애플의 3nm? 삼성, 퀄컴의 4nm? 스마트폰 AP성능을 결정하는 반도체 미세화 공정이란 무엇일까?

애플은 23년 9월 12일 아이폰 공개 행사에서 3nm 공정의 A17pro AP를 발표했습니다. A17pro는 이전 세대인 A16바이오닉 AP보다 10% 빠른 연산을 자랑하는데요. AP의 성능에서 얼마나 미세한 공정이 가능한지는 매우 중요한 요소가 되고 있습니다.

 

 

반도체의 나노미터(나노미터) 크기는 반도체 칩의 소자들이 얼마나 작고 밀집되어 있는지를 나타냅니다. 나노미터가 작아질수록 더 많은 트랜지스터를 하나의 칩에 통합할 수 있으며, 이는 더 빠른 성능과 낮은 전력 소비를 가능하게 합니다. 따라서 나노미터가 작을수록 반도체 기술의 발전이 더 진전되며, 이는 전자 제품의 성능 향상과 에너지 효율성을 증대시키는 데 중요한 역할을 합니다.

 

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‘집적도’는 반도체 칩이 얼마나 많은 논리 회로로 구성되어 있는지를 나타냅니다. 작은 칩 내에서 집적도를 높이기 위해 현재 회로의 라인 폭은 1의 자리 nm 수준까지 달성하는데 성공했습니다.

 

반도체 (출처 DUG 테크놀로지)

 

현재 3nm 공정의 애플 A17pro 외에 삼성전자는 갤럭시 S23에 4nm 공정의 엑시노스2200(삼성전자) 또는 스냅드래곤8 1세대(퀄컴)를 사용하고 있는데요. 최근 공개된 스냅드래곤8 2세대의 경우에도 4nm 공정을 적용한다고 알려져 있습니다. 얼마전에는 미국의 반도체 규제를 받고 있는 중국이 자체적으로 7nm 공정의 AP를 개발했다는 소식이 들려오기도 했어요.

 

세계 반도체 기업들의 미세화 공정 현황 (출처 인베스트 조선)

 

반도체 회로의 미세화가 진행될수록 동일한 면적에서 고용량, 고성능 및 고효율 제품을 만들 수 있습니다. 반도체 산업은 미세화의 한계를 극복하기 위해 회로 설계의 혁신 및 새로운 공정 도입 등 다양한 노력을 기울이고 있습니다. 칩이 작아지면 동일한 면적의 웨이퍼(반도체의 원판)에서 더 많은 반도체를 생산할 수 있으므로 생산성 뿐만 아니라 성능과 전력 효율도 높일 수 있습니다. 이에 삼성전자를 비롯해 SK하이닉스, TSMC, 인텔 등 전세계 반도체 기업은 미세화의 한계를 극복하기 위해 경쟁하고 있습니다.