삼성전자가 ARM과 AMD 등 글로벌 기술기업과 손잡고 스마트폰 애플리케이션 프로세서(AP) 성능 개선에 나선다.

AP는 스마트폰 등 전자기기의 두뇌역할을 하는 시스템반도체를 말한다.

삼성전자 프리미엄 스마트폰의 판매량이 지속해서 감소하는 상황에서 내년 선보일 새로운 반도체가 프리미엄 스마트폰 판매 반등의 기반이 될 수 있을지 주목된다.

ARM은 25일 새 중앙처리장치(CPU) 설계자산을 발표했다. ARM은 반도체 설계자산을 전문적으로 개발한다. 삼성전자 등 모바일 반도체를 만드는 기업은 대부분 ARM의 설계자산을 사용한다.

새로 나온 설계자산은 코어텍스-X2, 코어텍스-A710, 코어텍스-A510 등으로 나뉜다. 이들은 AP의 구성요소인 CPU 안에서 연산을 담당하는 부분(코어)에 적용된다.

프리미엄 스마트폰 AP의 CPU는 보통 8코어로 구성된다. 삼성전자가 개발한 AP 엑시노스 시리스 가운데 가장 성능이 뛰어난 엑시노스2100의 CPU는 ‘1+3+4’ 구조로 만들어졌다. 고성능 코어 1개, 중간성능 코어 3개, 저전력 코어 4개를 탑재했다는 뜻이다.

이 중 고성능 코어부분에는 ARM의 기존 설계자산 코어텍스-X1이 적용됐다. 앞으로 나올 새 엑시노스에서는 코어텍스-X2가 코어텍스-X1을 대체함으로써 데이터 처리속도와 전력효율 등이 대폭 강화될 것으로 전망된다. 

ARM에 따르면 코어텍스-X2 기반 CPU는 현존 최고 성능의 스마트폰에 탑재된 것과 비교해 30% 더 높은 성능을 발휘할 수 있다.

ARM은 “코어텍스-X1은 삼성전자 갤럭시S21 등 프리미엄 스마트폰에서 최고의 성능을 제공했다”며 “이제 코어텍스-X2를 통해 성능에서 한 걸음 더 나아갈 수 있게 됐다”고 말했다.

중간성능 코어 코어텍스-A710과 저전력 코어 코어텍스-A510도 이전 세대보다 월등히 향상돼 전체 CPU의 성능 개선을 뒷받침한다. 

코어텍스-A710의 연산속도는 30%, 전력 효율은 10% 높아졌다. 코어텍스-A510 역시 연산속도와 전력효율 각각 35%, 20% 수준의 개선폭을 보이는 것으로 나타났다.

삼성전자의 다음 프리미엄 스마트폰이 기존 제품보다 적은 전기를 소비하면서도 더 나은 성능을 발휘할 것으로 예상되는 대목이다.

김준석 삼성전자 시스템LSI사업부 연구위원은 ARM 보도자료를 통해 “시스템LSI사업부와 ARM은 차세대 모바일 플랫폼에 관한 새로운 가능성을 열 것이다”며 “우리의 미래 기술을 통해 사용자경험에 변화를 낳을 것으로 기대된다”고 말했다.
 

삼성전자는 그동안 스마트폰과 시스템반도체사업의 경쟁력을 높이기 위해 자체 CPU 코어 기반의 AP를 개발해 왔다. 2016년 프리미엄 스마트폰 갤럭시S7에 탑재된 엑시노스8890이 그 시작이었다.

하지만 삼성전자 자체 CPU 기반 엑시노스는 시장에서 좋은 평가를 받지 못했다.

가장 성능이 뛰어난 것으로 알려진 애플 아이폰의 AP는 물론, 삼성전자 스마트폰에 함께 사용되는 퀄컴 AP와 비교해도 대체로 성능이 떨어진다는 분석이 많았다.

이런 부정적 인식은 삼성전자 프리미엄 스마트폰의 판매량 감소에 일정 부분 영향을 미친 것으로 보인다. 

삼성전자가 2013년 내놓은 스마트폰 갤럭시S4 시리즈는 연간 판매량 4500만 대를 달성했다. 갤럭시S7 시리즈 판매량은 5200만 대에 이르렀다. 

그러나 이후 프리미엄 스마트폰 판매량은 대부분 4천만 대를 밑돈다. 2019년 갤럭시S10 시리즈는 3600만 대가량 판매되는 데 그쳤다. 작년 나온 갤럭시S20 시리즈는 코로나19 악재까지 더해져 판매량 2800만 대로 역대 최저 수준의 성적을 받았다.

이에 삼성전자는 올해부터 프리미엄 스마트폰용 AP에 ARM의 설계자산을 적극 사용하는 쪽으로 노선을 바꿨다. 1월 출시한 갤럭시S21 시리즈에 코어텍스-X1 등이 적용된 엑시노스2100을 탑재했다.

다만 삼성전자가 무조건 ARM에 의존하는 전략을 선택한 것은 아니다. AP의 다른 중요한 부분이 그래픽처리장치(GPU) 쪽에서는 더 경쟁력이 있는 AMD와 손잡고 성능 향상을 꾀하고 있다. 
 

강인엽 삼성전자 시스템LSI사업부장 사장도 올해 초 엑시노스2100을 공개하며 AMD와 협업을 강조한 바 있다.

ARM은 모바일기기에 필수인 저전력 CPU를 개발하는 역량이 뛰어나지만 GPU 부분에서는 상대적으로 저조한 것으로 평가된다.

실제로 ARM이 이번에 CPU와 함께 새로운 GPU 설계자산도 발표했지만 시장에서는 삼성전자가 다음 AP에 ARM이 아닌 AMD의 GPU를 적용할 것이라는 관측이 우세하다. 

IT매체 안드로이드어소리티는 “삼성전자는 오랫동안 ARM의 GPU에 의존해 왔지만 다음 주력 반도체에는 AMD의 GPU가 적용될 것이다”고 바라봤다. 다른 IT매체 샘모바일도 삼성전자가 차세대 엑시노스에서 AMD GPU로 전환할 것으로 내다봤다.

ARM이 내놓은 새로운 설계자산 기반의 AP는 이르면 올해 말 공개돼 내년 초 글로벌 스마트폰들에 탑재될 것으로 전망된다. 삼성전자도 비슷한 시기 ARM, AMD과 협업한 AP 기반의 프리미엄 스마트폰을 내놓을 것으로 보인다. [비즈니스포스트 임한솔 기자]