삼성 '엑시노스 2700', 2나노로 퀄컴 독점 끊는다… 애플은 '칩렛'으로 새 판 짰다

스마트폰 '두뇌' 자리를 두고 벌어지는 반도체 전쟁이 새 국면을 맞았다. 삼성전자는 외부에 막대한 비용을 지불하며 사들이던 핵심 칩을 자력으로 되찾으려 하고 있고, 애플은 칩 자체의 설계 구조를 뒤엎는 방식으로 성능의 벽을 다시 한번 허물고 있다. 두 회사의 방향은 다르지만, 목적지는 같다. 경쟁자가 따라올 수 없는 격차다.


삼성전자가 지난해 3분기 누적 기준으로 외부에서 모바일 애플리케이션 프로세서(AP)를 구매하는 데 쓴 돈은 약 11조 원에 달한다. AP는 스마트폰 제조 원가의 약 30%를 차지한다. 갤럭시 S25 시리즈가 전량 퀄컴 스냅드래곤을 탑재했기 때문이다. 올해 출시된 갤럭시 S26에서 엑시노스 2600이 일반·플러스 모델에 탑재되며 25% 수준을 회복했지만, 최상위 울트라 모델에는 여전히 퀄컴 칩이 들어갔다.

다음 반전의 주역은 차세대 칩 '엑시노스 2700'이다. 삼성전자가 이미 양산용 샘플칩 제작에 착수했으며, 올해 5~6월을 완료 목표 시점으로 잡고 있다고 업계는 전한다. 4일(현지시각) Wccftech에 따르면 설계는 이미 지난해 말 마무리됐다.

키움증권 박유악 연구원은 지난 2월 보고서에서 "SF2P 공정의 수율이 개선되면 엑시노스 2700의 갤럭시 S27 내 점유율이 25%에서 50% 수준까지 2배 확대될 것"이라며 "이에 따라 비메모리 부문 영업손익도 흑자 전환에 성공할 것"이라고 분석했다.

엑시노스 2700의 기반이 되는 'SF2P'는 삼성 파운드리의 2세대 2나노 GAA(게이트 올 어라운드) 공정이다. 1세대 SF2 공정에 비해 성능은 12% 높아지고, 전력 소비는 25% 줄며, 칩 면적도 8% 줄어드는 것으로 알려졌다. 갤럭시 S26 엑시노스 2600에 이미 1세대 SF2가 적용됐으니, 이번 2700은 사실상 그 개선판이다.

CPU는 ARM의 차세대 C2 계열(C2-Ultra, C2-Pro)을 탑재할 것으로 전해진다. 최대 동작 속도는 엑시노스 2600의 3.9GHz에서 4.2GHz로 높아지고, 클럭당 명령 처리량(IPC)은 약 35% 개선될 전망이다. 복수의 유출 정보를 종합하면 긱벤치 6 기준 단일 코어 4,800점·멀티 코어 1만 5,000점이 목표 수준이다.


엑시노스 시리즈의 고질적 약점이었던 발열 문제 해결을 위해 이번 칩에는 'FOWLP-SbS(팬아웃 웨이퍼 레벨 패키징·사이드 바이 사이드)'라는 새 패키징 방식이 도입된다. DRAM과 AP를 수직으로 쌓는 대신 수평으로 나란히 배치해 열이 쌓이는 구조 자체를 해체하는 방식이다. 여기에 '통합 히트 패스 블록(HPB)'이 AP 전면을 완전히 덮는 구조로 결합돼, 전작 엑시노스 2600보다 열 분산 효율을 한층 끌어올릴 것으로 기대된다.

그래픽 처리장치(GPU)는 AMD RDNA 아키텍처 기반 엑스클립스(Xclipse) 970이 탑재될 것으로 유력하게 거론된다. 전작 엑시노스 2600에 RDNA 4 기반 Xclipse 960이 탑재됐다는 점을 감안하면 세대 교체가 이루어지는 흐름이다. 다만 이는 아직 공식 확정이 아닌 유출 단계의 정보다. 메모리는 초당 14.4Gbps 전송 속도를 지원하는 LPDDR6, 저장장치는 UFS 5.0이 적용될 것으로 알려졌다.
양산은 올해 하반기에 시작되며, 엑시노스 2700이 탑재된 갤럭시 S27 시리즈는 2027년 초 출시될 전망이다.


지난 3일 애플이 발표한 M5 Pro와 M5 Max는 반도체 설계의 관점에서 단순한 업그레이드가 아닌 구조적 전환이다. Ars Technica를 비롯한 주요 기술 매체와 애플의 공식 발표 자료를 종합하면, 이번 칩의 핵심은 두 가지다. '칩렛(Chiplet)' 설계의 Pro·Max 라인 확대, 그리고 새로운 CPU 코어 체계의 도입이다.

칩렛은 하나의 거대한 실리콘 기판 위에 모든 기능을 집적하던 기존 방식을 벗어나, 기능별로 별도 제작한 여러 개의 소형 칩(다이)을 하나의 패키지 안에 결합하는 기술이다. 불량률을 줄이고, 각 영역에 최적화된 공정을 독립적으로 적용할 수 있다는 장점이 있다. 인텔과 AMD가 고성능 PC 칩에서 이미 채택한 방식이지만, 애플이 Pro·Max 라인까지 확대 적용한 것은 이번이 처음이다.

애플이 '퓨전 아키텍처(Fusion Architecture)'라고 명명한 이 구조는 TSMC 3세대 3나노 공정으로 제작된 두 개의 다이를 결합한다. 첫 번째 다이는 CPU 18코어, 신경망처리장치(NPU) 16코어, SSD 컨트롤러, 썬더볼트 5 포트 컨트롤러를 담는다. M5 Pro와 M5 Max 모두 동일한 CPU 다이를 쓴다. 두 번째 다이가 GPU이며, 이 부분에서 Pro(최대 20코어)와 Max(최대 40코어)가 갈린다. 사실상 M5 Max는 M5 Pro GPU 다이를 두 개 붙인 구조다.




애플은 M5 Pro·Max의 18코어 CPU를 '슈퍼 코어' 6개와 '성능 코어' 12개로 구성했다. 두 유형의 코어는 역할이 명확하게 다르다. 슈퍼 코어 6개는 단일 작업 최고 속도를, 12개의 성능 코어는 멀티스레드 연산에 집중한다.

'슈퍼 코어'는 새로운 코어가 아니라 기존 M5 베이스 칩의 성능 코어에 새 이름을 붙인 것이다. 반면 12개의 '성능 코어'는 이번에 처음 설계된 멀티스레드 특화 코어다. 전작 M4 Pro·Max 대비 CPU 멀티스레드 성능은 최대 30% 향상됐다고 애플은 밝혔다.

M5 Max(최대 사양 기준)는 40코어 GPU와 초당 614GB(기가바이트)의 메모리 대역폭, 최대 128GB 통합 메모리를 갖췄다. M5 Pro는 최대 20코어 GPU·307GB/s·64GB다. 전작 M4 Pro·Max 대비 그래픽 성능은 50%, LLM(대형 언어 모델) 처리 속도는 최대 4배 향상됐다는 것이 애플의 공식 수치다.


삼성전자는 공정 미세화, 즉 '하드웨어 물리 한계 돌파'를 택했다. 애플은 공정 세대를 고정한 채 패키징과 코어 설계를 혁신하는 '설계 최적화'로 성능을 끌어올렸다. 두 접근법 모두 유효하며, 시장에서의 승패는 실제 제품이 소비자 손에 닿았을 때 확인된다.

한국 반도체 산업의 시각에서 이 경쟁은 두 가지 함의를 지닌다. 삼성전자가 SF2P 수율을 목표치에 올려 엑시노스 2700의 신뢰를 되찾는다면, 삼성 파운드리가 TSMC에 내준 첨단 공정 고객들을 되찾을 수 있는 현실적 발판이 생긴다. 반대로 애플의 칩렛 확산은 반도체 후공정(패키징) 기술의 전략적 가치를 다시금 부각시킨다. 칩렛 시대에는 회로를 얼마나 작게 만드느냐 못지않게, 서로 다른 칩을 얼마나 정밀하게 연결·통합하느냐가 성능을 결정하기 때문이다.

2027년 초 갤럭시 S27과 함께 등장할 엑시노스 2700이 실제 시장에서 어떤 성적표를 받아 드는지. 그 결과가 글로벌 반도체 패권의 향방을 가르는 분수령이 될 것이다.


박정한 글로벌이코노믹 기자 park@g-enews.com