삼성, 엑시노스 ‘핵심 IP’ 키운다…GPU·NPU 내재화 자신감↑

[녹색경제신문 = 문슬예 기자] 삼성전자가 모바일 애플리케이션프로세서(AP) ‘엑시노스’ 시리즈를 중심으로 GPU·NPU 등 핵심 아키텍처 내재화를 중장기 목표로 한 설계 전략에 속도를 내고 있다.

이미 NPU는 자체 설계가 상당 부분 안정화됐다는 평가가 내부적으로 나오고 있으며, GPU 역시 외부 IP(설계자산)의 설계 최적화를 넘어 독자 설계 확보를 목표로 한 로드맵이 가동 중인 것으로 파악된다. 다만, GPU는 벤치마크 성능 도달 및 수율 안정화가 향후 과제로 꼽힌다. 

26일 업계에 따르면 삼성전자 시스템LSI사업부는 엑시노스에 탑재되는 GPU의 외부 IP의존도를 낮추는 방향으로 개발 전략을 설정한 것으로 전해졌다. 외부 IP 활용은 외부 업체가 설계한 아키텍처를 도입해 이를 기반으로 최적화 설계를 진행하는 방식을 의미한다.

반도체 업계에 정통한 한 관계자는 “삼성은 모바일 AP의 성능을 좌우하는 연산 블록을 내부적으로 통제 가능한 수준까지 끌어올리려는 시도를 오래전부터 해왔다”며 “제품 완성도를 위해 외부 IP를 활용해야 하는 영역과 자체 역량을 키우는 영역을 구분해 접근 중”이라고 말했다. 

그동안 삼성은 엑시노스에 탑재되는 모바일 GPU를 미국 AMD의 IP를 기반으로 최적화 설계해 왔다. 이 과정에서 등장한 브랜드가 삼성전자의 ‘엑스클립스(Xclipse)’로, AMD의 그래픽 아키텍처를 모바일 환경에 맞게 저전력·소형화 설계로 재구성한 제품이다. 삼성은 AMD와의 협업을 통해 레이 트레이싱 등 고급 그래픽 기능을 모바일 AP에 적용하며 GPU 설계 경험을 축적해 왔다.

다만 최근에는 삼성전자의 이 같은 외부 IP 기반 구조에서 한 단계 더 나아가, GPU 설계 전반에 대한 내부 역량을 강화하려는 시도가 본격화되고 있다. CPU 처럼 설계 난도가 매우 높은 영역은 제외하되, 자체적으로 끌어올릴 수 있는 IP 경쟁력부터 내재화 범위를 넓히려는 전략이다.

특히 NPU는 비교적 빠르게 성과가 쌓이고 있는 분야로 꼽힌다. 업계 관계자는 “GPU에 비해 NPU는 설계 난도가 상대적으로 낮고, 삼성도 오랜 기간 독자 NPU 개발을 병행해 온 만큼 안정적인 설계 체계를 갖춘 상태”라며 “삼성은 이미 2019년 모바일 SoC에 독자 NPU를 처음 적용한 이후 세대별로 성능을 고도화해 왔다”고 설명했다.

반면 GPU의 경우 기술적 허들이 여전히 높다는 평가도 나온다. GPU는 연산 성능뿐 아니라 전력 효율, 발열 제어, 장시간 구동 안정성까지 동시에 충족해야 하며, 최종적으로는 벤치마크 성능을 통해 시장에서 검증받아야 한다는 이유에서다. 업계에서는 수율 안정화와 함께 실제 제품 경쟁력으로 이어질 수 있는 성능 입증이 관건이 될 것으로 보고 있다.

한편 업계에서는 삼성전자의 이번 GPU 내재화 전략이 엔비디아와의 경쟁을 의미하는 것은 아니라는 점을 분명히 하고 있다. 엔비디아가 하이퍼스케일러와 데이터센터를 겨냥한 서버용 GPU를 주력으로 하는 반면, 삼성의 목표는 모바일 AP에 들어가는 GPU를 내부 최적화 관점에서 확보하는 데 있다는 것이다. 시장 타깃과 요구 기술 수준이 근본적으로 다르다는 분석이다. 모바일용 GPU 시장은 현재 애플, 퀄컴, AMD 등의 업체가 주도하고 있다.

이 같은 모바일 AP 내재화 전략은 최근 공개된 ‘엑시노스 2600’의 구성에서도 드러난다. 엑시노스 2600은 CPU는 Arm v9.3 아키텍처를 기반으로 최적화했으며, NPU는 삼성이 자체 설계한 ‘32K MAC NPU’를 탑재했다. GPU는 AMD IP를 기반으로 공동개발한 ‘엑스클립스 960’을 채택했다. 

업계에서는 이르면 오는 2028년 차기작으로 거론되는 ‘엑시노스 2800’에서 삼성의 자체 모바일 GPU가 채택될 가능성이 있다고 전망한다. 

삼성전자는 “IP 내재화 여부와 구체적인 개발 전략에 대해서는 확인해주기 어렵다”고 말했다.