삼성전자가 모바일AP 10나노 공정 양산을 시작한다고 밝힌 가운데, 내년 출시될 플래그십 스마트폰 ‘갤럭시S8’에도 많은 관심이 집중되고 있다. 통상적으로 ‘갤럭시S’ 시리즈에는 차세대 모바일AP가 장착, 레퍼런스 역할을 도맡았기 때문이다. 올해 출시된 ‘갤럭시S7’ 대비 높은 성능을 구현할 것으로 예상된다.
삼성전자는 지난 17일 10나노 1세대 공정을 통해 모바일AP 양산을 시작했다고 밝혔다. 업계에서는 삼성전자가 ‘갤럭시S8’에 장착될 모바일AP 양산을 시작했다는 의미로 해석하고 있다. 유력한 모바일AP로 코드명 ‘칸첸(Janchen)’으로 불리는 ‘엑시노스 8895’가 꼽히고 있다.
삼성전자는 지난해 1월 14나노 1세대 공정 양산을 시작한 바 있다. 삼성전자 ‘갤럭시S6’에 장착될 ‘엑시노스7420’이 생산됐다. ARM 코어텍스(cortex) A57과 A53을 각각 4개씩 빅리틀 방식으로 엮은 옥타코어 프로세서다. ARM의 말리(Mali)-T760 GPU와 LTE 카테고리 10에 대응하는 통신모뎀을 장착했다.
이어, 14나노 공정 2세대 양산이 시작됐다. 갤럭시S7의 두뇌 역할을 담당하는 ‘엑시노스 8890’이 이 공정을 통해 탄생됐다. 1세대에서 2세대로 넘어오면서 성능은 15%, 전력효율도 15% 향상됐다.
특히 ‘엑시노스8890’에 삼성전자는 자체 재설계한 커스텀 CPU 코어와 ARM의 차세대 GPU인 말리-T880, LTE 카테고리 12에 대응하는 통신모뎀을 하나의 칩에 집적시킨 원칩 솔루션을 적용했다. 삼성전자가 선보인 첫 프리미엄 원칩이다.
커스텀 코어란 기본적인 코어 아키텍처를 기반으로 최적의 성능을 낼 수 있도록 제조업체가 임의적으로 설계를 변경한 코어를 말한다. 대표적으로 애플이 꼽힌다. 애플은 자체 커스텀 설계를 통해 꾸준히 차세대 A 시리즈를 아이폰에 장착시키고 있다. 스펙 대비 높은 성능을 발휘할 수 있는 비결 중 하나다. 즉, 커스텀 코어는 특정 스마트폰에서 성능과 전력을 최적화할 수 있다.
엑시노스 8890은 엑시노스 7420 대비 커스텀 CPU 코어 성능이 약 30% 향상됐다. 전력효율은 10% 증가했다.
ARM 말리-T880 GPU는 전작인 엑시노스 7420에 결합된 ‘말리-T760’ 대비 성능은 1.8배, 소비전력은 40% 더 낮아졌다.
갤럭시S8의 두뇌로 업계에서 지목되고 있는 ‘엑시노스8895’는 10나노 1세대 공정이 적용된다. 삼성전자는 10나노 1세대 공정은 14나노 1세대 대비 성능은 27% 개선됐으며, 소비전력은 40% 절감했다고 설명했다. 웨이버당 칩 생산량은 30% 향상됐다.
삼성전자 측은 “10나노 공정 양산을 위해서는 14나노 공정보다 훨씬 정교하고 미세한 회로를 그려넣는 패터닝 작업이 필요한데, 기존 장비를 활용해 패터닝 과정을 세번 반복하는 트리플패터닝 기술을 적용 미세공정의 한계를 극복하고 설계 유연성을 확보했다”고 말했다.
이어, “10나노 로직 공정이 적용된 제품은 내년 초 출시될 IT 신제품 탑재를 시작으로 다양한 고객과 제품으로 확대될 예정”이라고 지목했다. 갤럭시S 시리즈는 최근 2월 개최되는 모바일월드콩글레스(MWC)에서 첫 공개되고 있다.
삼성전자가 ‘엑시노스8895’에도 커스텀 코어를 도입할지는 불분명하나 ARM이 지난 5월 발표한 ARM 코어텍스 A73이나 이에 준하는 커스텀 코어가 도입될 가능성이 높다. GPU는 ARM과의 협력을 통해 차세대 말리 GPU가 유력하다.
피트 휴턴 ARM 제품 사업부 사장은 “2017년에는 향상된 지속 성능과 압도적인 시작 효과를 갖춘 ARM 코어텍스-A73과 말리-G71’을 탑재한 스마트폰이 출시될 것”이라고 밝힌 바 있다.
ARM A73 코어는 10나노 핀펫 공정이 도입된다. 빅리틀 구성에서 ‘빅(big)’에 해당되는 고성은 ARMv8-A 코어다. 전작인 A72 코어 대비 지속 성능과 전력효율성이 30% 향상됐다는 게 ARM의 설명이다.
갤럭시S8 ‘엑시노스8895’의 GPU로는 ‘말리-G71’이 장착될 가능성이 높다. ‘말리-G71’은 갤럭시S7과 갤럭시노트7에 장착된 ‘말리-T880’ 대비 2배에 달하는 최대 32 셰이더 코어까지 확장할 수 있다. ARM은 중급 노트북에 탑재된 외장 GPU를 상회하는 성능을 보여준다고 강조했따. 특히 모바일 기기의 몰입형 가상현실(AR)과 증강현실(AR) 경험을 제공하는데 적합하게 설계됐다.
3세대 GPU 아키텍처인 바이프로스트(Bifrost)를 기반으로 설계됐다. 기존 우트가드와 미드가드 아키텍처의 혁실 기술을 토대로 구축된 아키텍처로 벨칸과 기타 업계 표준 API에 최적화됐다.
삼성전자는 이미 ‘말리-G71’에 대한 라이선스를 취득한 상태다. 손재철 삼성전자 시스템LSI SoC 개발실 전무는 “모바일 VR과 AR로 어디까지 구현할 수 있는 지에 의해 차세대 프리미엄 경험이 정의될 것”이라며, “말리-G71과 같이 확장성을 갖춘 GPU는 날로 복잡해지고 있는 VR/AR 활용 사례를 삼성의 설계팀이 해결하는 데 도움을 줄 것”이라고 평가했다.
한편, 업계에서는 모바일AP의 성능이 향상되고 가상현실(VR)에 원활하게 대응할 수 있게 됨으로써 내년 출시될 플래그십 스마트폰의 디스플레이 해상도가 4K로 향상될 가능성이 높다고 지목했다.
통상적으로 원활한 가상현실을 지원하려면 풀HD 해상도 이상을 구현해야 한다. 스마트폰을 장착해 사용하는 VR 기기의 경우 디스플레이를 반으로 쪼개 구현하기에 모체인 스마트폰이 4K 해상도를 지원해야 풀HD VR 구현이 가능하다. 2K 해상도에서는 HD 해상도인 1280x720 해상도의 VR 콘텐츠가 구현되는 셈이다.
삼성디스플레이는 지난 5얼 24일 미국 샌프란시스코 모스콘 컨벤션센터에서 열린 SID 2016을 통해 5.5인치 크기의 4K UHD 3840x2160 해상도 아몰레드 패널을 공개했다. 삼성전자 측은 이를 두고 “VR의 화질 성능을 크게 높일 수 있게 됐다”고 설명했다.
김문기 기자 (moon@nextdaily.co.kr)