애플, TSMC에 차세대 M5 칩 발주: 3D 패키징 적용해 AI 서버까지 활용

모두가 애플이 TSMC의 차세대 2nm 공정을 가장 먼저 도입할 것으로 예상했지만, 애플의 계산법은 조금 달랐습니다.

한국 매체 디일렉이 대만 언론을 인용해 보도한 바에 따르면, 애플은 차세대 M5 칩의 본격적인 생산 개발 단계에 돌입하며 TSMC에 주문을 넣었습니다.

이번 M5 프로세서는 당초 거론되던 TSMC의 최첨단 2nm 공정 대신 기존의 3nm 공정을 그대로 유지합니다. 비용 부담이 2nm 도입을 건너뛴 가장 주된 이유로 풀이됩니다.

2nm 대신 3D 적층 'SoIC' 선택한 애플

공정 미세화를 한 템포 쉬어가는 대신, 애플은 패키징 기술에서 전작인 M4와의 확실한 격차를 만들어낼 계획입니다.

핵심은 TSMC의 3D 칩 적층 기술인 SoIC(System on Integrated Chip)의 전면 도입입니다. 칩을 평면에 나열하는 기존 2D 방식과 달리 다이를 수직으로 쌓아 올리는 구조입니다.

이 3D 적층 설계를 적용하면 신호 전달 거리가 대폭 줄어들면서 발열 관리가 한층 쉬워지고 누설 전류도 크게 억제됩니다. 애플은 열가소성 탄소섬유 복합 몰딩 기술을 결합한 차세대 하이브리드 SoIC 패키징과 관련해 TSMC와의 협력을 확대해 왔으며, 해당 패키지는 지난 7월 이미 소규모 시험 생산 단계에 진입한 것으로 알려졌습니다.

맥북부터 AI 데이터센터 서버까지 '듀얼 유즈'

M5 칩의 양산은 이르면 2025년 하반기에 시작되며, 이를 탑재한 첫 번째 기기들은 2025년 말이나 2026년 초에 모습을 드러낼 전망입니다.

가장 먼저 혜택을 볼 하드웨어로는 2025년 말 출시가 예상되는 맥북 프로, 2025년 말 또는 2026년 상반기로 점쳐지는 아이패드 프로가 꼽힙니다. 맥북 에어는 2026년 초, 공간 컴퓨팅 기기인 애플 비전 프로의 신형 모델은 2025년 가을에서 2026년 봄 사이 M5를 탑재할 것으로 보입니다.

흥미로운 지점은 이미 애플 공식 코드에서 M5의 흔적이 발견되었을 뿐만 아니라, 애플이 이 칩을 온디바이스 기기 외에 자체 AI 서버 인프라에도 직접 배치할 계획이라는 점입니다. 유연한 SoIC 3D 설계를 활용해 소비자용 기기와 클라우드 인공지능 연산을 동일한 칩 아키텍처로 동시에 커버하겠다는 전략입니다.

왜 중요한가

일반 소비자와 전문 작업자 관점에서 M5의 핵심 가치는 안정적인 전력 효율과 획기적인 발열 제어입니다. 씬앤라이트 노트북이나 폼팩터 공간이 협소한 기기에서 쓰로틀링 없이 고성능을 유지하는 데 SoIC 구조가 큰 힘을 발휘할 것입니다. 다만 현 세대 M4 프로세서의 성능도 이미 차고 넘치기 때문에, 현재 기기 교체가 필요한 사용자가 굳이 1년 이상 기다릴 이유는 크지 않아 보입니다.

반도체 산업 전반에 던지는 메시지도 묵직합니다. 천문학적으로 치솟는 차세대 미세공정 비용 앞에서 절대적인 구매력을 지닌 애플조차 2nm 직행을 멈추고 3nm 패키징 최적화로 선회했습니다. 이는 '무어의 법칙' 둔화를 극복할 대안이 미세화가 아닌 첨단 3D 패키징으로 완전히 이동했음을 증명합니다.

우리는 소비자용 프로세서와 자체 AI 데이터센터 칩을 하나로 묶는 애플의 '듀얼 유즈' 접근이 매우 영리하다고 판단합니다. 천문학적인 칩 R&D 및 마스크 비용을 여러 사업 부문으로 분산시키는 동시에 엔비디아 등 외부 AI 가속기에 대한 의존도를 낮출 수 있기 때문입니다. 다만 새로운 탄소섬유 하이브리드 SoIC 공정의 초기 수율 확보 여부가 대량 양산의 성패를 가를 핵심 변수가 될 것으로 보입니다.