'빅스비, 시리, 구글어시스턴트….'

스마트폰에서 인공지능(AI) 비서 애플리케이션이 차별화 요소로 부각되는 추세다. 사용자가 직접 앱을 실행시키거나 검색을 하지 않아도 음성으로 명령을 내리면 대신 처리해주는 편리함 때문이다.

4일 IT업계에 따르면 이러한 AI 비서 앱을 원활하게 실행시키기 위한 스마트폰 두뇌 애플리케이션 프로세서(AP)를 둘러싼 경쟁이 심화되고 있다. 퀄컴, 미디어텍, 삼성전자, 애플 등이 글로벌 시장에서 치열한 물밑싸움을 벌이는 모양새다.

일반적인 PC는 중앙처리장치(CPU)와 그래픽처리장치(GPU) 등을 탑재하고 운영체제(OS)를 구동한다. 크기가 훨씬 작은 스마트폰의 경우에는 CPU와 GPU, GPS, 네트워크 칩 등을 하나의 칩에 집적하는 '시스템 온 칩(SoC)' 기술이 적용된다.

퀄컴의 최신 AP인 스냅드래곤835는 Kryo 280 CPU(2.45㎓ CPU 4개·1.9㎓ CPU 4개), 아드레노 540 GPU 등을 탑재했다. CPU는 OS 구동과 터치스크린 입력 등의 기능을 하며 GPU는 영상 데이터와 그래픽 구현을 담당한다.

칩셋은 제조공정이 세밀할수록 소비전력이 줄어들고 성능이 향상된다. 20나노 공정보다 14나노 공정으로 생산된 칩셋이 더 적은 전력으로 빠르게 작동하고, 10나노 공정은 더욱 적은 전력으로 빠른 성능을 보여주는 식이다. 10나노 핀펫 공정으로 제작된 스냅드래곤835는 14나노 공정으로 생산된 스냅드래곤821에 비해 성능은 27% 높고 전력소모는 40% 줄었다. 다만 공정이 미세해질수록 발열 문제는 부각된다.

이러한 칩셋은 스마트폰 성능을 좌우하는 열쇠가 된다. 프로그래머가 앱을 잘 설계했더라도 연산을 맡는 칩셋 성능이 떨어지면 앱 작동이 원활하지 않게 된다. 특히나 AI 비서 앱은 일반 앱에 비해 막대한 규모의 연산을 요구하기 때문에 뛰어난 하드웨어 성능은 필수적이다.

삼성전자는 빅스비를 선보이며 퀄컴의 스냅드래곤835와 엑시노스9을 제조했다. 스냅드래곤835는 위탁생산이고 엑시노스9은 삼성전자 자체 제작 AP다. 10나노 핀펫 공정의 향상된 AP 덕분에 빅스비는 끊김 없이 작동할 수 있었다.

10나노 핀펫 공정 기반 엑시노스9(8895)에 CPU로 2.3㎓ 몽구스 V2커스텀 코어 4개와 1.7㎓ 코어텍스-A53 4개를 탑재했다. GPU로는 말리-G71 MP20이 들어갔다. 전력집약형 클러스터 구조인 엑시노스는 동급 스냅드래곤과 비교해 약간의 성능 우위를 지닌다는 평가를 받는다.

애플은 대만 TSMC에서 10나노 공정으로 제작한 A11 프로세서를 아이폰8·아이폰7S에 탑재할 예정인 것으로 알려졌다. 중저가 AP를 통해 시장 점유율을 높여온 대만의 미디어텍도 퀄컴과 삼성전자 뒤를 이어 10나노 모바일 AP 상용화에 성공했다.

지난달 출시된 메이주 프로7에 미디어텍 10나노 기반 AP '헬리오 X30'이 탑재됐다. 미디어텍은 올해 4분기 '헬리오 P30'을 상용화해 중저가 브랜드 이미지를 씻어내겠다는 각오다. 헬리오 P30은 1.5㎓ 코어텍스 A72 코어 4개와 1.5㎓ 코어텍스 A53코어 4개를 연결한 것으로 알려졌다.

화웨이는 엑시노스로 AP 독립을 이룬 삼성을 벤치마킹하는 중이다. 반도체 자회사 하이실리콘을 세우고 독자 프로세서인 기린을 생산하고 있다. 독일에서 열린 국제가전박람회(IFA)에서는 하반기 플래그십 스마트폰 메이트10 발표 계획을 공개했다.

이 기기에는 10나노 기반 AP '기린970'이 최초로 탑재됐다. 화웨이는 한발 더 나아가 기린970에 AI 성능을 높이기 위한 NPU(Neural network Processing Unit)를 탑재했다. AI 전용 프로세서로 보다 강력한 AI 성능을 제공해 삼성, 애플 등과 차별화하겠다는 의도다.

반도체 업계 관계자는 "스마트폰에서 AI 기능이 탑재되며 고성능 AP 확보가 중요해졌다. AP를 직접 만드는 스마트폰 제조사는 자신들의 OS에 최적화된 설계를 구현할 수 있어 성능을 특화라는 강점을 지닐 수 있다"며 "스마트폰에서 AI와 IoT 기능이 강화된다면 더욱 고성능 AP가 필요해진다. AP 제조기술을 갖춘 기업들의 경쟁력은 미래에 더 커질 것"이라고 내다봤다.