애플은 초경량 아이패드를 어떻게 만들었을까?

How Apple Created The Lightest iPad Yet

THANKS TO AN AMAZING NEW PROCESSOR AND SOME REVOLUTIONARY NEW DISPLAY TECHNOLOGY, APPLE FINALLY GIVES US THE IPADS WE'VE DESERVED ALL ALONG.

작년 3월, 애플이 레티나 디스플레이를 탑재한 아이패드를 처음 선보였을 때 비용이 없지는 않았다. 전임자보다 더 두터워진 최초의 애플 제품이 3세대 아이패드였기 때문이다. 아이패드 2와 비교해 볼 때 1.44 파운드였던 레티나 아이패드는 50 그램 더 무거웠고 중앙부가 아주 약간 더 두꺼웠다.

후속작 제품들이 더 가벼워지고 얇아진다는 점을 강조하는 기업으로서, 레티나 아이패드는 정말 뚱땡이였다. 범인은? 레티나 디스플레이였고, 아이패드를 받쳐주기 위해 필요했던 배터리도 40% 더 커졌다.

아이폰 4 때부터 처음 발표됐던 애플 레티나 디스플레이는 픽셀이 너무나 작아서 (평균적인 거리에서 봤을 때) 육안으로 구분할 수가 없는 화면이다. 아이패드용으로 레티나 디스플레이는 2048 x 1536의 울트라-초소형 픽셀이며, 비-레티나 아이패드보다 4배 더 픽셀이 많다. 레티나 디스플레이는 일반적인 화면보다 가독성이 더 좋고 더 실제감을 주지만, 그만큼 많은 픽셀은 배터리도 그만큼 더 많이 빨아들인다.

1년 반이 흘렀고, 애플은 이 문제를 해결한 것으로 보인다. 새로 선보인 5세대 아이패드인 아이패드 에어는 전-기종보다 상당히 무게를 줄였다. 그러면서 배터리 수명은 동일하게 유지했으며, 무게도 1 파운드에 지나지 않는다. 마찬가지로 전임자보다 20 그램 더 무거워지고 0.3 밀리미터 더 두꺼워진 새 아이패드 미니는 2048 x 1536 픽셀 화면에 더 많은 전력이 필요한데도 불구하고 전-기종보다 그리 두툼하지 않다. 어떻게 이것이 가능했을까?

배터리 수명과 아이패드의 문제를 애플이 어떻게 해결했는지 원투 펀치로 알아 보자.

APPLE'S AMAZING A7 CHIP

얼마나 작건 간에 모바일 디스플레이를 받치기 위해서는 두 가지가 필요하다. 픽셀을 춤추게 할 정도의 그래픽 파워와 충분한 배터리 수명이다. 그래픽부터 말해 보자.

아이패드 화면을 현미경으로 들여다 보면, 아주 많은 픽셀이 보인다. 사실 아이패드 에어나 아이패드 미니 레티나 디스플레이에 들어간 픽셀은 300만 개가 넘는다. (아이패드 2는 78만 6천 개이다.) 각 픽셀이 분당 활동하는 양을 계산해 보면, 상당히 많은 그래픽 파워가 필요하다.



애플이 지난해 아이패드의 레티나 디스플레이 업그레이드를 결정했을 때, 애플은 아이패드 2보다 4배 더 많은 픽셀을 다룰 칩이 필요했다. 여기에 딱 한 가지 문제점이 있었다. 아이패드 2에서 사용했던 A5 칩과 몇 개월 후 아이폰 5로 데뷔할 A6 칩이 그 정도 수준의 그래픽 성능을 네이티브로 다룰 수 없었다는 점이다. 그래서 애플은 A5X라는 프랑켄슈타인 칩(이 정책은 나중에 4세대 아이패드에서 A6X로 계승됐다)을 만들어냈다. A5X는 본질적으로 더 많은 그래픽 코어를 기본 수준 칩에 집어 넣은 칩이다. 우아한 해결책은 아니었다. 아이패드용 칩이 훨씬 더 커졌기 때문이다. 마이크로프로세서 업계에서 더 거대해진 칩은 더 많은 전력을 요구한다. 그래서 아이패드 배터리도 더 커질 수 밖에 없었다.

그러나 아이패드 에어와 레티나 아이패드 미니에서 애플은 마침내 이 프랑켄슈타인 접근을 없앨 수 있었다. 처음으로 64비트 A7 칩(아이폰 5s로 데뷔했다)이 기본 사양으로 충분히 300만 레티나 픽셀 그래픽을 다룰 수 있게 됐기 때문이다. 게다가 A7 칩 공정도 기존의 32 나노미터에서 28 나노미터로 줄어들었다. 기억하시라. 더 조그마해진 칩은 전력도 그만큼 덜 요구한다. 즉 A7 칩이 아이패드의 레티나 디스플레이를 다룰 정도로 강력할 뿐만 아니라, 더 전력-효율적이기도 하다는 의미다.

IGZO AT WORK

하지만 전체적으로 볼 때 아이폰과 아이패드 안에 들어간 칩이 사실 배터리를 제일 많이 잡아 먹는 존재는 아니다. 제일 전력 소모가 큰 부품은 디스플레이 그 자체다.

너무 단순화한 감이 없잖지만, 컴퓨터 화면을 볼 때는 사실 세 가지 컴퍼넌트 레이어를 합쳐서 보는 것이나 마찬가지이다. 상단에서 하단까지 화면은 픽셀 레이어와 트랜지스터 레이어, 백라이트(backlight)로 이뤄진다. 픽셀은 화면상의 색상을 결정하고 트랜지스터는 픽셀과 픽셀을 통제하는 컴퓨터 간을 이어준다. 그리고 백라이트는 픽셀 사이에 빛을 투과 시켜서 실제로 보이게 만든다.

즉, 아이패드의 레티나 디스플레이와 같은 고해상도 화면에서 문제를 일으키는 것은 트랜지스터 레이어이다. 이 문제를 굉장히 단순하게 말하자면, 각 픽셀을 다른 픽셀과 연결해 주는 조그마한 선들의 집합을 트랜지스터 레이어로 생각하시면 된다. 픽셀을 서로 연결해 주는 이 선들이 많아질수록 화면의 백라이트에서 나오는 빛이 투과하기가 더 어려워진다. 그래서 디스플레이에서 제일 고가의 요소인 백라이트는 더 밝게 나와야 하며, 이는 곧 배터리 수명으로 이어진다. 픽셀을 밝히기 위해서다. 즉, 픽셀이 더 많아질수록, 문제가 더 심해진다.

그동안 이 문제를 해결하기 위해 샤프(Sharp)가 해결책을 만들어 왔었다. 샤프의 LCD 디스플레이 IGZO는 화면상 픽셀 사이에 더 많은 빛을 내도록 하여 트랜지스터 문제를 해결했다. 이 IGZO를 제품에 사용할 적임자가 애플이라는 말이 오래 전부터 돌았지만 현재까지는 사용하지 않았었다. 오늘 아이패드 이벤트에서 애플은 새 아이패드 에어와 레티나 아이패드 미니 모두 "개선된 후면 조명(backside illumination)"을 사용했다고 조용히 언급하기만 했다.

필자는 물론 여기서 추측할 뿐이다. 확인은 애플의 성격에 어울리지 않기에, 11월 정도에 있을 서드파티의 아이패드 에어와 새로 나온 레티나 아이패드 미니의 분해를 기다릴 수 밖에 없지만 아무래도 IGZO 같다.

CONCLUSION



현대적인 기기는 수많은 희생이 필요한 종합 작업이다. 배터리 기술이 본질적으로 그대로인 한, 애플은 새 아이폰이나 아이패드에게 새로이 진보된 배터리를 집어 넣을 수가 없다. 더 크게 만들든가 배터리를 덜 먹도록 할 수밖에 없었다.

애플이 아이패드를 처음 레티나 디스플레이로 업그레이드했을 때에는 크고 복잡한 해결책 밖에 없었다. 하지만 1년이 지난 현재, A7 프로세서와 샤프의 IGZO 기술(혹은 유사 기술) 덕분에 기술이 마침내 따라잡았다. 이들 새로운 아이패드는 디자인 희생 없이 레티나 디스플레이를 탑재했으며, 둘 다 1 파운드 이하로서, 지난 레티나 아이패드와는 달리 한 손에 들고 다닐 정도로 가볍다. 배터리도 충분히 작아서(수명은 같다) 더 이상 완전히 충전되는 데에 10시간을 요구하지 않는다.

오늘 애플이 발표한 아이패드 에어와 아이패드 미니 레티나 디스플레이는 그동안 애플이 내고 싶었던 아이패드를 대단히 실질적인 의미로 내놓았다. 이들 아이패드는 애플과 우리가 가질 만한 아이패드다.