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막 열린 5G시대, 반도체는 '통합' 경쟁중

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비용 절감·얇은 두께 구현 등 여러 장점에 '각광' 삼성과 퀄컴, 모바일 AP와 모뎀칩 통합 '속도전' [비즈니스워치] 최형균 기자 chg@bizwatch.co.kr

스마트폰에 들어가는 부품을 설계하거나 만드는 반도체 회사들은 그간 제품의 효율성을 높이는 방안을 궁리했다.

스마트폰이 갈수록 얇아지면서도 기능은 다양해졌기 때문이다. 회사들은 그만큼 부품 부피는 줄이면서 성능을 높여야 하는 과제에 직면해 있다.

회사들은 여러 부품을 한 곳에 모으는 방법으로 출구를 마련했다. 스마트폰의 두뇌 역할을 하는 '모바일 애플리케이션프로세서(AP)'가 중앙처리장치(CPU), 그래픽처리장치(GPU), 위성항법장치(GPS) 모듈, 통신 모뎀 등을 한꺼번에 담는 '통합칩(시스템온칩·SoC)'으로 진화한 이유다.

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◇ 공간을 '실속 있게'

스마트폰에서 통합칩이 본격적으로 대세를 이루기 시작한 건 4G 시대가 시작된 2010년대 초반인 것으로 알려졌다. 그간 부품 설계 및 제작 회사들이 축적한 노하우가 만개하면서 통합칩 제조가 본격적으로 시동을 걸었다.

통합칩은 여러모로 이점이 많다. 우선 제조사가 스마트폰 내부를 설계하는데 부담이 덜해진다. 본래라면 부품 두세개를 꽂을 공간에 하나만 부착하면서 공간을 효율적으로 쓸 수 있기 때문이다.

스마트폰속 공간 살리는 '통합칩'
5G시대 AP와 모뎀칩 통합 '속도'

부품을 절약한 공간을 배터리용으로 바꿔 스마트폰 사용시간을 늘리는 등 통합칩은 스마트폰 공간을 더 알차게 쓰게 해준다.

삼성전자 관계자는 "통합칩을 구현하면 공간을 효율적으로 쓰면서도 제조공정을 단축해 제품 생산비용이 절감된다"고 말했다.

◇ 5G도 주도권 '경쟁'

5G 시대에도 통합칩을 두고 업체간 기술경쟁이 치열하게 벌어지고 있다. 기술력만 제대로 확보하면 여러 부품을 한꺼번에 판매하며 수익성을 높일 수 있기 때문이다.

특히 스마트폰 통신기능에서 핵심을 담당하는 모뎀칩을 업체들은 주목하고 있다. 통합칩에 통신 통신 모뎀을 넣는게 대세가 된 만큼, 제대로 된 모뎀칩을 개발하면 모바일 AP 시장 점유율 확대로도 이어질 수 있다.

전세계 스마트폰용 모뎀칩과 모바일 AP 점유율이 비슷한 것도 통합칩 때문이다. 모뎀칩은 열을 잡고, 통신수율을 맞추기가 어려워 기술 문턱이 높다. 5G 모뎀칩 양산시설을 갖춘 곳은 퀄컴, 삼성전자, 화웨이 정도다.

스마트폰 제조사 애플은 모바일 AP는 자체 제작하면서도 모뎀칩은 외부에서 조달하고 있다. 인텔은 그간 모뎀칩 제작역량을 쌓아왔음에도 최근 스마트폰용 5G 모뎀 제작을 포기했다.

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모바일 AP 분야 세계 1위 미국 퀄컴은 5G 모뎀칩에서 앞서고 있다. 퀄컴은 모바일 AP '스냅드래곤 855'와 5G 모뎀 '스냅드래곤 X50'을 합친 통합칩을 올해 2월 세계 최대 모바일 전시회 모바일월드콩그레스(MWC)에서 업계 최초로 공개했다.

퀄컴은 4G 시대에도 처음으로 모바일 AP에 모뎀칩을 담은 통합칩을 처음으로 내놓은 바 있다.

비메모리 육성에 사활을 걸고 있는 삼성전자도 통합칩을 준비 중이다. 삼성전자는 갤럭시 S10 5G에 부착된 엑시노스 모뎀 5100을 포합한 통합 모뎀 솔루션을 모바일 AP에 담는 기술을 개발하고 있다. (※관련기사 : 이재용 "비메모리 반도체, 신성장동력 육성")

삼성전자는 엑시노스 RF 5500 및 SM 5800까지 모바일 AP에 담으려 한다. 모뎀칩은 신호를 수신하고 발신할 때 사용자나 기지국이 이를 인지할 수 있도록 변환하는 역할을 한다.

무선송수신반도체 RF 트랜시버는 변환된 신호를 주고 받는 통로다. 전력공급변조반도체 SM은 기기가 보내는 신호를 필요할 때만 증폭시킬 수 있도록 해 스마트폰이 전력을 알뜰하게 사용하는데 도움을 준다.

한국반도체산업협회 관계자는 "스마트폰 부품은 계속 작아지고 기능은 다양해지는 만큼, 통합칩 시장도 갈수록 확대될 것"이라고 전망했다.

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