아이폰 17 프로, TSMC의 2nm은 무리였나

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아이폰 17 프로, TSMC의 2nm은 무리였나

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애플이 차세대 아이폰 17 프로 시리즈에 예정되어 있던 TSMC의 2nm 공정 채택을 연기할 것으로 보인다. 제조 비용 상승과 수율 상승이 주요 요인으로 꼽히며, 구현은 2026년 아이폰 18 프로 시리즈까지 미뤄질 것으로 보인다.

 

1. 제조 비용과 수율이 채용 연기의 결정적 요인으로 작용

TSMC는 이미 신주 바오산 공장에서 2nm 공정의 시제품을 생산하기 시작했지만, 현재 생산 공정은 심각한 문제에 직면해 있다고 한다. 가장 중요한 지표인 수율은 60%로, 이는 생산된 반도체 웨이퍼의 약 40%가 품질 기준을 충족하지 못해 폐기해야 하는 상황을 의미한다. 또한, 웨이퍼 한 장당 비용은 3만 달러라는 매우 높은 수준에 이르렀으며, 낮은 수율과 결합하여 실질적 제조 비용이 크게 상승하는 결과를 초래하고 있다.

 

이러한 제조상의 문제는 애플의 연간 생산 규모를 고려할 때 특히 중요한 문제가 되는데, 아이폰 시리즈의 연간 출하량은 1억 대를 넘어서고 있으며, 그 중 Pro 시리즈가 상당한 비중을 차지하고 있다. 만약 현재의 수율로 양산을 시작한다면, 필요한 칩 수를 확보하기 위해 예정된 생산 수량을 크게 늘려야한다. 이는 곧 비용 증가로 이어진다. 이러한 상황을 감안하여 애플은 2nm 공정의 상용화를 1년 연기하고, 아이폰 17 시리즈에서는 현재 사용하고 있는 3nm 공정을 사용하기로 결정한 것으로 보인다.

 

2. 2nm 공정이 약속하는 성능 향상

TSMC가 IEDM 2024 컨퍼런스에서 공개한 상세 정보에 따르면 2nm 공정은 현재 3nm 공정에 비해 여러 가지 중요한 기술적 우위를 가지고 있다. 우선, 트랜지스터 밀도가 15% 향상되어 같은 면적의 실리콘 칩에 더 많은 연산 회로를 탑재할 수 있다. 또한, 동일한 전력 소비 조건에서 15%의 성능 향상을 달성하거나, 동일한 성능을 유지하면서 전력 소비를 24~35% 절감할 수 있는 것으로 확인되었다.

 

또한, 2nm 공정의 가장 혁신적인 특징 중 하나라는 GAA 나노시트 트랜지스터를 채택한 것이다. 이 새로운 트랜지스터 구조는 채널 폭을 정밀하게 조정할 수 있어 성능과 전력 소비의 최적 균형을 실현할 수 있다. 특히 0.5~0.6V의 매우 낮은 전압으로 작동할 수 있으며, 동시에 효율은 크게 향상시킬 수 있다는 점이 주목할 만하다. 이는 모바일 기기의 배터리 수명 연장에 직접적인 영향을 미칠 수 있는 기술 혁신이라고 할 수 있다.

 

이러한 기술적 우위에도 불구하고, 현재 제조상의 문제로 인해 아이폰 17 프로 시리즈에 채택하기 어려운 상황은 첨단 반도체 제조의 기술적 가능성과 경제적 실현가능성의 딜레마를 여실히 보여준다.

 

3. 개인적인 의견

반도체 제조 공정의 미세화는 물리적 한계와의 싸움인 동시에 경제적 타당성과의 줄다리기이도 하다. 이번 연기 결정은 애플의 현실주의적 접근 방식을 보여준다. 2nm 공정이 매력적인 성능 향상을 약속하는 것은 사실이지만, 연간 1억 대 규모로 생산되는 아이폰에 40%의 수율 손실을 수반하는 기술을 도입하기에는 리스크가 너무 크다.

 

오히려 주목해야 할 것은 이 결정이 스마트폰 업계 전체에 미치는 영향인데, 애플조차도 망설이는 제조비용은 다른 제조사들에게 더 큰 장벽이 될 것이다. 결과적으로 프리미엄 세그먼트의 기술적 차별화 시기가 늦춰질 가능성이 높다.

 

또한, 이 상황은 TSMC에게도 양날의 검이 될 수 있다. 고가의 제조 공정 채택 연기는 단기적인 수익에 영향을 끼치는 것은 사실이지만, 무리한 양산으로 인한 품질 문제나 평판 저하를 피할 수 있는 측면도 있다. TSMC의 다음 행보가 더욱 주목되는 상황이다.