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모바일AP가 없는 스마트폰은 상상할 수 없다?!

모바일AP(application processor)는 ‘스마트폰의 두뇌’라고 볼 수 있습니다. 각 신체기관에 연결돼 생각하고 명령을 내리는 인간의 뇌처럼 스마트폰의 각 기능이 모바일AP에 연결되어 있기 때문이죠.

흔히 데스크톱의 중앙처리장치(CPU)와 모바일AP를 동일한 것으로 생각하기 쉬운데요. 모바일AP는 CPU는 물론, 그래픽, 카메라, 통신 등 보다 다양한 기능들이 하나의 칩에 담겼다는 점에서 차이가 있습니다.

모바일AP에 다양한 기능이 담겨야 하는 이유

그렇다면 손톱만한 크기의 작은 칩인 모바일AP 하나에 다양한 기능이 담겨있어야 할 이유가 뭘까요? 바로 소비 전력 때문입니다.

컴퓨터를 사용하는 동안 전원이 계속 공급되던 데스크톱 시대에는 전력 소모를 줄여야 할 필요성이 없었지만, 스마트폰으로 인터넷을 하고 각종 소프트웨어를 돌리는 시대가 되면서 성능과 함께 전원 공급 없이도 오랜 시간 컴퓨팅을 할 수 있는 ‘저전력’이 중요해진 것이죠.

다시 말해, 다양한 기능들을 하나의 칩 위에 통합함으로써 전력 소모를 줄이고 제한된 스마트폰 보드에 공간을 확보해 작은 기기에서도 고성능을 구현할 수 있도록 하는 것입니다. 실제로 삼성전자 ‘엑시노스 2100’ 역시 복잡한 멀티태스킹 환경에 적합한 솔루션을 제공하기 위해 5G 모뎀 칩을 모바일AP에 통합하기도 했습니다.

이처럼 모바일AP에 많은 기능이 담길수록 제품의 경쟁력 역시 강화됩니다. 여러 기능을 통합하기 위해 더 선진화된 공정 기술을 기반으로 한 칩들이 모아지고 성능도 더 올라가기 때문이죠.

‘엑시노스 2100’으로 모바일AP 들여다보기

모바일AP의 설계 구조는 제조사마다 조금씩 다르지만, 스마트폰의 핵심 기능은 공통적으로 들어 있습니다. ‘엑시노스 2100’를 기준으로 모바일AP의 주요 기능들을 살펴볼까요?

먼저, 모바일AP에도 컴퓨터의 중앙처리장치(CPU)와 동일한 역할을 수행하는 중앙처리장치(CPU, Central Processing Unit)가 있습니다. 운영체제를 실행하고 각종 어플리케이션을 실행할 뿐만 아니라 중앙에서 모든 데이터를 처리하는 등 스마트폰의 주요 기능을 담당하죠.

5G 모뎀은 5G 네트워크와 LTE 등 다양한 통신 환경을 폭넓게 지원합니다. 프로세서 안에 모뎀 기능을 함께 넣음으로써, 따로 모뎀 칩을 사용할 때와 비교해 칩 면적을 줄이고 전력 효율을 높인 것이 특징입니다.

다음으로 그래픽처리장치(GPU, Graphics Processing Unit), 이미지 처리 장치(ISP, Image Signal Processor), 디스플레이(Display)와 멀티미디어(Multimedia) 블록들은 이미지, 영상과 관련된 역할을 수행하는데요.

‘GPU’는 3D 게임, 그래픽 사용자 인터페이스(UI, User Interface) 등의 그래픽 데이터를 처리하고, ‘Camera’ 영역은 스마트폰 카메라 이미지센서에서 온 빛의 정보를 사진이나 동영상으로 만들어주는 역할을 합니다. ‘Video’ 블록은 영상을 인코딩 또는 디코딩하여 녹화, 압축 또는 재생하는 역할을 하며, ‘Audio’ 블록은 입력, 출력되는 오디오 신호를 처리합니다. 마지막으로 ‘Display’ 블록은 모바일 기기의 화면 또는 TV, 모니터 등 외부 화면에 이미지와 영상 신호를 송출합니다.

한편, 모바일AP에는 인공지능 및 딥러닝에 최적화되어 있는 신경망처리장치(NPU)와 디지털신호처리장치(DSP, Digital Signal Processor)도 내재돼 있습니다. 이들은 빠르고 효율적인 온디바이스(On-device) AI를 위해 활용하는데요. 얼굴, 사물 인식이나 목소리 인식 등이 가능한 것도 NPU 와 DSP 덕분입니다.

이 외에도 개인 정보, 보안과 관련된 데이터를 처리하는 시큐리티(Security) 블록과 저장장치, 센서, 디스플레이, 커넥티비티(와이파이) 등의 기능과 프로세서의 연결을 돕는 인터페이스(Interface) 블록 등이 모바일AP 안에 들어가 있습니다.

이 다양한 기능들이 어떤 일을 수행하는지, 카메라 앱을 사용할 때를 예로 들어보겠습니다. 화면에서 카메라 앱을 터치하면 CPU가 앱을 구동 시킵니다. 이미지센서를 통해 들어온 정보는 NPU가 해석하여 어떤 사물인지 판단하며, 이를 토대로 ISP(Camera)는 사물 또는 환경에 맞는 최적의 셋팅으로 고품질의 이미지를 구현합니다. AR 기능을 활용한다면 NPU가 사물 또는 공간을 인식하고, GPU가 실제 같은 3D 요소를 화면 안에 추가하기도 하죠. 사진을 찍는 동안에 사용하는 프리뷰 기능은 디스플레이 블록과 관련이 있는데요. 모바일AP의 디스플레이 블록에서 데이터를 계속 패널로 보내줍니다. 비디오를 찍는다면 멀티미디어 블록에 있는 코덱을 통해 스마트폰 안의 스토리지에 저장하게 됩니다. 그리고 사진이나 비디오를 SNS에 올리거나 라이브 방송을 한다면 모뎀이 데이터를 송출하게 되는 것이죠.

지금까지 만능 칩 ‘모바일AP’에 대해 살펴봤습니다. 삼성전자는 플래그십 모바일AP ‘엑시노스 2100’을 통해 우리에게 최고의 모바일 경험을 선사할 예정인데요. 앞으로도 모바일AP 시장에서 혁신을 계속해 나갈 삼성전자에 많은 관심과 기대 부탁드립니다.

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삼성전자, 5G 통합 프리미엄 모바일AP ‘엑시노스 2100’ 출시

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최첨단 5나노 EUV 공정·최신 CPU/GPU 적용, 성능 대폭 향상

5나노 EUV 공정으로 생산되는 ‘엑시노스 2100’은 최신 모바일AP 설계 기술이 적용되어 CPU, GPU 성능이 각각 30%, 40% 이상 향상됐으며, 온디바이스 AI (On-Device AI) 성능도 크게 강화됐습니다.

이번 신제품은 삼성전자 프리미엄 모바일AP 최초 5G 모뎀 통합칩으로 구현되어, 고사양 게이밍은 물론 복잡한 멀티태스킹 환경에서 최고의 솔루션으로 제공됩니다.

삼성전자 시스템LSI사업부장 강인엽 사장은 “‘엑시노스 2100’에 최첨단 EUV 공정, 최신 설계 기술을 적용해 이전 모델 보다 강력한 성능과 함께 한단계 향상된 AI 기능까지 구현했다”며, “삼성전자는 앞으로도 한계를 돌파하는 모바일AP 혁신으로 프리미엄 모바일기기의 새로운 기준을 제시해 나가겠다”고 밝혔습니다.

최신 CPU 설계 적용·최적화로 성능 대폭 향상…AI 성능도 강화

삼성전자는 반도체 설계업체 ‘Arm’과의 협력을 기반으로 ‘엑시노스 2100’의 설계를 최적화해 성능을 대폭 향상시켰습니다.

‘엑시노스 2100’은 최대 2.9GHz로 구동되는 고성능 ‘코어텍스(Cortex)-X1’ 1개, ‘코어텍스-A78’ 3개, 저전력 ‘코어텍스-A55’ 4개를 탑재하는 ‘트라이 클러스터(Tri-Cluster) 구조’로 설계됐습니다. ‘엑시노스 2100’의 멀티코어 성능은 이전 모델에 비해 30% 이상 향상됐습니다.

또한, 최신 Arm ‘Mali-G78’이 그래픽처리장치(GPU)로 탑재되어, 이전 모델 대비 그래픽 성능이 40% 이상 향상됐습니다. 빠르면서도 현실감 높은 그래픽 처리가 가능해져, 게이밍은 물론 증강현실(AR), 가상현실(VR) 등 혼합현실(MR) 기기에서의 사용자의 몰입도를 극대화할 수 있게 됐습니다.

특히, 삼성전자는 ‘엑시노스 2100’의 온디바이스 AI 기능을 강화했습니다.

이 제품은 3개의 차세대 NPU 코어와 불필요한 연산을 배제하는 가속기능 설계 등을 통해 초당 26조번(26TOPS, Tera Operations Per Second) 이상의 인공지능 연산 성능을 확보했습니다.

중앙 클라우드 서버와의 데이터를 교환하지 않고도 단말기 자체에서 고도의 AI 연산이 가능하기 때문에 대규모 데이터를 빠르게 처리할 수 있을 뿐 아니라 인터넷 연결을 위한 네트워크가 지원되지 않는 상황에서도 사용자의 개인정보를 보호하고, 안정적인 AI 서비스를 이용할 수 있는 장점이 있습니다.

Arm 클라이언트사업부 폴 윌리엄슨(Paul Williamson) 부사장 겸 총괄은 “더 빠른 이동통신, 향상된 그래픽 성능과 인공지능 기술은 새로운 모바일 사용자 경험을 제공하는데 필요한 중요한 기술로 주목받고 있다”며, “삼성전자가 Arm과 긴밀하게 협력해 출시하는 ‘엑시노스 2100’은 차세대 스마트기기에 필요한 최상의 모바일 솔루션이 될 것”이라고 말했습니다.

최대 6개 이미지센서 연결, 초고주파 대역 5G 통신…멀티미디어 강화

‘엑시노스 2100’은 최대 2억 화소 이미지까지 처리할 수 있는 고성능 ISP(이미지처리장치, Image Signal Processor)를 갖췄습니다.

최대 6개의 이미지센서를 연결하고, 4개의 이미지센서를 동시에 구동할 수 있습니다. 광각·망원 등 다양한 화각의 이미지센서를 통해 입력되는 이미지, 영상을 활용한 다이나믹한 촬영 기능을 지원합니다.

‘엑시노스 2100’에는 5G 모뎀이 내장돼, 하나의 칩으로 5G 네트워크까지 모두 지원하기 때문에 부품이 차지하는 면적을 줄여 모바일 기기의 설계 편의성을 높였습니다.

이 제품에 내장된 5G 모뎀은 저주파대역(서브-6, Sub-6)은 물론 초고주파대역(밀리미터파, mmWave)까지 주요 주파수를 모두 지원해 다양한 통신 환경에서 폭넓게 사용할 수 있습니다.

전력소모 절감 노력으로 탄소배출량 감축 효과도 거둬…

삼성전자는 소비전력 효율화를 위한 솔루션과 설계를 적용해 전력 사용량을 최소화했습니다.

소비전력이 7나노 대비 최대 20% 개선된 최신 5나노 EUV 공정으로 생산되는 ‘엑시노스 2100’은 AI 연산에 소모되는 전력도 절반 수준으로 줄었습니다.

또한, 전력 효율을 최적화하는 자체 솔루션 ‘AMIGO(Advanced Multi-IP Governor)’ 탑재로 고화질·고사양 게임과 프로그램을 구동할 때 배터리 소모에 대한 부담을 줄였습니다.

전력효율 향상을 위해 제품 설계부터 제조, 그리고 사용 환경까지 고려한 삼성전자의 노력은 스마트기기의 배터리 충전 횟수를 줄일 수 있어 탄소 배출량 감축에도 기여할 수 있을 것으로 기대됩니다.

삼성전자 무선사업부 개발실장 김경준 부사장은 “삼성전자는 고객들에게 최고의 모바일 경험을 제공하기 위해 끊임없이 노력하고 있다”며 “‘엑시노스 2100’의 강력한 코어성능과 한단계 향상된 AI 기능은 차세대 플래그십 스마트폰 개발에 크게 기여했다”고 말했습니다.

한편, 삼성전자는 12일(한국시간) 유튜브 채널(www.youtube.com/samsung)을 통해 온라인으로 ‘엑시노스 2100’ 출시 행사를 진행했습니다.

행사는 시스템LSI사업부장 강인엽 사장 인사말에 이어 제품 소개, 모바일AP 기술 혁신과 시장 선도 비전 발표로 진행됐습니다.

삼성전자는 현재 ‘엑시노스 2100’를 양산하고 있습니다.

[인포그래픽]

[제품 세부내용]

□ 엑시노스(Exynos)

• 삼성전자가 2011년 출시한 모바일AP 브랜드. 그리스어로 ‘스마트(Exypnos)’와 ‘그린(Prasinos)’의 합성어로 고성능·저전력 반도체를 의미
• ※ 엑시노스 홈페이지 http://www.samsung.com/exynos.

□ 엑시노스 2100 상세스펙

[삼성전자의 ‘읽어주는 보도자료’]

삼성전자는 올해부터 반도체 소식을 전할 때 ‘읽어주는 보도자료’도 함께 발행합니다.
오디오로 듣는 ‘엑시노스 2100 출시’ 소식, 지금 바로 확인해보세요!

엑시노스 2100 읽어주는 보도자료(국문)

엑시노스 2100 읽어주는 보도자료(영문)

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