방향 다시 잡은 프리미엄 모바일AP, 삼성 엑시노스 2100 특징은?

2021.01.13. 15:12:56

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삼성전자가 2021년형 프리미엄 모바일AP '엑시노스(Exynos) 2100'을 공식 발표했다.

삼성전자는 지난 12일 유튜브 채널을 통해 온라인으로 엑시노스 2100 출시 행사를 진행했다.

엑시노스 2100은 삼성전자 5나노 EUV 공정으로 생산되며, 최신 모바일AP 설계 기술 적용 및 삼성전자 프리미엄 모바일AP 최초로 5G 모뎀 통합칩으로 구현된 것이 특징이다.

삼성전자 시스템LSI사업부장 강인엽 사장은 "엑시노스 2100에 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 밝혔다.

최신 Arm CPU 설계, GPU는 내년부터 AMD로?

삼성전자는 반도체 설계업체 'Arm'과의 협력을 기반으로 엑시노스 2100의 설계를 최적화해 성능을 대폭 향상시켰다.

엑시노스 2100은 최대 2.9GHz로 구동되는 고성능 Cortex-X1 코어 1개, Cortex-A78 코어 3개, 그리고 저전력 Cortex-A55 코어 4개를 탑재하는 '트라이 클러스터(Tri-Cluster)' 구조로 설계된 옥타코어(8코어) CPU를 탑재했다.

이전 세대 프리미엄 모바일AP '엑시노스 990'까지는 삼성전자가 자체 개발한 커스텀 빅코어 M계열을 기반으로 Arm CPU는 미들코어와 저전력 코어를 담당했지만, 경쟁사와의 성능 격차가 확대되자 2019년말에 오스틴 연구 시설의 커스텀 CPU 인력을 해고했고 이후 Arm의 CXC(Cortex-X Custom) 프로그램에 참가했다.

싱글코어 Cortex-X1이 표준 CPU보다 최대 성능을 향상시키는 역할이라면, Cortex-A78은 모바일용으로 설계된 가장 효율적인 CPU, 그리고 Cortex-A55는 높은 CPU 성능을 요구하지 않는 여러 작업에서 배터리 효율을 높이는 역할을 담당하게 된다. 퀄컴 스냅드래곤 888 역시 Kyro 680 CPU를 사용했다고 하나 실질적으로는 엑시노스 2100과 비슷한 Arm 트라이 클라스터 옥타코어 CPU로 구성된 것으로 알려지고 있다.

삼성전자에 따르면 엑시노스 2100의 옥타코어 CPU는 단일코어 성능은 최대 19%, 멀티코어 성능은 최대 33% 향상시켜 빠른 로드와 원활한 멀티 태스킹을 지원한다.

엑시노스 2100과 스냅드래곤 888의 차이가 드러나는 쪽은 CPU가 아니라 GPU로 퀄컴은 AMD에서 인수했던 모바일 GPU IP를 발전시킨 Adreno 660 GPU가 들어갔으며, 삼성전자는 이번에도 Arm이 개발한 Mali-G78 GPU를 탑재했다.

엑시노스 2100에 들어간 Arm Mali-G78 GPU는 14개의 그래픽 엔진을 통해 이전 모델 대비 그래픽 성능이 40% 이상 향상됐으며, 빠르고 현실감 높은 그래픽 처리가 가능해져 게이밍은 물론 증강현실(AR), 가상현실(VR), 혼합현실(MR) 기기에서 사용자의 몰입도를 극대화 할 수 있다.

특히 엑시노스 2100을 소개한 강인엽 사장이 엑시노스 2100 이후 내년에 선보일 차세대 프리미엄 모바일AP는 AMD와 협력할 거라고 언급하면서 향후 본격적인 GPU 성능 향상을 예고했다.

온 디바이스 AI 기능 강화, 스냅드래곤 888과 같은 수준으로

최신 모바일AP에서 인공지능(AI) 연산 능력이 점점 더 중요해지면서 삼성전자는 엑시노스 2100에서 온 디바이스(on-device) AI 기능을 강화했다.

3개의 차세대 NPU 코어와 불필요한 연산을 배제하는 가속기능 설계 등을 통해 초당 26조번(26 TOPs, Tera Operations Per Second) 이상의 AI 연산 성능을 확보했다.

이는 2018년 NPU 기능을 처음 내세웠을 때 기록한 1.9 TOPSs, 2019년 15 TOPs에서 더욱 향상된 것으로, 퀄컴 스냅드래곤 888에서 지원하는 AI 연산 성능(26 TOPs)와 동일한 수준을 갖춘 것이다. (작년에 발표한 애플 A14 Bionic의 AI 연산 성능은 11 TOPs, 삼성 5nm 중급형 엑시노스 1080은 5.7 TOPs였다)

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 있다.

여기에 7nm EUV 공정 대비 소비전력이 최대 20% 개선된 최신 5nm EUV 공정으로 생산되어 AI 연산에 소모되는 전력도 절반 수준으로 줄였다.

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

최대 6개 이미지 센서 연결, 8K 비디오 및 HDR10+ 지원

엑시노스 2100은 최대 2억 화소(200MP) 이미지까지 처리할 수 있는 고성능 ISP(이미지처리장치, Image Signal Processor)를 갖췄다. 싱글 카메라 2억 화소 또는 3,200만 + 3,200만 화소 듀얼 카메라 처리를 할 수 있다.

엑시노스 2100의 ISP는 최대 6개의 이미지 센서를 연결하고, 4개의 이미지 센서를 동시에 구동할 수 있어, 다양한 화각의 카메라 이미지 센서를 통해 입력되는 이미지, 영상을 활용한 다이나믹한 촬영 기능을 지원한다.

또한 이미지 처리 과정에서 ISP 사이에 AI 엔진으로 장면을 인식하고 피사체를 자동으로 식별하는 과정이 포함되어 명암, 노출, 노이즈, 선명도, 화이트 밸런스, 컬러 등 이미지 품질을 자동으로 최적화시켜 전문가처럼 찍은 결과물을 얻을 수 있다.

엑시노스 2100의 멀티 프레임 비디오 처리 엔진은 4K 120fps 동영상 촬영 및 8K 60fps 영상 재생을 할 수 있으며, 최신 AV1 코덱으로 만든 4K/8K 해상도의 HDR10+ 콘텐츠를 원활하게 재생할 수 있도록 8K 영상까지 지원하는 AV1 디코더를 탑재했다.

비디오 디코딩은 10-bit HEVC(H.265) 동영상은 최대 8K 60fps, VP9 및 AV1 코덱은 30fps까지 지원하며, 비디오 인코딩 기준은 10-bit HEVC와 VP9 코덱만 지원하고 최대 8K 30fps까지다.

온 디바이스 디스플레이 지원은 4K 해상도 기준 최대 120Hz, QHD+ 기준으로는 144Hz 재생률을 지원하며 외부 디스플레이 연결시 8K TV 출력을 지원하므로 엑시노스 2100 탑재 스마트폰 카메라로 촬영한 8K 동영상을 8K TV와 연결해 더 자세하게 볼 수 있다.

5G 모뎀 통합, 칩셋 면적과 소비전력 이득

7nm EUV 공정을 썼던 이전 제품은 5G 모뎀이 별도의 칩셋으로 구성되었으나 엑시노스 2100은 5G 모뎀이 내장되어 하나의 칩으로 5G 네트워크까지 모두 지원하기 때문에 스마트폰 같은 작은 기기에서 부품이 차지하는 면적을 줄여 모바일 기기 설계 편의성을 높이는 동시에 소비 전력을 줄여 배터리 사용 시간도 늘릴 수 있다.

이미 지난 해 5nm 공정과 5G 모뎀 통합을 특징으로 했던 엑시노스 1080에서 도입한 것들이지만, 프리미엄 모바일AP로 투입은 엑시노스 2100이 처음이다.