AI 성능 강화하고 5G 모뎀은 별도 구성, 삼성 차세대 모바일 AP 엑시노스 990 특징은?

2019-10-24 15:22
이수원 수석기자 swlee@bodnara.co.kr

삼성전자가 차세대 엑시노스 모바일 프로세서와 고용량 메모리 등 차세대 반도체 솔루션을 발표했다.

삼성전자는 23일(현지시간) 미국 실리콘밸리에 위치한 삼성전자 미주법인(DSA) 사옥에서 '삼성 테크 데이(Samsung Tech Day) 2019'를 개최하고 글로벌 IT 업체와 미디어, 애널리스트 등 500여 명이 참석한 가운데 삼성전자 시스템 LSI 사업부 강인엽 사장, 미주 지역총괄 최주선 부사장, 미주총괄 짐 엘리엇(Jim Elliot) 전무, 업계 주요 인사 등이 반도체 시장의 트렌드와 주요 신제품 및 차세대 기술을 소개했다.

인공지능 성능 강화한 차세대 엑시노스 990

삼성전자는 시스템 반도체 부분에서 인공지능 연산 성능을 대폭 향상시킨 고성능 모바일 애플리케이션 프로세서(모바일 AP) '엑시노스(Exynos) 990'과 5G 솔루션 신제품 '엑시노스 모뎀 5123'을 공개했다.

엑시노스 990은 삼성전자의 최신 7nm EUV 공정 기반 차세대 프리미엄 모바일 솔루션으로, 2세대 자체 개발 NPU(Neuraal Processing Unit, 신경망처리장치) 코어 2개와 디지털 신호처리기(DSP)를 탑재해 초당 10조회 이상의 이전 대비 6배 향상된 인공지능(AI) 연산 성능을 확보했다.

이를 통해 모바일 고객들이 사물·음성인식, 딥러닝(Deep Learning), AI 카메라 등 폭 넓은 분야에 인공지능 기능을 활용할 수 있게 확장성을 높였다. 특히 '얼굴 인식' 기능은 '온 디바이스 AI(On-Device AI)'와 결합해 잠금 해제와 같은 단순 인증뿐 아니라 모바일 뱅킹, 쇼핑 등의 금융 결제 시스템의 사용자 인증에 활용함으로써 모바일 기기의 보안성을 보다 강화했다.

엑시노스 990은 삼성전자가 자체 개발한 프리미엄 빅코어(M5) 2개와 고성능 ARM Cortex-A76 미들코어 2개, 저전력 Cortex-A55 리틀코어 4개가 탑재된 '2+2+4 트라이 클러스터(Tri-Cluster) 구조'를 적용해 전력효율을 극대화 할 뿐 아니라 성능도 기존 프리미엄 모바일 AP 대비 20% 향상됐다.

미들코어 CPU로 엑시노스 980에 들어간 최신 ARM Cortex-A77이 아니라 이전 세대와 마찬가지로 Cortex-A76을 사용했는데, 엑시노스 980의 경우 삼성 자체 커스텀 CPU가 없기 때문에 Cortex-A77 듀얼코어가 고성능 CPU 역할을 하고 엑시노스 990은 별도의 고성능 듀얼코어(M5) CPU가 존재하므로 A77까지 쓸 필요는 없었던 것으로 보인다.

그래픽 코어는 AMD와의 협력을 기대했던 유저들의 소망과 달리 여전히 ARM Mali 계열 GPU를 사용하고 있다. 그래도 최신 ARM Mali-G77 MP11 GPU로 그래픽 성능을 최대 20% 이상 높였다.

디스플레이 지원 해상도는 기존 제품들과 같은 WQUXGA(3840x2400) 및 4K UHD(4096x2160)이지만 120Hz 주사율을 지원하는 디스플레이 드라이버가 들어간 것으로 알려졌다.

올해 5월 발표된 ARM Mali-G77 GPU는 기존 Bifrost 아키텍처가 아닌 새로운 Vahall 아키텍처를 도입했으며, 에너지 효율 개선에 중점을 두고 쉐이더 코어 효율을 높이고 텍스처 처리량을 향상시켰다.

ARM Mali-G77에 대한 내용은 보드나라의 이전 기사 '차세대 모바일 환경 위한 프로세서 아키텍처, Arm Cortex-A77 및 Mali-G77 발표'에서 확인할 수 있다.

엑시노스 990은 그 동안 삼성 모바일 AP에 사용되던 LPDDR4x D램이 아닌 초고속 LPDDR5 D램을 지원한다. 이전 세대 엑시노스에서 LPDDR4x 2093MHz였던 메모리 클럭이 LPDDR5 2750MHz로 올라가면서 메모리 전송 속도 역시 4,186MB/s에서 5,500MB/s로 빨라졌다.

이미지처리장치(ISP)도 멀티 카메라 트렌드에 맞춰 최대 6개 이미지센서까지 확장할 수 있으며, 엑시노스 980에 이어 삼성전자가 자체 개발한 1억 800만 화소 아이소셀 브라이트 HMX 이미지 센서를 지원한다. 듀얼 카메라 지원 화소수도 엑시노스 980보다 향상됐다.

그 밖에 비디오 코덱은 기존과 마찬가지로 10-bit HEVC(H.265), H.264, VP9을 지원하며, 8K 30fps 동영상 촬영은 동일하지만 4K 동영상의 경우 최대 프레임 지원이 150fps에서 120fps로 내려갔다.

2배 빨라진 5G 다운로드 속도, 엑시노스 모뎀 5123

삼성전자가 지난 9월 발표한 엑시노스 980은 5G 모뎀과 1억 화소 카메라 지원 기능를 하나의 칩셋에 담은 대신 CPU와 GPU 성능을 희생하고 5G 모뎀 역시 5G NR Sub-6GHz 규격만 지원하며 mmWave 지원에 대해서는 나오지 않는 등 현재 시점의 5G 중급형 스마트폰을 위한 기능만 담았다.

반면 엑시노스 9825는 내장 모뎀이 5G를 지원하지 않아 별도로 엑시노스 모뎀 5100을 추가했으나, 비교적 오래된 10nm 제조공정을 사용하고 4G LTE는 모바일 AP 내장 모뎀 기능과 중복되기 때문에 효율성이 떨어진다.

그래서 이번에 삼성전자가 발표한 엑시노스 990은 모뎀 기능을 칩셋에 내장하지 않고 동일한 7nm EUV 공정으로 만든 별도의 엑시노스 모뎀 5123을 함께 사용하도록 설계했다.

엑시노스 모뎀 5123은 6GHz 이하 5G 네트워크에서 기존 대비 최대 2배 빨라진 업계 최고 수준의 5.1Gbps 다운로드 속도를 구현했으며, 5G망을 단독 사용하는 SA(Stand Alone) 모드와 LTE망을 공유하는 NSA(Non-Stand Alone) 모드를 모두 사용할 수 있는 제품이다.

또한 8개의 주파수를 하나로 묶는 8 CA(Carrier Aggregation) 기술을 적용해 6GHz 이하 5G 네트워크 뿐만 아니라 밀리미터파(mmWave) 대역에서 최대 7.35Gbps의 업계 최고 수준의 다운로드 속도를 지원한다.

삼성전자는 엑시노스 990과 엑시노스 모뎀 5123은 연내 양산할 계획으로 내년 상반기 출시될 갤럭시 S11을 위시한 차세대 프리미엄 스마트폰에 탑재될 것으로 보인다.

차세대 시스템에 최적화된 3세대 10나노급 D램

삼성전자는 지난 9월부터 업계 최초로 '3세대 10나노급(1z) D램'을 본격 양산하기 시작했으며, 이를 기반으로 내년 초 최고 성능과 최대 용량을 가진 D램 라인업을 공급해 프리미엄 D램 시장의 성장을 지속 주도할 것이라고 밝혔다.

특히 역대 최대 용량인 512GB DDR5 D램을 비롯해 초고성능 초고용량 차세대 메모리 솔루션을 제공해 글로벌 고객들이 차세대 시스템을 적기에 출시하는데 기여할 예정이라고 설명했다.

용량과 성능 2배 향상한 7세대 V낸드 기술

낸드플래시 분야에서는 지난 7월 스택(Stack) 기술로 100단 이상 셀을 하나의 구조로 완성한 6세대(1xx) V낸드와 SSD를 업계 최초 양산한데 이어, 용량과 성능을 2배 향상하는 7세대(1yy) V낸드 기술의 사업화 전략을 공개했다.

삼성전자 7세대(1yy) V낸드는 업계 유일 100단 이상의 셀을 한 번에 뚫는 단일 공정(1 Etching Step)을 더욱 개선한 적층 기술과 칩 면적을 최소화 할 수 있는 기술을 접목한 제품으로 내년에 출시할 계획이다.

또한 기존 1세대 대비 읽기응답 시간(tR) 및 지연 시간(Latency)을 개선한 2세대 Z-NAND 라인업을 공개하며 차별화된 고객 가치를 제공해 프리미엄 시장을 지속 확대해 나간다는 전략을 밝혔다.

성능 2배 이상 향상된 차세대 PCIe Gen5 SSD 기술

삼성전자는 지난 9월 차세대 서버/스토리지를 지원하는 SSD 3大 소프트웨어 기술로 초고용량 SSD 시장의 새로운 패러다임을 제시했으며, 이 기술을 바탕으로 최고 성능을 구현한 PCIe Gen4 NVMe SSD(PM1733·PM1735)를 출시한 바 있다.

이 날 행사에서 삼성전자는 기존 제품보다 성능을 최대 2배 이상 향상시킬 수 있는 차세대 'PCIe Gen5 NVMe SSD' 기술의 사업화 계획도 공개했다.

중급형 스마트폰까지 12GB 메모리 적용하는 12GB uMCP

삼성전자는 대화면 스마트폰 시대에 최고의 솔루션을 제공하는 대용량 '12GB LPDDR4X uMCP(UFS-Based Multi Chip Package)'를 공개했다. uMCP는 UFS규격의 초고속 낸드플래시와 모바일 D램을 하나로 패키징해 모바일 기기 설계에 장점을 갖춘 제품으로 미드엔드 스마트폰에 주로 탑재되고 있다.

12GB LPDDR4X uMCP는 초당 4,266Mb의 D램 읽기/쓰기 속도를 구현하면서 용량은 1.5배 높이고 소비전력 증가를 최소화해 초고화질 영상 촬영, 인공지능(AI)과 머신러닝(ML) 기능을 안정적으로 지원한다.

삼성전자는 플래그십 스마트폰용 12GB LPDDR4X 시장 선점에 이어, 8GB uMCP의 용량 한계를 돌파해 하이엔드와 미드엔드 스마트폰 시장까지 12GB 모바일 D램 시대를 열었다고 밝혔다.