스마트폰이 '스마트'한 이유가 손톱만 한 칩 때문이라고!? | 삼성전자 반도체 백과사전 EP.11 모바일 프로세서 편

 

 

 

조금만 떨어져 있어도

우리를 불안하게 만드는 것이 있습니다.

바로 스마트폰을 포함한 모바일 기기.

 

사진부터 모바일 뱅킹, 오프라인 결제까지

우리의 일상에 깊숙이 들어와 있는 아주 고마운 친구입니다.

이렇게 쓰임이 많은 만큼

그 성능은 나날이 발전해 가고 있습니다.

 

오늘은 모바일 성능을 획기적으로 발전시킨

반도체를 알아보겠습니다.

 

 

-모바일 프로세서-

 

예전에 시스템 반도체를 다룬 영상에서

하나의 칩에 여러 가지 기능을 구현한 다기능 칩

시스템 온 칩, SoC를 소개한 적이 있습니다.

 

원래 시스템은 각각의 기능을 하는 여러 개의 반도체가 모여야

다양한 기능을 수행할 수 있었습니다.

그 다양한 기능을 하나의 칩에 모두 모아

그 자체로 시스템처럼 일하는 것이 바로 SoC입니다.

 

이 중에서도 가장 고성능의 SoC에 속하는 모바일 프로세서는

모바일 기기에 필요한 CPU, GPU, NPU, 모뎀, ISP 등의 기능을

하나의 칩에 구현해

모바일 기기의 거의 모든 기능을 담당하기 때문에

스마트폰의 두뇌나 다름없다고 합니다.

 

 

-중요성-

그런데 왜 이렇게 많은 기능을

굳이 어렵게 손톱만 한 칩 하나에 담은 걸까?

그 이유는 여러 가지가 있습니다.

 

다섯 개, 여섯 개의 칩을 따로 만드는 대신

하나의 칩으로 한 번에 구현하면

여러 개 칩을 얻는 것보다 비용도 절감되고

각각의 칩을 따로 설계해 장착할 필요가 없어서

스마트폰 설계도 쉬워집니다.

 

중요한 이유는 또 있습니다.

바로 모바일 기기의 배터리 사용시간과도 이어진다는 점입니다.

 

컴퓨터의 경우

사용하는 동안 계속해서 전원이 공급되기 때문에

전력 소모는 큰 문제가 아니었습니다.

 

하지만 스마트폰의 경우는 어떻습니까?

배터리가 부족한 스마트폰을 들고 외출할 때의 찝찝함

배터리가 10% 남았다는 문구창이 뜰 때의 불안함

 

모두 느껴 보셨을 겁니다.

그만큼 스마트폰 시대의 소비전력은 중요한 이슈가 되었습니다.

 

모바일 프로세서의 큰 장점 중 하나는

스마트폰의 전력 소모를 줄여 준다는 것입니다.

칩이 나누어져 있으면

각각 활용하기 위해 전력 소모가 커지는데

이를 하나로 합치니 이 전력 소모를 줄일 수 있습니다.

한마디로 배터리 사용시간이 길어진다는 것입니다.

 

게다가 제한된 스마트폰 보드에서

아주 작은 공간만 차지하다 보니

남은 공간을 마음껏 사용할 여유가 생겼습니다.

빈 공간의 확대는

고사양 스마트폰을 만들어 내는데 큰역할을 할 수 있습니다.

 

따라서 모바일 프로세서는

제품 경쟁력을 높이는 데 아주 중요한 역할을 하는 반도체라고 할 수 있습니다.

 

그렇다면 도대체 모바일 프로세서의 속은 어떻게 되어 있길래

이렇게 많은 역할을 담당할 수 있는지

좀 더 자세히 들여다 보겠습니다.

 

 

-모바일 프로세서의 구조-

 

짜잔~!

칩의 내부가 마치 잘 설계된 미래도시 같지 않습니까?

먼저 모바일 프로세서에도

컴퓨터의 중앙처리장치와 동일한 역할을 수행하는 CPU가 있습니다.

각종 어플리케이션을 실행하고

중앙에서 다양한 컴퓨팅 연산을 처리합니다.

 

GPU는 여러분이 좋아하는 3D 게임을 즐길 수 있도록

그래픽 처리를 담당합니다.

인공지능 및 딥러닝에 최적화되어 있는 신경망 처리 장치인 NPU와

디지털 신호처리 장치인 DSP도 탑재돼 있습니다.

이들은 빠르고 효율적인 온디바이스 AI를 위해 활용됩니다.

 

얼굴이나 목소리, 사물을 인식하고,

인공지능 기반 서비스를 가능하게 하는 게

바로 NPU와 DSP입니다.

 

모뎀도 들어가 있는데

최신 5G 네트워크는 물론

4G, 3G 등 다양한 통신 환경을 폭넓게 지원합니다.

 

이미지 처리 장치인 ISP와 멀티포맷 코덱 MFC는

사진과 비디오 촬영을 담당하고

디스플레이 블록은

고해상도에서 빠른 주사율로 화면을 즐길 수 있도록 해줍니다.

 

이 밖에도 개인 정보, 보안과 관련된 데이터를 처리하는 시큐리티 블록과

저장장치, 센서, 디스플레이, 와이파이 등의 기능과 프로세서의 연결을 돕는

다양한 인터페이스가 지원됩니다.

 

이런 기능들이 모바일 프로세서 칩 하나에 담겨 있으니

만능칩이라고 불릴 만합니다.

 

 

-모바일 프로세서의 구동 과정-

 

자, 그럼 이 모바일 프로세서 칩이 어떻게 구동되는지

한 가지 예를 들어보겠습니다.

 

우리가 자주 사용하는 카메라 앱을 들여다봅시다.

먼저 화면에서 카메라 앱을 터치하면

CPU가 앱을 구동시킵니다.

 

이미지 센서를 통해 들어온 정보는

NPU가 해석해서 어떤 사물인지 판단하게 됩니다.

 

인물 사진 모드라면

인물과 배경을 정확하게 구분해서 배경을 블러 처리하기도 하고

AR 이모지를 구현한다면

GPU가 귀여운 3D 그래픽을 그려줍니다.

 

사진을 찍는다면

ISP가 피사체와 환경에 맞는

최적의 세팅으로 고품질의 이미지를 구현합니다.

오늘도 이렇게 인생샷 한 장 건졌습니다.

 

비디오를 찍는다면

멀티미디어 블록에 있는 코덱을 통해서

스마트폰 안의 스토리지의 저장하게 됩니다.

 

그리고 찍은 사진을 SNS에 올릴 때는

모뎀이 데이터를 송출합니다.

 

이 모든 과정을 디스플레이로 지켜 볼 때도

모바일 프로세서의 디스플레이 블록이

데이터를 계속 패널로 보내줍니다.

 

사진을 한 장 찍고 SNS에 올리는 그 찰나의 시간 동안

모바일 프로세서 속의 다양한 반도체들이

이처럼 빠르고 유기적으로 작동하고 있었습니다.

 

 

이번 영상에서는

스마트폰의 두뇌와 심장의 역할을 동시에 하는

만능 시스템 반도체

모바일 프로세서를 깊게 알아보는 시간을 가졌습니다.