[디지털투데이 이재구 기자] 애플이 자체기술로 마이크로LED를 개발에 성공, 이를 새 애플워치에 적용할 준비를 하고 있는 것으로 알려졌다. 3~5년 후엔 아이폰에 탑재될 수 있을 것으로 알려졌다. 이렇게 되면 애플은 당장은 아니더라도 장차 아이폰 등에 사용돼 온 삼성디스플레이, LG디스플레이, 재팬디스플레이의 OLED와 LCD를 대체할 수 있게 된다. 이같은 가능성이 전해지면서 19일 아시아의 디스플레이 관련 주식들이 일제히 하락세를 보였다.

블룸버그·인디언익스프레스 등은 19일(현지시각) 아이폰 제조업체 애플이 막대한 자금을 투자해 마이크로 LED를 개발중이며 이미 캘리포니아 본사 근처 샌터클래러 비밀 공장에서 테스트용 스크린을 소량으로 생산해 시제품 적용에 성공했다고 보도했다.

소식통에 따르면 애플의 비밀 프로젝트는 코드명 ‘T159’라는 이름으로 진행돼 왔으며 아이폰과 애플워치 스크린 기술을 책임지고 있는 린 영스 이사에 의해 주도되고 있다.

마이크로LED스크린은 기존 OLED디스플레이처럼 스스로 발광하는 작은 LED소자를 사용하지만 다른 종류의 발광 화합물을 사용한다. OLED에 비해 제품을 더 얇고, 밝게 만들 수 있으며 소비 전력량이 적은데다 OLED디스플레이보다 더 강하다. 이 때문에 점점더 다양한 소형 단말기기에 사용되는 경우가 늘고 있다.

하지만 아직까지는 마이크로LED스크린을 생산하기란 기존 디스플레이보다 어렵다. 따라서 애플이 이 디스플레이 기술을 아이폰에 적용하기까지는 3~5년이 걸릴 것으로 예상된다.

애플은 현재 모바일 기기용 칩을 설계한 후 아웃소싱해 생산하고 있다. 하지만 수년 전부터 디스플레이 분야에 진출하려는 움직임까지 보여왔다. 지난 2014년 럭스뷰를 인수한 것이 대표적 사례다. 애플이 마이크로LED를 양산해 자사제품에 적용하게 되면 결국 삼성전자, 샤프, LG디스플레이 같은 스크린 제조업체들에게 커다란 영향을 미치게 된다.

애플이 디스플레이 분야에 진출하려는 움직임은 장기적으로 삼성전자, 재팬디스플레이, 샤프, LG디스플레이와 같은 스크린 전문업체 외에도 스크린-칩 인터페이스 지문센서를 만드는 시냅틱스 같은 회사들에게도 잠재적 위협으로 작용하게 될 전망이다. 또한 OLED기술 개발의 선발업체인 유니버설 디스플레이를 해칠 수도 있다.

보도가 나가자 삼성전자, LG디스플레이,재팬디스플레이 등 디아시아 디스플레이 제조업체들의 주가가 일제히 하락했다.

애플 외에 마이크로LED 기술개발을 추진 중인 업체로는 대만의 혼하이정밀이 있다. 애플의 주요 제조협력 업체다. 혼하이정밀은 지난해 자회사 샤프와 다른 그룹내 사업부를 통해 미국의 마이크로LED디스플레이 신생기업 이럭스(eLux)를 인수했다.

삼성전자는 올초 마이크로LED TV라며 146인치 ‘더월’ TV를 선보였지만 "마이크로 LED라기보다는 미니LED TV"라는 지적과 함께 논란에 휩싸였다.

마이크로LED는 OLED 디스플레이보다 생산하기가 훨씬 어려운 것으로 알려졌다. 보도에 따르면 애플은 1년 정도 전에 개발부진으로 이 프로젝트를 사실상 죽여버렸다. 이후 기술진전을 보이면서 현재 좀더 앞선 단계에 와 있는 것으로 알려졌다. 하지만 아직까지 소비자들이 이 기술을 적용한 제품을 사용하기까지는 좀더 기다려야 할 것으로 보인다.

애플이 마이크로LED 기술을 갖게 된다면?

애플이 마이크로LED 기술을 통제할 수 있게 되면 이미 성숙한 스마트폰시장에서 애플을 부각시켜 주게 될 것이다. 그렇게 되면 뛰어난 스크린기술을 자랑하던 삼성전자 등 경쟁자들을 앞지르게 될 것이다.

레이 소네이라 디스플레이메이트테크놀로지 CEO는 마이크로LED를 자체설계할 수 있게 되면 애플에게 절호의 기회를 가져다 줄 것이라고 보고 있다. 그는 “누구든지 OLED나 LCD를 살 수 있다. 하지만 애플은 마이크로LED를 소유할 수 있게 된다”고 말했다.

이 가운데 어느 것도 쉬운 일은 아니다. 새로운 스크린을 대량 생산하기 위해서는 새로운 장비가 필요하기 때문이다. 기술이 준비될 때까지는 그 무언가가 이를 대신해야 할 것이기 때문이다. 애플은 극복할 수 없는 허들로 달려들어 프로젝트를 포기하거나 뒤로 밀어 낼 수도 있다. 이또한 값비싼 노력이다.

결국 애플은 위협을 최소화하기 위해 자사의 새 스크린을 외주 생산할 가능성이 높은 것으로 예상되고 있다.

한 소식통은 “캘리포니아 공장은 대량 생산을 하기에는 너무 작다. 하지만 애플은 가능한 한 오랫동안 자사의 독점 기술을 파트너와 멀리 떨어뜨려 놓고 싶어한다”고 말했다. 그는 “우리는 이 공장에 막대한 돈을 쏟아부었다”며 “이는 엔지니어링 빌드를 만들어내기에 충분하며 우리가 개발단계에서 모든 것을 자체적으로 유지할 수 있도록 해 준다”고 말했다.

현재 스마트폰 및 기타 기기는 기본적으로 기성품 디스플레이 부품 기술을 사용하고 있다. 애플워치용 스크린은 LG디스플레이에서, 구글의 픽셀폰은 디토에서, 아이폰X의 OLED디스플레이는 삼성전자로부터 각각 공급받는다.

스마트폰제조업체들은 이같이 공급받은 스크린을 자신들의 제품 스펙에 맞춰 조절해 왔다. 애플도 수년간 아이폰 스크린을 컬러 정확도에 맞게 조정해 왔다. 하지만 애플은 마이크로LED프로젝트 성과를 통해 처음부터 끝까지 자체 스크린을 설계해 만들어낸 첫 사례를 갖게 됐다.

비밀프로젝트 ‘T159’ 공장 내부 구조와 시설은?

코드명 ‘T159’로 불리는 이 비밀프로젝트의 책임자는 오리지널 아이폰 및 아이패드용 터치스크린 개발을 도운 애플의 베테랑 린 영스 이사다. 그는 현재 아이폰 및 애플워치 스크린 기술 책임자다. 생산공장은 약 5800㎡(6만2000평방피트)규모로서 애플 최초의 생산설비다. 샌타클래러에 눈에 띄지 않게 자리잡고 있다.

이 비밀 공장은 쿠퍼티노에 있는 애플파크와 몇몇 표나지 않는 애플 사무실로부터 차로 15분 거리에 위치하고 있다. 여기에 약 300명의 엔지니어들이 애플의 미래 제품에 적용될 마이크로LED의 제품 설계와 생산을 맡고 있다. 이 공장에는 또한 LED용 다이오드 결정성장(growing)을 만들기 위한 독특한 공정처리 구역이 있다.

주변에 있는 또 다른 시설은 이른바 LED트랜스퍼로서 마이크로LED스크린에 개별 픽셀을 배치하는 공정용 장비다. 애플은 지난 2014년 럭스뷰를 인수할 때 이 공정에 대한 지적재산권을 승계했다.

애플, 최근 수개월새 삼성 등 외주 스크린 대체에 자신감

애플은 지난 2014년 마이크로LED 기술 회사 럭스뷰를 인수한 후 약 1년 간 대만에 디스플레이연구소(내부에서는 ‘기술센터’로 불림)를 개소했다. 대만 엔지니어들은 자체적으로 디스플레이를 생산해 낼 수 있는지 알아보기 위한 테스트에서 처음에는 럭스뷰 기술로 약간의 LCD스크린을 만들어냈다.

이들은 샌타 클래러공장에서 조립됐고 아이폰7시제품(프로토타입)에 장착됐다.

애플 임원들이 이 제품들을 테스트했고 이후 디스플레이 개발팀에게 자체 설계한 마이크로LED스크린 개발을 계속 진행하라고 지시했다.

스크린 제조 시설을 구축하는 데 따른 복잡성으로 인해 캘리포니아 공장을 가동하는데 수개월이 걸렸다. 애플 엔지니어는 최근 몇 달동안에 자신들이 삼성디스플레이와 다른 공급사들의 스크린을 대체할 수 있는 확신을 갖게 된 것으로 알려졌다.

아직은 미완성 2인치 미만 마이크로OLED...애플워치 적용 목표

애플 엔지니어들은 지난해 말 처음으로 향후 나올 완벽하게 작동하는 애플워치용 마이크로LED를 생산할 수 있게 됐다. 애플은 이 신기술을 자사의 웨어러블 컴퓨터인 애플워치에 처음 적용하는 것을 목표로 하고 있다.

물론 이 성과물이 소비자들에게 도달하기까지는 적어도 수년이 걸리겠지만(애플이 이 기술개발을 계속 진행한다는 가정하에) 작동하는 마이크로LED로 만든 애플워치 시제품은 애플에 중요한 이정표를 제시하고 있다. 지금까지 하드웨어를 설계한 후 외주 생산한 부품을 사용해 온 것과 작별하게 될 것이기 때문이다.

이 기술은 적어도 3~5년 동안은 아이폰에 적용되지 않을 것으로 보인다. 애플은 자사 캐시카우인 스마트폰 대신 애플워치에 새로운 스크린 기술을 처음 등장시킨 선례가 있다. 지난 2014년 애플워치가 첫선을 보였을 때 OLED화면이 사용됐다. 이는 지난해 마침내 아이폰X에 이식됐다.

이를 살펴본 사람에 따르면 최근의 마이크로LED를 장착한 애플워치 시제품은 완전하게 작동하는 웨어러블이 아니다. 대신 스크린 부분이 외부 컴퓨터보드와 연결된다. 스크린들은 기존 OLED디스플레이에 비해 현저히 밝다. 엔지니어들은 개별 색상에 대한 보다 미세한 제어를 할 수 있다고 보고 있다.

애플 경영진은 최근 마이크로LED 스크린을 제품에 적용하려는 의도하에 향후 2년 간 지속적인 개발을 승인했다.

완벽한 마이크로LED 기술 확보차원서 웨이퍼도 자체제작

마이크로LED 스크린을 만드는 것은 매우 복잡하다. 화면크기에 따라 수백만개의 개별 픽셀을 포함할 수 있어야 한다. 각각은 3개의 서브픽셀, 즉 적색, 녹색, 청색 LED를 갖는다. 이들 작은 LED의 각 부분은 개별적으로 생성되고 조정되어야 한다. 각 부분은 ‘도너 웨이퍼(Doner Wafer)’로 알려진 부분으로부터 나온 다음 대규모로 마이크로 LED 화면으로 전송된다.

이 공정 초기에 애플은 웨이퍼를 에피스타, 오스람 리히트 같은 써드파티 제조사들로부터 구입해 썼지만 이후 자체 도너 웨이퍼를 만들기 위해 LED 결정을 성장시키기 시작했다. 이 결정 성장 과정은 샌타클래러 공장 내 클린룸에서 이뤄졌다.

이 공장의 엔지니어들은 또한 스크린을 곧바로 유리에 부착하면서 시제품 마이크로LED를 조립하고 있다.

디스플레이에 전자적으로 전력을 공급해주는 백플레인들은 대만공장에서 개발됐다.

애플은 또한 디스플레이 조립에 있어서 핵심부품인 박막트랜지스터와 스크린 드라이버도 자체적으로 설계하고 있다.

현재 캘리포니아 샌타 클래러 공장에서는 한번의 공정에서 한줌정도(handful)의 완전히 작동하는 애플워치 크기용(대각선 2인치 미만인) 마이크로LED를 생산할 수 있다.

애플은 마이크로LED가 세상에 나올 준비를 마칠 때까지 적어도 공개적으로는 OLED에 올인할 것이다. 애플은 내년에 거대한 6.5인치 화면의 2세대 OLED아이폰을 내놓을 계획이다. 그리고 삼성디스플레이는 물론 LG디스플레이로부터도 OLED를 공급받으려 하고 있다.