퀄컴 차세대 칩 '열관리 구조' 채택 논란… 갤럭시 S27 원가 구조 흔드나

정보기술(IT) 전문 매체 Wccftech는 19일(현지시각) 정보제공자 렙탈리카의 유출 블록 다이어그램을 인용해 퀄컴이 차세대 모바일 프로세서(AP)에 삼성전자의 독자적인 방열 설계와 유사한 구조를 도입했으나 초기 열 제어 완성도에서 과제를 안고 있다고 보도했다.

이번 유출 정보는 아직 공식적으로 검증되지 않은 루머 단계다. 그러나 반도체 미세공정이 2나노미터(nm) 진입 장벽에 부딪힌 상황에서 향후 출시될 삼성전자 갤럭시 S27 시리즈의 부품 탑재 비중과 모바일 AP 공급망 지형을 뒤흔들 수 있는 불확실성 변수로 부각하고 있다.


모바일 AP의 발열 제어는 단순한 방열판 밀착 문제가 아니라 패키지 내부의 열저항 최소화 설계와 전력 효율 제어 알고리즘이 복합적으로 작용하는 엔지니어링 영역이다.
반도체 시장조사업체 트렌드포스(TrendForce)에 따르면 차세대 미세공정은 게이트올어라운드(GAA) 구조 채택으로 누설전류는 줄었으나, 성능 목표치가 상향되면서 단위면적당 전력 밀도가 급증해 패키징 한계에 직면했다. 시장조사업계에서는 퀄컴이 고부하 작업(Burst Workload) 시 발생하는 국부적 과열(핫스팟) 현상을 제어하기 위해 삼성전자가 기존 엑시노스 2600에 도입한 이른바 '열 경로 블록(HPB)'으로 불리는 구리 기반 열 확산 구조와 유사한 설계를 검토하는 것으로 분석하고 있다.

삼성전자는 차기작인 엑시노스 2700에서 AP와 디램(DRAM)을 수평으로 나열하고 그 위에 방열 구조를 얹는 사이드바이사이드(SbS) 패키징을 준비하는 것으로 알려졌다. 이는 열 확산 면적을 넓혀 핫스팟을 분산시키는 구조로, 메모리 발열 제어보다 AP 핵심부의 열 분산에 초점을 맞춘 설계다.

시장 전문가들은 퀄컴이 차세대 제품인 스냅드래곤 8 엘리트 젠6 프로에 유사 구조를 도입하더라도 동적 전압·주파수 조정(DVFS) 알고리즘 최적화가 뒷받침되지 않으면 초기 설계 완성도 확보에 난항을 겪을 가능성이 크다고 진단한다.


차세대 미세공정의 초기 낮은 수율은 스마트폰 제조사의 재료비(BOM) 부담을 가중하는 핵심 원인이다. 반도체 분석업체 세미분석(SemiAnalysis)은 대만 TSMC의 2나노 공정 기반 최상위 스냅드래곤 칩셋 단가가 1개에 300달러(약 45만 9000원)를 상회할 것으로 추산한다.

퀄컴은 단가 상승과 열관리 효율성을 고려해 두 가지 버전의 칩셋을 이원화하여 준비 중인 것으로 파악된다. 이에 따라 스마트폰 제조사는 최고급 모델인 갤럭시 S27 울트라에만 프리미엄 칩셋을 한정 탑재하고, 기본과 플러스 모델에는 일반형 칩셋이나 자체 칩셋 비중을 늘리는 공급망 다변화 전략을 취할 가능성이 높다.
시장에서는 이번 기술 논란이 삼성전자 시스템LSI 사업부에 반사이익의 기회가 될 수 있다는 낙관론이 나온다. 자체 엑시노스 칩셋의 방열 효율성과 전력 밀도 제어 능력이 검증된다면 프리미엄 모델 탑재율을 높여 MX(모바일 경험) 사업부의 원가율을 개선할 수 있기 때문이다.

반도체 업계에서는 양사 모두 미출시 차세대 칩셋의 설계 사양을 공식 확인해줄 수 없는 단계이며, 다만 2나노 공정의 발열 제어 성공 여부가 향후 공급망 주도권을 가를 핵심 변수라고 진단한다.

다만 과거 엑시노스 시리즈가 겪었던 반복적인 발열 논란과 독자 CPU 코어 대신 독자 모뎀 및 그래픽처리장치(GPU) 협력 구조에서 보여준 성능 격차는 여전히 해결해야 할 과제다. 퀄컴 대비 모뎀 경쟁력 우위를 입증하고 초기 양산 수율을 안정적으로 확보해야만 실질적인 수혜로 이어질 수 있다.


단기적으로 시장은 2나노 파운드리 공정의 초기 불량률 안정화 지표와 제조사별 부품 주문량 추이를 점검하고 있다. 퀄컴의 설계 최적화 지연이 현실화되더라도 삼성전자의 양산 능력이 뒷받침되지 않는다면 글로벌 모바일 공급망 전반의 혼란으로 이어질 수 있다.

거시적 관점에서는 퀄컴의 높은 TSMC 의존도 리스크가 부각되는 한편, 프리미엄 AP 시장에서 미디어텍(MediaTek)이 디멘시티(Dimensity) 플래그십 제품군을 앞세워 중국 외 글로벌 지역으로 OEM 채택 범위를 넓히는 대안 시나리오도 설득력을 얻고 있다.

모바일 반도체 밸류체인의 변화 속에서 투자자가 주목해야 할 구체적인 체크포인트는 다음과 같다.

첫째, 삼성전자 2나노 공정의 초기 수율 확보 여부다. 퀄컴의 설계 변수를 기회로 전환하기 위한 선제적 제조 안정성 지표다.

둘째, 갤럭시 S27 시리즈 내 엑시노스 내부 탑재율 추이다. 부품 내재화를 통한 시스템LSI 사업부의 원가 절감 및 턴어라운드 규모를 결정한다.

셋째, 미디어텍 플래그십 칩셋의 글로벌 지역 OEM 채택 확장 여부다. 퀄컴의 독점 체제 균열에 따른 반사이익 분산 여부와 글로벌 공급망 다변화 수준을 확인해야 한다.


김주원 글로벌이코노믹 기자 park@g-enews.com