아이폰 발열 TSMC의 3nm가 문제라면 삼성 반도체엔 기회

애플이 신형 스마트폰 '아이폰15 프로'의 발열 문제를 해결하기 위해 대만 파운드리(반도체 위탁생산) 기업 TSMC에 의존해온 모바일 AP(애플리케이션 프로세서) 공급을 다변화할 가능성이 제기되고 있다.

[이미지출처=AFP연합뉴스]

22일 반도체업계는 대만 TSMC가 만든 3나노(1nm·10억분의 1m) 공정 기반의 모바일 AP칩 'A17프로'를 장착한 아이폰15 프로에 발열 문제가 제기되고 있는 것을 예의주시하고 있다. 최근 외신을 통해 아이폰15 프로 구매자가 고사양 게임을 한 결과 30분만에 스마트폰 온도가 48도까지 상승했다는 사용자 리뷰가 퍼지고 있기 때문이다. AP는 스마트폰의 두뇌 역할을 하는 반도체로 AP의 성능이 곧 스마트폰 성능으로 연결된다.

아이폰15 프로는 3나노 공정으로 생산된 반도체를 탑재한 첫 스마트폰이다. 반도체 위탁 생산은 TSMC가 맡았다. 애플을 주요 고객사로 둔 TSMC가 지난해 말부터 3나노 공정 가동을 시작해 아이폰15 프로에 AP칩을 탑재했다. 삼성전자는 지난해 6월 세계 최초로 3나노 양산을 시작했지만 애플이 TSMC와 손을 잡으면서 고객확보에 측면에서 TSMC에 밀렸다.

하지만 TSMC는 이번에 아이폰15 프로 발열 이슈로 3나노 공정에서 허점을 보이고 있다. 그동안 스마트폰 발열 문제는 꾸준히 제기됐던 이슈였지만 소비자들은 3나노 공정 도입으로 스마트폰 발열문제가 해결되고 배터리 사용시간이 길어질 것이라고 기대했었다.

시장에서는 TSMC가 3나노 반도체의 수율을 빨리 안정화 시키기 위해 기존 공정에도 사용했던 핀펫(FinFET) 구조를 이용한 것이 발열 문제로 이어졌을 것으로 보고 있다. 4나노 이후로 회로 간격이 극도로 좁아지면서 전류 누설로 인해 제어가 어려워지고 있는데 TSMC가 기존에 쓰던 핀펫 구조에 큰 변화를 주지 못하면서 문제가 발생할 가능성이 있다는 것이다.

채널을 수직으로 세워서 게이트와 채널 3면이 접촉해 있는 핀펫과 달리, 삼성전자가 3나노 공정부터 이용하고 있는 게이트올어라운드(GAA) 구조는 게이트가 채널 4면을 모두 감싸는 형식으로 전류 제어에 더 효율적이라는 분석도 나오고 있다. TSMC는 3나노 공정까지만 핀펫구조를 쓰고 2나노 공정부터는 본격적으로 GAA 구조를 적용할 계획인 것으로 알려져 있다.

류형근 삼성증권 연구원은 아이폰15 프로 발열 이슈와 관련해 "핀펫구조로 구현한 TSMC의 3nm 발열이 문제라면 상황이 달라진다"며 "고객(애플)의 입장에서는 무조건 TSMC를 고집할게 아니라 멀티 소싱을 고민해야할 것이다. 파운드리 후발주자인 삼성전자에게는 의미 있는 소식이 될 수 있다"고 설명했다.

삼성전자가 TSMC에 밀리는 단점으로 지적됐던 수율 관리도 상당히 극복됐다는 평가를 받고 있다. TSMC가 이번 3나노 공정에서 만든 반도체의 수율은 70% 수준으로 알려져 있다. 지난 7월 초 하이투자증권이 삼성전자의 3나노 수율이 60%를 돌파했다는 내용의 보고서를 낸 적 있다. 2개월이 지난 지금은 더 수율이 높아졌을 가능성이 크다.



박선미 기자 psm82@asiae.co.kr
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