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아이폰 ‘뽑기’ 논란, 2nm 차이는 성능에서 얼마나 차이 나나

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2015년 10월 04일 18:00 프린트하기

맥루머스 제공
맥루머스닷컴 제공

겉보기에 똑같은 전자제품이라도 속에 든 알맹이는 급이 다를 수 있을까. 지난달 해외 시장에 새롭게 출시된 아이폰 6S 시리즈가 실제로 그렇다는 사실이 밝혀졌다. 스마트폰의 심장부에 해당하는 애플리케이션 프로세서(AP)에 차이가 있어 일명 ‘뽑기’ 논란이 일고 있다.

 

● 삼성-대만 TSMC서 동시 납품

 

애플 전문 리뷰 사이트 ‘맥루머스닷컴’은 아이폰 6S와 아이폰 6S 플러스에 탑재된 AP칩인 A9 프로세서의 58.96%가 대만 TSMC를 쓰고 있으며, 41.04%가 우리나라의 삼성전자 제품이라고 2일 밝혔다.

 

이는 새로 판매되고 있는 아이폰 2500대의 칩을 분석한 결과다. 문제는 두 회사가 만든 AP칩의 반도체 회로선폭이 서로 다르다는 데 있다. TSMC는 16nm(나노미터·1nm는 10억분의 1m), 삼성전자는 14nm다.

 

회로선폭이 좁을수록 데이터 저장의 최소 단위인 ‘셀’의 밀도, 즉 집적도가 높아져 같은 면적의 칩에 넣을 수 있는 회로와 데이터의 양이 많아진다. 그만큼 고밀도 집적회로를 만들 수 있다는 것이다.

 

간단히 예를 들면, 선폭의 비가 14:16(즉, 7:8)이면 회로가 차지하는 면적 비는 그의 제곱인 49:64가 되고 따라서 셀의 집적도 비는 그의 역수인 약 1.3:1이 된다. 만약 같은 양의 회로를 넣는다면 반도체 칩을 더 작고 가볍게 만들 수 있다. 칩을 동일한 크기로 만들 경우 발열에 더 강하고 배터리 소모량도 더 작게 제작할 수 있다는 뜻이다.

 

회로선폭의 단위인 1nm는 10억분의 1m로, 머리카락 두께의 5만분의 1에 해당한다. 전문가들은 이 작은 차이가 기술력 면에서 상당한 차이가 있다고 말한다. 

 

김상욱 KAIST 신소재공학과 교수는 “회로선폭이 좁아지면 회로 사이 간격도 줄어들어 그만큼 발열량이 많아져 기술적으로 해결해야 할 문제가 많다”며 “반도체에서 회로선폭을 2nm 줄이려면 수천 억 원의 연구개발비를 투자해야 한다”고 말했다.

 

● 아이폰 6S 플러스에 14nm 칩 더 많이 활용

 

아이폰 6S에 탑재된 AP칩에서 각 업체가 차지하는 비율은 TSMC가 78.27%, 삼성전자가 21.73%으로 TSMC가 압도적이다. 반면 화면크기가 5.5인치로 아이폰 6S보다 큰 아이폰 6S 플러스는 반대로 TSMC가 43.19%, 삼성전자가 56.81%를 차지한다. 화면이 더 큰 아이폰 6S 플러스에 삼성전자 제품을 더 많이 채택한 것이다.

 

그간 애플은 자사의 AP칩 생산을 대부분 TSMC에 맡겨왔다. 이전 모델인 아이폰 6에 탑재된 20nm급의 A8 프로세서 역시 대부분 TSMC 제품이었다. 그런데 최근 삼성전자가 세계 최초로 14nm 반도체 공정을 가동하면서 삼성전자와도 손을 잡은 것이다.

IT업체에서 필요한 부품을 여러 곳에서 구매하는 일은 흔하다. 대신 생산 업체가 달라도 성능은 같아야 하는 게 원칙이다.


자료: 맥루머스 제공
맥루머스닷컴 제공

실제로 TSMC와 삼성전자의 A9칩이 성능이 다르다는 명확한 근거는 밝혀진 바 없다. 두 회사가 만든  A9 프로세서는 모두 평균적으로 A8 프로세서보다 CPU는 70% 빠르고 GPU는 90% 빠르다. 애플의 성능기준을 충족했기 때문이다. 맥루머스닷컴 측도 “뚜렷한 차이는 발견되지 않았다”고 밝히고 있다.


반도체의 성능은 회로선폭뿐 아니라 칩의 설계나 구동방식, 전압 등 다양한 변수가 있다. 서로 다른 업체에서 생산된 반도체 칩의 성능을 회로선폭만으로 비교하긴 어렵다는 반론도 나온다.

 

하지만 이론적으로 모든 조건이 동일하다면 회로선폭이 좁은 AP칩이 더 많은 데이터를 더 빨리 처리할 수 있다. 김 교수는 “회로선폭이 좁아질수록 더 많은 양의 데이터를 넣을 수 있을 뿐만 아니라 데이터가 이동하는 거리가 짧아져 일반적으로 데이터 처리 속도도 빨라진다”고 말했다.

 

 

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