지난달 26일 블룸버그통신은 애플이 내달 3일 출시될 ‘아이폰X’ 생산량 증대를 위해 ‘페이스 ID’의 정밀도를 낮췄다고 보도했다. 애플은 이 보도를 즉시 부인했지만, 현재 애플이 페이스 ID 부품 생산에 애를 먹고 있는 것은 사실이다.

특히 페이스 ID용 3대 부품(적외선 카메라⋅투광 조명센서⋅도트 프로젝터) 중 도트 프로젝터(Dot Projector)는 아직 생산 수율이 충분하게 올라오지 않았다.

아이폰X 상단부. 가장 오른쪽 연두색 원 내부가 도트 프로젝터다. (사진=애플)

1줄의 레이저를 3만개로 분산시키는 장치

도트 프로젝터는 아이폰X가 사용자의 얼굴 윤곽을 측정하기 위해 적외선 레이저를 쏘아 주는 장치다. 사용자 인증이 필요할 시 3만 가닥의 레이저를 동시에 쏘아 적외선 카메라와 함께 얼굴 각 부위의 높낮이를 잰다.

그렇다면 애플은 어떻게 가로 세로 1cm도 안 되는 모듈에서 3만개의 레이저가 뿜어져 나오게 할 수 있을까. 이는 도트 프로젝터 내부 구조를 통해 추정할 수 있다.

DOE의 원리를 설명한 모식도. (자료=RPC포토닉스)

도트 프로젝터는 점광원인 ‘수직표면광방출레이저(VCSEL)’ 모듈과 이를 3만개로 분산시켜주는 ‘광회절장치(DOE)’가 핵심이다. VCSEL가 DOE에 레이저를 쏘아 주면, DOE 표면의 수많은 돌기에서 빛이 분산되면서 3만개의 레이저가 외부로 방출된다.

VCSEL은 미국 회사인 루멘텀이 생산하고, DOE는 헵타곤이 공급한다. 이 둘을 합쳐 조립하는 역할은 LG이노텍과 일본 샤프가 담당한다.

현재 도트 프로젝터의 병목으로 작용하는 부분은 VCSEL 생산량과 조립 수율이다. 애플은 당초 VCSEL 수급을 위해 루멘텀 외에도 피니사(Finisar) 등 복수의 업체와 접촉한 것으로 알려졌으나, 현재 실제 물량을 공급하는 업체는 루멘텀이 유일하다.

역시 미국 업체인 II-VI도 공급 승인을 받은 것으로 알려졌으나, 실제 공급이 이뤄지는지는 불분명하다. VCSEL 생산을 위해서는 갈륨비소(GaAs) 웨이퍼가 필요한데, 이를 만드는 대만 윈세미컨덕터스는 루멘텀과만 계약을 체결한 것으로 알려졌다.

조립 불량률도 높아...LG이노텍 단독 공급 중

VCSEL을 충분하게 수급한다고 해도, 이를 DOE와 결합하는 과정에서의 불량률도 높다. 당초 애플은 도트 프로젝터 조립 작업을 LG이노텍과 일본 샤프에 맡겼으나, 아직 샤프는 대규모 물량을 공급하고 있지 못하다. 사실상 올해 연말까지 생산되는 도트 프로젝터 전량을 LG이노텍이 공급하는 수순이다.

VCSEL과 DOE의 접촉면이 50마이크로미터(μm)만 틀어져도 불량이 발생하고, 두 부품 간의 광축 역시 정확하게 일치해야 한다. 초미세 광학 부품인 DOE는 유리 재질이라 작은 충격에도 쉽게 깨지는 것도 문제다.

각 모듈별 공급사. (자료=블룸버그)

김종호 LG이노텍 광학솔루션기획관리팀장은 지난달 25일 열린 3분기 경영실적 컨퍼런스콜에서 “3D 안면인식 모듈 수율이 목표치에 근접했다”고 밝힌 바 있다. LG이노텍은 경북 구미에 위치한 옛 LG전자 PDP 공장에 도트 프로젝터 라인을 구축 중이다.

최근 샤프가 연내 도트 프로젝터 생산을 사실상 포기함에 따라 LG이노텍은 구미 공장 인력을 대폭 보강해 생산량을 늘리고 있다. LG이노텍 관계자는 “애플 물량 공급을 위해 회사 안팎에서 신입⋅경력 사원을 뽑고 있다”고 말했다.