[경신스] 삼성휴대폰 발열 원인… 반도체 설계나 생산이냐

2022.04.06

헤드라인

삼성휴대폰 발열 원인… 반도체 설계나 생산이냐

 

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https://www.mk.co.kr/news/business/view/2022/03/289803/

 

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최근 논란을 빚은 삼성 게임최적화(GOS) 사태의 책임 소재가 이르면 다음달 판가름 날 전망이다.

문제 원인 중 하나로 지목됐던 퀄컴의 스마트폰 중앙처리장치(AP)를 이번엔 삼성 파운드리가 아닌 대만 TSMC가 맡았기 때문이다. 삼성과 TSMC 간 파운드리 제조 역량 대결이 펼쳐진 것이다. 반도체 업계에서는 이르면 다음달 공개될 이 TSMC 신제품의 완성도에 따라 향후 파운드리 선호도나 시장 점유율이 달라질 것으로 전망한다.

4일 업계에 따르면 퀄컴의 신작 AP인 스냅드래곤8 Gen1플러스가 이르면 다음달 공개될 예정이다. 스마트폰의 두뇌인 AP는 주요 연산을 책임지는 핵심 반도체칩이다.

이번 퀄컴의 신작에 이목이 집중되는 이유는 위탁생산 업체가 TSMC로 알려졌기 때문이다. 전작인 8 Gen1은 삼성 파운드리가 독점 생산했다.

그러나 이 제품은 발열 현상이 심했고 이를 보완하기 위해 삼성이 GOS 프로그램으로 스마트폰 성능을 강제 약화시키며 논란이 됐다. 이 때문에 해외 주요 정보기술(IT) 부품 평가 기관에서 GOS 기능이 탑재된 삼성의 갤럭시 시리즈가 퇴출되기도 했다.

주가에도 영향을 미치자 삼성전자 대표이사 부회장인 한종희 DX 부문장이 직접 주주총회에서 사과했다.

이 같은 논란을 잠재우기 위해 퀄컴은 당초보다 더 빠르게 계획을 앞당겨 신작을 내놓기로 한 것으로 알려졌다. 업계에서는 제조사가 삼성에서 TSMC로 바뀐 것을 두고 퀄컴 측이 수율이나 제조 공정상 차이를 확인하기 위한 것으로 추측하고 있다.

이 때문에 다음달 나올 TSMC산 신제품에 이목이 쏠리고 있다. TSMC가 만든 신작이 기존에 지적된 발열 문제를 완벽하게 해결한다면 향후 삼성 파운드리의 입지가 위축될 수 있기 때문이다. 업계 관계자는 "퀄컴 측이 자체적으로 발열 문제를 어느 정도 보완하겠지만 구조적으로 현 모델과 큰 차이는 없을 것"이라며 "설계보다도 생산 공정상 차이가 더 중요한 변수로 평가받을 수 있다"고 설명했다.

하지만 만약 퀄컴의 기대와 다르게 TSMC가 만든 신작에서도 발열 문제가 지적된다면 삼성전자는 면죄부를 받을 수 있다. 발열에 대한 책임 소재를 공정상 문제보다는 근본적으로 칩 설계상 문제로 볼 수 있기 때문이다.

실제로 최근 대만 IT 전문가들 사이에서는 신작에서도 발열 문제가 제대로 해결되지 못한 것으로 보인다는 추측이 조심스럽게 나오고 있다. 만약 이 같은 추측대로 발열 잡기에 실패했다면 AP 시장에서 퀄컴의 입지가 흔들릴 것으로 보인다. 대신 그 자리를 부동의 프리미엄 모델 강자인 애플과 급격히 진화하고 있는 대만 미디어텍이 위협할 가능성이 높다.

실제로 올해 출시된 미디어텍의 프리미엄 모바일 AP인 '디멘시티9000'은 IT 부품 조사기관 긱벤치에서 퀄컴 스냅드래곤8 Gen1보다 높은 점수를 얻었다. 특히 전력 효율성을 따지는 항목에서도 우위를 보였다. 모바일 AP의 전력 효율이 높다는 것은 스마트폰이 동일한 성능을 보이면서도 발열이 덜하다는 의미다.

물론 이번 GOS 사태가 설계상 문제가 더 크다고 밝혀진다 해도 삼성이 안심할 상황은 아니다. 삼성전자 시스템LSI 사업부 입장에서는 자체적으로 설계한 AP 엑시노스 신작 역시 발열 문제에서 자유롭지 못한 것으로 알려져 있기 때문이다.

 

본문의 근거

 1. 문제 원인 중 하나로 지목됐던 퀄컴의 스마트폰 중앙처리장치(AP)를 이번엔 삼성 파운드리가 아닌 대만 TSMC가 맡았기 때문이다. 삼성과 TSMC 간 파운드리 제조 역량 대결

2. 다음달 공개될 이 TSMC 신제품의 완성도에 따라 향후 파운드리 선호도나 시장 점유율이 달라질 것

3. 전작인 8 Gen1은 삼성 파운드리가 독점 생산
 - 이 제품은 발열 현상이 심했고 이를 보완하기 위해 삼성이 GOS 프로그램으로 스마트폰 성능을 강제 약화시키며 논란

4. 퀄컴은 당초보다 더 빠르게 계획을 앞당겨 신작을 내놓기로 한 것으로 알려졌다. 업계에서는 제조사가 삼성에서 TSMC로 바뀐 것을 두고 퀄컴 측이 수율이나 제조 공정상 차이를 확인하기 위한 것
 - 설계보다도 생산 공정상 차이가 더 중요한 변수로 평가받을 수 있다

 5. 삼성전자 시스템LSI 사업부 입장에서는 자체적으로 설계한 AP 엑시노스 신작 역시 발열 문제에서 자유롭지 못한 것으로 알려져 있기 때문

 

추가 조사할 내용 또는 결과

 

1. GOS 이슈 관련 원인 中 원가 절감
 - 스마트폰은 작은 크기 때문에 PC처럼 냉각팬을 설치할 수 없다. 때문에 방열판만으로 열기를 빼내야 한다. 삼성전자는 이를 위해 갤럭시S22+·울트라에 신형 냉각제를 적용한 베이퍼챔버를 적용했다. 그러나 갤럭시S22 기본형에는 베이퍼챔버를 탑재하지 않았다. 이에 일각에서는 “원가 절감을 위해 냉각부품을 적게 넣었다”는 불만
 - 삼성전자가 온도 기준점을 지나치게 낮게 잡은 이유로 ‘배터리 트라우마’를 꼽는다. 스마트폰 방열판은 필연적으로 배터리를 덮어 열기를 후면으로 빼내는 구조다. 배터리가 과열된다면 폭발이 일어날 수도 있다.(갤럭시노트7 사태) 삼성전자가 GOS 강제 적용에 관해 “소비자 안전을 최우선으로 고려한다는 방침에 따른 것”

 

2. GOS 이슈 관련 원인 中 냉각시스템 설계
 - 삼성전자가 온도 기준점을 지나치게 낮게 잡은 이유로 ‘배터리 트라우마’를 꼽는다. 스마트폰 방열판은 필연적으로 배터리를 덮어 열기를 후면으로 빼내는 구조다. 배터리가 과열된다면 폭발이 일어날 수도 있다.(갤럭시노트7 사태) 삼성전자가 GOS 강제 적용에 관해 “소비자 안전을 최우선으로 고려한다는 방침에 따른 것”

3. 베이퍼챔버 Vapor Chamber

 - 표준 히트파이프는 축을 따라서만 열을 전달(1차원)하는 반면 베이퍼챔버는 더 넓은 면적의 열원에서 열을 흡수하고 열의 확산/냉각을 위해 방열판으로 전달하는데 사용
 - 베이퍼챔버는 평면형 히트 파이프로 열을 2차원으로 확산시킬 수 있음
 - 열→증발기(증발기 내 액체 증발→증기)→챔버 내 증기 유입(열 확산)→응축기(표면에서 응축되어 열이 대류/냉각에 의해 제거→응축수로 돌아감)
 - 장점 : 두께 3mm, 우수한 열 확산, 전자 장치에 직접 결합 가능
 - 단점 : 증발기와 응축기가 동일한 평면에 있어야함.

 

적용할 점 (현직자에게 할 질문)

 

휴대폰의 주요 발열 원인이 AP에 있다는 것을 알았다. 또한, 발열 문제를 해결하기 위해 쿨링시스템이 발전해왔고, 현재 베이퍼챔버를 사용하는 것을 알았다. GOS 이슈 초기에는 원가절감을 위해 베이퍼챔버의 양을 줄인 것이라고 들었는데 AP 설계, 생산, 냉각 시스템 초기 작동 온도 등 여러 요소가 복합적으로 작용한 것으로 보인다.

1. GOS 이슈로 인해 S22  품질을 떨어뜨려 고객의 신뢰가 깨져버렸으므로 이를 회복하기 위해 기술력 향상, 프로모션 등 특별한 전략은 무엇이 있는지?

 

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https://www.youtube.com/watch?v=In9vpn9LPtQ&ab_channel=MindofTech