2025년 11월 14일1. 센서의 데이터 처리 속도가 데이터 처리 속도를 앞지르고 있습니다.
얼마 전까지만 해도 대부분의 이미지 센서는 해상도와 속도 면에서 평범한 수준이었습니다. 하지만 이제는 상황이 완전히 달라졌습니다. CMOS 기술의 급속한 발전 덕분에 센서는 이제 엄청난 양의 데이터를 생성합니다. 실제로 이제는 이미지를 캡처하는 것뿐만 아니라 센서에서 컴퓨터로 데이터를 원활하게 전송하는 것이 관건이 되었습니다.
Gpixel을 예로 들어보겠습니다.GSPRINT5514BSI예를 들어, 이 센서는 APS-C 포맷에서 5.5μm 픽셀 크기로 1400만 화소(4,608 × 3,072) 해상도를 제공합니다. 모드에 따라 10비트 HDR 모드에서 초당 최대 670프레임, 12비트 HDR 모드에서 초당 최대 350프레임, 듀얼 12비트 HDR 모드에서 초당 최대 80프레임을 처리할 수 있습니다. 결과적으로 초당 약 95기가비트의 처리량을 달성합니다. 또한, 이 센서는 510nm 파장에서 86%의 양자 효율을 보이고, 30ke⁻의 풀웰 용량을 가지며, HDR 모드에서 거의 80dB에 달하는 동적 범위를 제공합니다.
이러한 속도에서는 병목 현상이 더 이상 센서가 아니라 데이터 전송 경로가 됩니다. 그리고 바로 이 지점에서 논의의 초점이 픽셀에서 인터페이스로 옮겨갑니다.
2. 카메라 제조업체들의 적응 방식
투센은 이러한 변화를 빠르게 파악했습니다. 최신 플래그십 카메라에는 이러한 변화가 반영되어 있습니다.레오 5514 프로, 그레오 3243 프로그리고제미니 8K TDI이 모든 제품들은 엄청난 양의 데이터를 처리하도록 설계되었습니다. Leo 5514 Pro는 최대 670fps로 14MP 영상을 스트리밍할 수 있습니다. Leo 3243 Pro는 100fps로 32MP 영상을 처리합니다. 그리고 Gemini 8K TDI는 1MHz의 초고속으로 8208픽셀 라인을 구동합니다.
투센은 100기가비트 이더넷 대신 100기가비트 CoaXPress-over-Fiber(CoF)를 선택했습니다. 언뜻 보면 의외일 수 있습니다. 이더넷은 플러그 앤 플레이 방식이라는 평판이 있고, 1~10Gbps의 저속 구간에서는 당연한 선택으로 여겨지기 때문입니다. 하지만 100Gbps에서는 이더넷을 단순히 케이블만 교체하는 것으로는 충분하지 않습니다. 전용 카드, 세심한 튜닝, 그리고 상당한 엔지니어링 작업이 필요합니다.
반면 CoF는 이미징에 특화되어 처음부터 설계되었습니다. 프레임 손실이 없고, 타이밍이 정확하며, 광섬유 케이블을 장거리 전송해도 EMI 문제가 발생하지 않습니다. 또한 CoF는 여러 대의 카메라 간 하드웨어 수준의 동기화를 지원하는데, 이는 반도체 검사, 과학 이미징, VR/3D 캡처와 같은 분야에서 매우 중요합니다.
투센은 이더넷을 완전히 포기한 것은 아니지만, 이러한 고급 모델의 경우 CoF(기능 커버리지)에 우선적으로 집중하는 전략적 선택을 했습니다.
3. CoF와 100Gb 이더넷 - 왜 이렇게 다르게 느껴지는가
이론상으로는 CoF와 100Gb 이더넷 모두 초당 100기가비트의 속도를 약속합니다. 하지만 실제 카메라를 연결하면 두 기술의 작동 방식은 매우 다릅니다.
가장 큰 차이점은 데이터 전송 방식입니다. CoF(Cross-Order Fail)는 결정론적 방식으로, 카메라 데이터를 손실 없이 예측 가능한 지연 시간으로 순서대로 스트리밍하도록 설계되었습니다. GSPRINT5514와 같은 센서가 거의 95Gb/s의 데이터를 지속적으로 전송할 때 바로 이러한 방식이 필요합니다. 반면 이더넷은 최선을 다하는 방식입니다. 부하가 심할 경우 패킷이 손실되거나 지연되거나 순서가 뒤바뀔 수 있습니다. TCP는 손실된 데이터를 복구할 수 있지만 지연 시간이 증가하고, UDP는 지연 시간을 낮추지만 프레임을 완전히 손실할 위험이 있습니다. 검사나 과학 응용 분야에서는 프레임 하나라도 누락되면 데이터 세트가 망가질 수 있습니다.
두 번째 차이점은 프로토콜 오버헤드입니다. CoF는 프레임 처리를 최소화하여 거의 전체 링크 대역폭을 이미지 데이터에 사용할 수 있도록 합니다. 반면 이더넷은 헤더와 네트워크 동작에 상당한 대역폭을 소모합니다. 엔지니어는 점보 프레임이나 RDMA를 사용하여 대역폭을 더 확보할 수 있지만, 상당한 노력이 필요합니다. 센서가 이미 약 94.8Gb/s의 대역폭을 소비하는 상황에서 오버헤드는 절대 피해야 할 요소입니다.
다음으로 케이블링 문제가 있습니다. CoF는 EMI 문제 없이 수백 미터까지 연결할 수 있는 광섬유를 통해 전송됩니다. 이더넷도 광섬유를 사용할 수 있지만, 추가 송수신 모듈이 필요하고 종종 네트워크 스위치를 거쳐야 하므로 비용이 증가하고 때로는 지터가 발생할 수 있습니다.
동기화 또한 중요한 차이점입니다. CoF는 하드웨어 트리거 라인, 젠록, 그리고 마이크로초 미만의 정확도를 가진 타임스탬프를 제공합니다. 이더넷은 IEEE 1588 PTP 프로토콜에 의존합니다. PTP는 적절한 환경에서는 매우 효과적일 수 있지만, 전체 네트워크가 제대로 구성되어 있어야 하며, 설령 그렇다 하더라도 하드웨어 트리거만큼의 정밀도를 제공하는 경우는 드뭅니다.
전력 공급 측면에서도 CoF가 유리합니다. 하이브리드 구현 또는 PoCXP(CoaXPress에 대한 권한PoE(Power over Ethernet)는 냉각 방식의 고성능 카메라를 지원하기 위해 더 높은 전력을 공급할 수 있습니다. 반면 표준 이더넷의 PoE는 일반적으로 최대 30와트 정도에 그쳐 고성능 센서에는 부족한 경우가 많습니다.
마지막으로 호스트 컴퓨터에서 어떤 일이 발생하는지 생각해 보세요. CoF는 프레임 그래버를 사용하여 DMA를 통해 데이터를 메모리에 직접 푸시하므로 CPU 사용량을 낮추고 실시간 처리에 필요한 리소스를 확보할 수 있습니다. 반면 이더넷은 고급 NIC와 바이패스 기술을 사용하더라도 100Gb/s 속도의 패킷을 처리하는 데 CPU 자원을 많이 소모하는 경향이 있습니다.
이 모든 것을 종합해 보면, CoF가 이미징 분야에서 매끄럽게 느껴지는 반면 이더넷은 통합 프로젝트처럼 느껴지는 이유를 알 수 있습니다. CoF는 이미 성숙한 프레임 그래버, SDK, 그리고 벤더 지원을 통해 이미징 분야에서 표준화되어 있습니다. 이더넷은 보편적이지만, 100Gbps의 진정한 "카메라급" 성능을 구현하려면 시스템 설계에 심혈을 기울여야 하므로 그 부담이 통합 업체에 전가됩니다.
4. 결론
네, CoF와 100Gb 이더넷 모두 동일한 회선 속도를 제공한다고 광고합니다. 하지만 CoF만이 결정적이고 손실 없는 방식으로 카메라에 최적화된 대역폭을 제공합니다. GSPRINT5514와 같은 고속 센서나 Tucsen의 Leo 5514 Pro, Leo 3243 Pro, Gemini 8K TDI와 같은 카메라에는 CoF가 최적의 선택입니다. CoF는 프레임 손실을 방지하고, 동기화를 보장하며, 간편한 통합을 가능하게 합니다.
