 설명한다.

의료 영상에 초점을 맞춘 Andarta

Andarta는 메타와 공동 개발한 소형 고감도 SPAD 센서다. 싱귤러 포토닉스는 이 제품을 의료 영상 분야와 웨어러블 기기 내 SPAD 통합을 위한 기술로 제시하고 있다.

Andarta는 픽셀 내부 자기상관 기능을 지원한다. 이는 빛의 빠른 변동을 분석하는 데 활용될 수 있다. 회사가 제시한 사례 중 하나는 빛이 조직을 통과할 때 나타나는 변화를 추적해 뇌혈류 속도를 모니터링하는 것이다. 기존 센서가 도달하기 어려운 깊이의 조직을 측정하는 데도 활용 가능성이 제시됐다.

Andarta의 차별점은 단순히 감도가 더 높은 카메라에 그치지 않는다는 데 있다. 광자 수준의 감지, 소형 폼팩터, 센서 내부 연산을 결합해 첨단 광학 측정을 의료 및 잠재적 웨어러블 시스템에 적용하기 쉽게 만드는 것이 목표다.

512픽셀 타이밍 센서 Sirona

Sirona는 싱귤러 포토닉스의 첫 제품으로, 시간 상관 단일 광자 계수(TCSPC)를 지원하는 512픽셀 SPAD 라인 센서다. 칩 내부 히스토그램 생성과 시간 구간화(time-binning) 기능을 통해 단순히 광자가 몇 개 들어왔는지가 아니라 언제 도착했는지를 분석할 수 있도록 설계됐다.

회사가 제시한 Sirona의 활용 분야는 다음과 같다.

• 라만 분광법
• 형광 수명 이미징 현미경(FLIM)
• 비행시간 센싱
• 양자 분야

이 제품은 과학 장비와 산업용 센싱을 모두 겨냥한다. 예를 들어 광자의 도착 시간 정보는 물질을 구분하거나 빛의 이동 시간을 측정하는 데 활용될 수 있다. 형광 수명 측정은 일반적인 밝기 이미지에서는 확인하기 어려운 물질의 특성을 파악하는 데 도움을 준다.

회사가 공략하는 시장

싱귤러 포토닉스는 SPAD 기술의 주요 적용 분야를 크게 세 가지로 제시한다.

산업용 센싱과 피지컬 AI

머신비전, 산업 자동화, 피지컬 AI는 광학 정보를 빠르게 해석하고 현장에서 처리해야 하는 분야다. 칩 내부 연산은 지연시간과 데이터 이동량, 시스템 크기가 기존 카메라 구조의 제약이 되는 환경에서 유용할 수 있다.

과학 연구와 계측

Sirona의 TCSPC, 히스토그램 생성, 시간 구간화 기능은 분광학, 현미경, 비행시간 측정, 양자 분야와 맞닿아 있다. 이들 분야에서는 매우 적은 수의 광자에서도 정보를 추출하고 광자 도착 시간을 정밀하게 측정하는 일이 중요하다.

의료 영상과 웨어러블

Andarta는 의료 영상과 향후 웨어러블 기기 통합을 겨냥한다. 픽셀 내부 자기상관 기능은 감도와 소형화가 중요한 뇌혈류 모니터링 같은 측정에 활용될 가능성이 있다.

회사는 앞서 소비자 전자기기와 자동차 전자기기로의 확장 가능성도 언급했다. 다만 이번 8월 투자 발표에서는 머신비전, 산업 자동화, 과학 장비, 의료 영상을 핵심 시장으로 강조했다.

투자금은 상용화 속도에 투입

이번 215만 달러는 싱귤러 포토닉스가 엔지니어링 인력을 확충하고 제품 개발을 앞당기며, 더 다양한 SPAD 이미지 센서를 빠르게 시장에 선보이는 데 쓰인다.

따라서 이번 투자는 단일 센서 제품의 출시를 넘어선다. 싱귤러 포토닉스는 개별 광자를 감지하고, 센서 칩에서 더 많은 데이터를 처리한 뒤, 같은 구조를 산업·과학·의료 시스템에 맞게 확장하는 제품군을 구축하려 하고 있다. 전 Arm CTO의 이사회 합류 역시 에든버러대학교 스핀오프가 연구 단계에서 폭넓은 상용화 단계로 이동하는 과정에 반도체 업계 경험을 더하는 행보로 볼 수 있다.

에든버러대 연구에서 출발한 팹리스 기업

싱귤러 포토닉스는 에든버러대학교 연구에서 출발한 스핀오프 기업이다. 로버트 헨더슨 교수가 이끈 디지털 이미징 연구를 바탕으로 설립됐으며, 연구팀은 나노미터 CMOS 기반 SPAD 이미지 센서와 비행시간(Time-of-Flight) 기술을 개발해 왔다.

팹리스 반도체 기업인 싱귤러 포토닉스는 자체 반도체 제조공장을 운영하기보다 센서 설계와 기술 개발에 집중한다. 회사가 내세우는 방향은 개별 광자 수준의 감지를 소형 실시간 시스템에서 더 유용하게 활용하는 것이다.

SPAD 센서는 무엇이 다른가

일반적인 이미지 센서는 노출 시간 동안 누적된 빛의 양을 측정한다. 반면 SPAD 센서는 광자 하나하나를 감지하고, 각 광자가 도착한 시점까지 기록한다. 이를 통해 센서 구성에 따라 빛의 세기뿐 아니라 거리, 물질의 특성, 조직 내 변화 등에 관한 정보를 얻을 수 있다.

싱귤러 포토닉스의 핵심 접근법은 3차원 적층 SPAD 어레이 아래에 연산 기능을 배치하는 것이다. 광자 수 세기, 도착 시간 측정, 히스토그램 생성, 통계 분석, 자기상관(autocorrelation) 같은 처리를 픽셀 내부 또는 픽셀 가까이에서 수행할 수 있다.

센서에서 더 많은 데이터를 처리하면 원시 데이터를 별도의 프로세서로 전송해야 하는 부담을 줄이고 실시간 지능형 센싱을 구현하는 데 도움이 된다. 회사는 이 구조가 엣지 컴퓨팅 및 AI 시스템에서 문제가 되는 크기, 지연시간, 전력 소모 제약에 대응할 수 있다고 설명한다.

의료 영상에 초점을 맞춘 Andarta

Andarta는 메타와 공동 개발한 소형 고감도 SPAD 센서다. 싱귤러 포토닉스는 이 제품을 의료 영상 분야와 웨어러블 기기 내 SPAD 통합을 위한 기술로 제시하고 있다.

Andarta는 픽셀 내부 자기상관 기능을 지원한다. 이는 빛의 빠른 변동을 분석하는 데 활용될 수 있다. 회사가 제시한 사례 중 하나는 빛이 조직을 통과할 때 나타나는 변화를 추적해 뇌혈류 속도를 모니터링하는 것이다. 기존 센서가 도달하기 어려운 깊이의 조직을 측정하는 데도 활용 가능성이 제시됐다.

Andarta의 차별점은 단순히 감도가 더 높은 카메라에 그치지 않는다는 데 있다. 광자 수준의 감지, 소형 폼팩터, 센서 내부 연산을 결합해 첨단 광학 측정을 의료 및 잠재적 웨어러블 시스템에 적용하기 쉽게 만드는 것이 목표다.

512픽셀 타이밍 센서 Sirona

Sirona는 싱귤러 포토닉스의 첫 제품으로, 시간 상관 단일 광자 계수(TCSPC)를 지원하는 512픽셀 SPAD 라인 센서다. 칩 내부 히스토그램 생성과 시간 구간화(time-binning) 기능을 통해 단순히 광자가 몇 개 들어왔는지가 아니라 언제 도착했는지를 분석할 수 있도록 설계됐다.

회사가 제시한 Sirona의 활용 분야는 다음과 같다.

• 라만 분광법
• 형광 수명 이미징 현미경(FLIM)
• 비행시간 센싱
• 양자 분야

이 제품은 과학 장비와 산업용 센싱을 모두 겨냥한다. 예를 들어 광자의 도착 시간 정보는 물질을 구분하거나 빛의 이동 시간을 측정하는 데 활용될 수 있다. 형광 수명 측정은 일반적인 밝기 이미지에서는 확인하기 어려운 물질의 특성을 파악하는 데 도움을 준다.

회사가 공략하는 시장

싱귤러 포토닉스는 SPAD 기술의 주요 적용 분야를 크게 세 가지로 제시한다.

산업용 센싱과 피지컬 AI

머신비전, 산업 자동화, 피지컬 AI는 광학 정보를 빠르게 해석하고 현장에서 처리해야 하는 분야다. 칩 내부 연산은 지연시간과 데이터 이동량, 시스템 크기가 기존 카메라 구조의 제약이 되는 환경에서 유용할 수 있다.

과학 연구와 계측

Sirona의 TCSPC, 히스토그램 생성, 시간 구간화 기능은 분광학, 현미경, 비행시간 측정, 양자 분야와 맞닿아 있다. 이들 분야에서는 매우 적은 수의 광자에서도 정보를 추출하고 광자 도착 시간을 정밀하게 측정하는 일이 중요하다.

의료 영상과 웨어러블

Andarta는 의료 영상과 향후 웨어러블 기기 통합을 겨냥한다. 픽셀 내부 자기상관 기능은 감도와 소형화가 중요한 뇌혈류 모니터링 같은 측정에 활용될 가능성이 있다.

회사는 앞서 소비자 전자기기와 자동차 전자기기로의 확장 가능성도 언급했다. 다만 이번 8월 투자 발표에서는 머신비전, 산업 자동화, 과학 장비, 의료 영상을 핵심 시장으로 강조했다.

투자금은 상용화 속도에 투입

이번 215만 달러는 싱귤러 포토닉스가 엔지니어링 인력을 확충하고 제품 개발을 앞당기며, 더 다양한 SPAD 이미지 센서를 빠르게 시장에 선보이는 데 쓰인다.

따라서 이번 투자는 단일 센서 제품의 출시를 넘어선다. 싱귤러 포토닉스는 개별 광자를 감지하고, 센서 칩에서 더 많은 데이터를 처리한 뒤, 같은 구조를 산업·과학·의료 시스템에 맞게 확장하는 제품군을 구축하려 하고 있다. 전 Arm CTO의 이사회 합류 역시 에든버러대학교 스핀오프가 연구 단계에서 폭넓은 상용화 단계로 이동하는 과정에 반도체 업계 경험을 더하는 행보로 볼 수 있다.