IT업계의 양대산맥인 삼성전자와 애플이 스마트폰의 성능을 좌우하는 차세대 모바일 AP(어플리케이션 프로세서)을 두고 치열한 경쟁을 예고하고 있다.

최근 애플은 아이폰12 시리즈에 탑재된 모바일 AP인 'A14 바이오닉'에서 성능을 한 단계 끌어올린 'A15 바이오닉' 양산에 돌입했으며, 삼성전자는 '엑시노스 2200(가칭)'의 그래픽 성능 강화를 위해 AMD와 손을 잡았다.

한 반도체 업계 관계자는 녹색경제신문에 "제품이 탑재되는 기기나 구동 환경이 다르기 때문에 모바일 AP의 성능을 구체적으로 논하기에는 무리가 있다"면서도 "각 사들이 자체 개발과 협력 등을 통해 성능 개선에 힘을 쓰고 있는 만큼 결과물이 기대되는 상황"이라고 밝혔다.

2일 업계에 따르면 삼성전자와 애플은 올 하반기 각 사의 신형 플래그십 스마트폰에 탑재할 차세대 모바일 AP 출시를 앞두고 있다.

모바일 AP는 CPU(중앙처리장치)와 GPU(그래픽처리장치), 캐시 메모리, GPS 모듈 등 앱 구동을 위한 핵심 부품들을 하나의 칩에 적용한 시스템 반도체다. 탑재된 모바일 AP에 따라 스마트폰의 성능도 크게 좌우되기 때문에 스마트폰의 '두뇌'라고 불린다.

현재 모바일AP 시장은 '스냅드래곤' 시리즈를 생산하는 미국의 퀄컴, 대만의 미디어텍 등의 팹리스 업체들이 주도하고 있으며, 삼성전자와 애플 역시 자사의 IT 기기에 탑재할 AP를 자체개발하고 있다.

최근 시장조사업체 카운터포인트리서치가 발표한 자료에 따르면 올 1분기 전 세계 모바일AP 시장 점유율은 미디어텍(35%)이 1위, 퀄컴(29%)이 2위, 애플(17%)이 3위, 삼성전자(9%)가 4위 순이다.

AMD의 'RDNA 2' 적용되는 엑시노스 2200…약점이었던 그래픽 성능 향상 기대감

삼성전자는 오는 3분기 출시를 계획하고 있는 폴더블폰 '갤럭시Z폴드3'에 엑시노스 2200을 탑재할 전망이다. 엑시노스 2200의 대표적인 특징은 GPU로, 전작 엑시노스 2100이 영국 반도체 업체 ARM의 '말리'를 적용한 것과는 다르게 AMD의 GPU를 채택했다.

삼성전자가 GPU 부분에서 변화를 준 이유는 말리의 성능 부진 때문이다. 말리는 경쟁사인 퀄컴의 GPU '아드레노'보다 성능 및 최적화 부문에서 떨어진다는 평가를 받아왔다. 이에 삼성전자는 일찍이 올해 초 열린 엑시노스 2100 제품설명회에서 "AMD GPU를 적용한 엑시노스 2200을 하반기 주력 플래그십 기기에 탑재할 것"이라고 공언한 바 있다.

엑시노스 2200에 적용될 AMD GPU의 구체적인 정보는 지난 1일(현지 시간) 열린 첨단기술 전시회 '컴퓨텍스 2021'에서 드러났다. 이날 행사에 참가한 AMD의 리사 수 CEO는 "삼성전자의 신형 모바일 AP에 자사의 GPU 아키텍처(설계도)인 'RDNA 2'가 도입될 것"이라고 밝혔다.

AMD가 고성능 게이밍을 위해 개발해 온 RDNA 2는 지난해 11월 파운드리 업체 TSMC의 첨단 7nm(나노미터) 공정을 통해 첫 출시됐다.

성능 면에서는 전작 RDNA에 비해 전력 대비 성능을 최대 54%나 끌어올렸다. 또한 임시 저장된 데이터 처리의 효율성을 높여 데이터 병목 현상을 방지하는 '인피니티 캐시', 게임의 그래픽과 광원 효과를 사실감 있게 높여주는 레이 트레이싱을 가속화 하는 기술 등이 도입됐다.

실제로 다수의 성능 테스트에서 RDNA 2 기반 GPU는 엔비디아의 '암페어' 기반 GPU 등 주요 경쟁작에 비해 데이터 지연 시간이 적은 것으로 나타났다. 샘모바일 등 외신도 RDNA 2가 탑재되는 엑시노스 2200에 일제히 "상대적으로 약했던 GPU 부분을 개선해 게임 및 일반 그래픽 성능이 크게 향상될 것"이라는 기대감을 나타내고 있다.

또한 IT 전문 매체 탐스하드웨어에 따르면 엑시노스 2200의 CPU는 엑시노스 2100과 마찬가지로 1개의 코어텍스X1, 3개의 코어텍스A78, 4개의 코어텍스A55 등을 기반으로 할 것으로 전망된다.

애플, A15 바이오닉 생산 돌입…

애플 역시 올 9월 출시 예정인 아이폰13 시리즈에 자사의 차세대 모바일 AP인 A15 바이오닉'을 탑재할 것으로 보인다. 대만 디지타임스에 따르면 TSMC는 최근 A15 바이오닉 생산에 돌입했으며, 전작인 A14 바이오닉과 동일하게 5nm 공정을 적용한다.

애플은 그간 자사의 모바일 AP 시리즈에 탑재되는 CPU와 GPU 등의 아키텍처를 자체적으로 설계해왔다. A14 바이오닉에서도 애플이 각각 '파이어스톰'과 '아이스스톰'이라는 이름을 붙인 고성능 CPU 2개와 4개의 전력 효율성 코어를 더해 총 6개의 코어를 탑재한 바 있다.

다만 이번 A15 바이오닉에서 구체적으로 어떤 아키텍처가 적용될 지는 미지수인 상태로, A14 바이오닉과의 비교를 통해서만 간접적으로 성능 비교가 가능하다.

유명 IT 팁스터 '트론'에 따르면 3번에 걸쳐 실시된 A15 바이오닉의 긱벤치 테스트 결과는 싱글 코어에서 최대 1724점, 멀티 코어에서 최대 4320점을 받았다. 싱글 코어에서 1606점, 멀티 코어에서 4305점을 기록한 A14 바이오닉과 비교하면 근소한 차이로 성능이 향상된 모습을 보인다.

다만 트론은 이 같은 결과가 여전히 실험 중인 제품을 대상으로 한 테스트이므로 실제 제품 출시 후의 결과는 다를 수 있음을 강조했다. 

한 반도체 업계 관계자는 "모바일 AP의 경우 핵심 부품의 성능 외에도 호환성이나 가격 등 여러 가지 요소가 고려되어야 한다"며 "특히 모바일 AP 시장이 갈수록 다방면에서 고성능으로 진화하고 있기 때문에 이를 전력 효율화를 얼마나 이룰 수 있는지가 중요하다"고 설명했다.