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CPU·GPU·AI 프로세서 등 기술집합체 ‘모바일AP’ 경쟁력 중요
‘온디바이스 AI’ 시대 경쟁력의 핵심, ‘빅3’에 삼성전자 추격 시동
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자율주행을 위한 스냅드래곤 탑재 플랫폼. 본문 기사와 직접 관련은 없음. [출처=HL 그룹]
[중소기업투데이 이상영 기자] 삼성의 ‘엑시노스 2400’을 탑재한 갤럭시 S24 시리즈가 초기 흥행에 성공하면서 차세대 모바일 시장의 패권은 ‘모바일 AP(애플리케이션 프로세서)’ 기술에 달려있다는게 업계와 전문가들의 중론이다.
특히 기존 모바일 AP의 발열 문제 해결과 시스템 최적화, 생성형 AI 기능 고도화 등 기술개발과 투자를 강화하면서 이는 모바일 기술경쟁의 핵심으로 부상하고 있다. 이에 “AP를 구성하는 부품과 기기 내 AP와 연결된 칩 등을 효과적으로 구동할 수 있도록 관련 SW를 개선하고 공정 미세화를 위한 선제적 투자를 지속해야 한다”는 목소리가 높다.
그런 가운데 세계 스마트폰 AP 시장 Top3인 퀄컴·애플·미디어텍이 지난해 이미 신제품을 차례로 내놓고, 이에 삼성전자가 ‘엑시노스2200’에 이어 ‘엑시노스 2400’을 출시하면서, 더욱 경쟁이 가열되고 있다. 이는 저전력·고성능 칩 설계 공정 기술력과 어우러지며, 나아가선 온디바이스AI 시대의 최후 승자를 가리는 중요한 관건이 되고 있다.
우선 방대한 연산 능력과 데이터 처리 등 AI 역량을 강화한 ‘모바일 AP’ 필요성이 날로 커지고 있다. 스마트폰에 생성AI 기능을 탑재하는 ‘온디바이스 AI’ 시대가 본격 개막하면서 스마트폰 두뇌 역할을 하는 AP 성능도 빠르게 향상되고 있다.
OS와 SW 실행, 시스템 장치 통제하는 SoC
모바일 AP는 스마트폰·태블릿 등 모바일 기기에 탑재돼 운영체제(OS)와 애플리케이션 등 SW를 실행하고 동시에 여러 시스템 장치를 통제하는 시스템 칩(SoC)이다. 즉 CPU를 포함해 GPU, 그래픽카드, 메모리, 저장장치 등이 하나의 칩 안에 들어 있는 형태다.
최근 스마트폰에 생성AI를 도입하고 실시간 통번역, 검색, 사진 편집 기술 등 기능과 서비스가 고도화되면서 특히 AP기술의 경쟁력이 부각되고 있다.
지난해 4분기 애플, 퀄컴, 미디어텍은 각각 A17 프로, ‘스냅드래곤 8’ 3세대, 디멘시티 9300 등 플래그십 AP를 출시했다. 삼성전자도 같은 시기에 ‘엑시노스 2400’을 처음으로 공개했다.
카운터포인트리서치에 따르면 2023년 3분기 매출 기준으로는 퀄컴이 1위, 출하량 기준으로는 미디어텍이 1위를 차지하고 있다.
이에 따르면 삼성전자는 아직은 시장에서 한 자릿 수 점유율에 그치고 있다. 퀄컴·미디어텍·애플과는 격차가 있으나 ‘엑시노스 2400’을 탑재한 갤럭시 S24 시리즈가 초기 흥행에 성공하면서 점유율 확대로 이어질지 두고 볼 일이란 평가다.
지난 1월 17일 ‘언팩’ 행사에서 공개한 갤럭시 S24 시리즈의 사전예약 판매량이 한국·인도 등에서 S23을 앞지르며 고공 행진하고 있는 것도 이런 전망을 뒷받침하고 있다. 그러나 삼성전자가 AP시장 ‘빅3’를 추격하기 위해선 넘어야 할 산이 많다.
퀄컴, 모바일 AP ‘스냅드래곤 8’ 3세대
우선 퀄컴의 경우 끊임없는 기술혁신을 시도하고 있다. 이 회사는 지난해 10월 ‘스냅드래곤 서밋 2023’에서 프리미엄 모바일 AP ‘스냅드래곤 8’ 3세대를 발표했다.
이를 구성한 4나노(nm) 공정의 CPU 코어는 ‘1+5+2’ 구조, 즉 프라임코어 1개, 고성능 코어 5개, 고효율 코어 2개로 돼있다. 이전 2세대에 비해 CPU 성능은 30%, 전력효율은 20% 향상된 것이다. 또 GPU의 성능과 전력효율도 각각 25%나 개선됐다.
이는 특히 퀄컴 모바일 플랫폼 최초로 생성AI를 감안해 설계한 것으로 텍스트, 이미지 등을 AI가 새롭게 만들어내는 기술을 발휘하도록 했다. 이를 위해 100억 개 이상의 매개변수를 보유한 온디바이스 AI를 지원할 수 있다.
카운터포인트리서치는 “칩셋 내 헥사곤 ‘NPU’(뉴럴 프로세스 유닛)는 빠르고 효율적이며 멀티-모달리티 AI 모델도 처음으로 지원한 것”이라고 소개했다. 멀티 모달리티는 텍스트·이미지·음성 등 다양한 데이터를 동시에 처리할 수 있는 기술이며, 인간과 컴퓨터 사이의 자연스러운 의사소통을 구현하는 첨단 기법이다.
A17 프로가 채용된 노트북. 본문 기사와 직접 관련은 없음. [출처=에이수스]
애플, 아이폰 프로·프로맥스, 최신 ‘A17 프로’ AP 탑재
애플도 퀄컴 못지않게 R&D에 열을 올리고 있다. 역시 지난해 하반기에 출시한 아이폰15 시리즈의 기본과, 플러스 모델에 전작 ‘A16 바이오닉(Bionic)’을 탑재하고, 프로와 프로맥스 모델에는 신형 ‘A17 프로’ AP를 탑재하며 차별화를 기했다.
애플의 이같은 스마트폰 모델별 AP 교차 탑재 전략은 이미 아이폰14 시리즈부터 전개한 방식이다. 일찍이 맥·스마트폰 등 HW 기업으로 출발한 애플은 iOS 기반으로 SW 혁신을 창출한 데 이어, 자체 반도체까지 설계·개발하면서 전방위적으로 독자 생태계를 확장하고 있다. 지난 2010년 이후 자체 설계한 모바일 AP(A 시리즈)를 채용하기 시작했고, 웨어러블 디바이스나, 오디오 처리 등을 수행하는 반도체를 자체 설계하며 호환성과 안정성을 높이는 등 기염을 토했다.
‘A 시리즈’는 그 동안 애플이 아이폰, 아이패드 등 자사의 주력 모바일 기기에 사용해온 모바일 AP 칩이다. 이는 A4~A9, A10 Fusion~A11 Fusion, A12 Bionic~A16 Bionic에 이른다. 주목할 점은 A10에는 ‘Fusion’, A11∼A16까지 ‘Bionic’, A17에는 ‘Pro’를 붙여 네이밍 업그레이드를 하는 등 치밀한 기술적 전략을 구사한 점이다.
그 중 업계 최초의 3나노 기반인 A17 프로는 GPU 성능이 A16 바이오닉에 비해 20%나 개선됐다. 레이 트레이싱 성능도 4배나 개선됐고, CPU는 6코어로 2개 고성능 코어와 4개 고효율 코어로 구성됐다. 이로 인해 성능 코어 최대 속도는 전작 ‘A16바이오닉’에 비해 10%나 빨라졌다. 또 효율 코어는 경쟁 제품 대비 와트당 성능을 3배나 개선했다.
또한 GPU는 ▲성능과 효율 ▲복잡한 애플리케이션 구동 ▲새로운 렌더링 추가 등에 맞춰 재설계했다. 이를 통해 A16 Bionic에 비해 20%나 속도가 빨라졌고, 프롬프팅에 의한 사실적 묘사를 구현해 PC용 게임도 구동할 수 있게 했다.
NPU는 16코어로 A16 Bionic에 비해 속도가 2배 빨라졌고, 초당 35조(兆) 번의 연산을 할 수 있게 했다. 또한 기기에서 직접 처리하는 AI 성능도 개선했다.
기술매체 ‘엔가젯’은 “애플은 ‘A15 바이오닉’부터 AP 신제품은 해당연도 아이폰 프로 시리즈 신제품에, 다음 해에는 일반 아이폰시리즈 신제품에 투입하며 규모의 경제를 만드는 전략을 구사해왔다”고 짚었다.
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출처 : 중소기업투데이 http://www.sbiztoday.kr/