"전력↓ 속도↑"…모바일칩셋 통합 가속화

[박계현기자] 저전력 설계와 빠른 전송 속도가 스마트 기기의 핵심 화두로 떠오르면서 기기 안에 들어가는 주요 부품들이 다양한 형태로 통합되고 있다.

모바일 애플리케이션 프로세서(AP)와 베이스 밴드의 통합 뿐 아니라 메모리 반도체와 시스템 반도체의 통합 설계도 진행 중이다.

통합 칩으로 가장 주목 받는 반도체 설계 회사는 AP와 LTE 베이스 밴드(통신칩)를 통합한 28나노 칩셋 'MSM8960'을 출시한 퀄컴이다.

퀄컴의 MSM8960은 AP와 LTE 베이스밴드를 통합한 칩으로 전세대인 S3 대비 전력효율이 20~30% 향상됐으며 45나노 공정에서 28나노 공정으로 전환해 칩 크기 또한 한층 더 작아졌다.

삼성전자, LG전자, 팬택 등 국내 주요 단말사들이 모두 MSM8960을 채택한 전략폰을 각각 출시하면서 칩 공급부족 사태가 시장의 화두로 떠올랐을 정도로 관심을 받고 있다.

MSM8960이 각 제조사들의 최신 단말 공급을 좌지우지하는 변인이 된 이유 중 하나는 현재까지 퀄컴 외에 AP와 LTE 통합칩을 시장에 출시한 곳이 아직 없기 때문이다.

업계 한 관계자는 "휴대폰 제조업체 입장에서 원칩을 선호하는 이유는 통합칩이 AP와 베이스밴드를 따로 사용하는 경우보다 개발하기가 쉽기 때문"이라며 "현재 시장에서 제조업체가 선택할 수 있는 4G LTE 모뎀칩의 선택지가 많지 않은 것도 이번 MSM8960 대란의 원인"이라고 말했다.

그러나 엔비디아가 지난해 2G·3G·LTE 기술을 모두 갖춘 모뎀 업체 아이세라를 3억6천700만 달러(한화 약 5천400억원)에 인수하는 등 다른 경쟁업체들도 통합 칩 양산에 박차를 가하고 있다.

한편, 삼성전자는 모바일 D램과 AP를 통합하는 작업을 실험 중이다. 메모리 반도체와 시스템 반도체를 한 칩으로 설계하는 것은 제품 출시를 논하기 이전에 기술적으로도 큰 의미가 있는 도전이다.

삼성전자 우남성 시스템LSI부문 사장은 "실리콘 관통전극(Through-silicon via, TSV)으로 AP와 모바일 D램을 통합시키는 것은 이론적으론 가능하지만 현실적으로는 굉장히 어려운 시도"라며 "공정·디자인·레이아웃·테스팅·발열 상의 난관을 모두 해결해야 한다"고 말했다.

실리콘 관통전극(TSV) 방식은 수천개가 넘는 정보입출력(IO:Input Output) 전극을 이용해 칩 간 전송속도를 높이는 방법이다. TSV 방식은 D램과 AP간 전송속도를 더욱 빠르게 하기 위해 도입됐다.

삼성전자는 2∼3년 안에 모바일 AP와 메모리 반도체를 통합한 제품을 시장에 선보일 계획이다.

업계 한 관계자는 "이제까지는 D램 메모리에 LPDDR3라는 메모리 규격이 있었지만 AP와 D램 간 통신 속도가 점차 빨라지면서 기술적 장벽에 부딪쳤다"라며 "현재까지 칩을 따로 만들어서 하나의 패키지 위에 올리는 POP(패키지 온 패키지) 방식이 주를 이뤘다면 차세대 메모리는 AP에 D램을 직접 올려서 TSV 방식으로 신호를 주고 받게 될 것"이라고 전망했다.