애플, iPhone Duo·18 Pro 냉각 설계 공개… 메모리 배치 바꿔 열 배출 경로 확보

애플이 iPhone Duo와 iPhone 18 Pro의 냉각 구조를 설명했다. A20 Pro 위에 쌓았던 메모리를 옆으로 옮겨 열 전달 경로를 확보하고, 제품 구조에 맞춰 베이퍼 챔버와 방열 소재를 새롭게 설계했다. Duo는 힌지 내부 흑연 소재로 양쪽 본체에 열을 분산한다.

애플 실리콘 엔지니어링 담당 부사장 댄 머리와 열 설계 담당 선임 매니저 바나프셰 바라바디는 PCMag 인터뷰에서 칩 패키징과 기구 설계를 함께 변경한 과정을 소개했다.

iPhone 18 Pro 후면 내부 부품 배치 — 로직 보드와 내부 부품 배치를 보여주는 iPhone 18 Pro. 이미지: Apple.

칩 위의 메모리를 옆으로 옮겨 열 전달 개선

기존 iPhone의 프로세서는 시스템 온 칩 위에 DRAM을 쌓는 PoP(Package-on-Package) 방식을 사용했다. 기판에서 차지하는 면적을 줄일 수 있지만, 프로세서 위의 메모리가 열을 외부로 전달하는 데 제약이 됐다.

A20 Pro에는 프로세서와 DRAM을 나란히 배치하는 WMCM(Wafer-Level Multichip Module) 패키징을 도입했다. Mac용 M 시리즈에서 활용한 배치 방식을 참고한 설계다. 패키지가 차지하는 면적은 커지지만, 프로세서에서 냉각 장치로 직접 열을 전달할 수 있는 공간이 확보됐다.

칩과 베이퍼 챔버 사이에는 ‘메탈 오버 폼(metal over foam)’ 소재를 적용했다. 열을 전달하면서도 기계적인 요구 조건을 충족하도록 개발한 연결 소재로, 애플은 적절한 물성을 확보하는 데 수개월이 걸렸다고 설명했다.

iPhone 18 Pro 디스플레이 측 내부 구조 — 디스플레이 측에서 본 iPhone 18 Pro 내부 구조. 이미지: Apple.

iPhone 18 Pro, 베이퍼 챔버를 내부 지지 구조로 활용

iPhone 18 Pro와 Pro Max의 베이퍼 챔버는 전작 대비 표면적을 세 배로 확대하고, 내부에서 열을 순환시키는 탈이온수의 양도 늘렸다.

새 베이퍼 챔버는 방열 부품인 동시에 기기 내부를 지지하는 구조물이다. 배터리와 로직 보드를 여기에 직접 장착하며, 필요한 강도를 확보하기 위해 재활용 함량 80%의 스테인리스 스틸을 사용했다.

iPhone 18 Pro의 베이퍼 챔버와 배터리 구조. 이미지: Apple.

디스플레이 뒷면에는 나노트윈 구리(nanotwin copper) 판과 고열전도 흑연층을 적용했다. 화면을 지지하는 강도와 열전도 성능을 함께 확보하고, 열을 넓게 분산해 특정 부위에 집중되는 현상을 줄이는 구성이다.

열을 넓게 분산하는 iPhone 18 Pro의 흑연 방열층. 이미지: Apple.

iPhone Duo는 힌지를 통해 양쪽 본체로 열 분산

접히는 iPhone Duo에는 더 얇은 별도 베이퍼 챔버를 설계했다. iPhone 18 Pro처럼 중앙 지지 구조를 겸하는 대신, 제한된 내부 공간에 맞춘 형태로 배치했다.

힌지에는 유연한 흑연 소재의 열 전달 경로를 넣었다. 한쪽 본체에서 발생한 열을 반대편으로 전달해 방열에 사용할 수 있는 면적을 넓히는 방식이다. 이 부품은 반복적으로 접히는 동안에도 열 전달 성능과 구조적 형태를 유지해야 하므로, 열 설계팀과 기구 설계팀이 공동으로 개발했다.