삼성 엑시노스 2600 분석… 퀄컴 동급이지만 GPU는 한계 [삼성 반도체]

삼성전자 모바일 AP(애플리케이션 프로세서) 사업의 향방을 결정할 중요한 시험이 지금 진행 중이다. 자체 개발 칩 '엑시노스'를 주력 스마트폰에 안정적으로 탑재할 수 있느냐, 아니면 계속 퀄컴(Qualcomm)의 울타리에 머무를 것이냐, 삼성이 수년째 풀지 못한 이 질문에 대한 첫 번째 답이 나왔다. 결론부터 말하면 '절반의 성공'이다.




디지타임즈(Digitimes)는 지난 20일(현지시간) 삼성 파운드리의 2나노(SF2) 2세대 공정을 적용한 '엑시노스 2600'이 이전 세대 대비 괄목할 만한 성능 향상을 이뤄냈다고 전했다. 현재 갤럭시 S26 일반형과 플러스 모델 일부에 탑재된 이 칩은 '열 경로 차단(HPB·Heat Path Block)' 모듈을 새롭게 도입해 고부하 상황에서 발생하는 열을 효과적으로 분산하도록 설계됐다.

그 결과 다수의 연산 코어를 동시에 구동하는 멀티코어 성능은 퀄컴의 '스냅드래곤 8 엘리트 5세대'와 동등한 수준에 이르렀다는 평가가 나온다. 다만 업계에서는 이전 세대와 비교해 사양 자체는 크게 나아졌다면서도 안정성·소프트웨어 최적화·GPU 성능 면에서는 아직 경쟁사의 벽을 완전히 넘지 못했다고 조심스럽게 평가한다.

엑시노스 2600의 약점은 그래픽 처리 장치(GPU)에서 드러난다. AMD와 공동 설계한 '엑클립스(Xclipse) 960' GPU는 그래픽 단독 벤치마크보다 실사용 환경에서 더 두드러진 한계를 보인다. 고사양 게임이나 4K 영상 편집처럼 지속적인 고부하 작업 시 전력 소모가 급격히 치솟고, 시간이 지날수록 성능이 급격히 떨어지는 스로틀링(throttling) 현상이 발생한다는 것이 업계의 공통된 지적이다.

국내 반도체 업계 관계자는 "GPU 발열 문제는 설계 자체의 결함이라기보다 첨단 미세공정 전환기마다 반복되는 수율 불안정과 열 관리 소프트웨어의 최적화 부족에서 비롯된 측면이 크다"면서 "차세대 엑시노스 2700에서 이 부분을 얼마나 개선하느냐가 관건"이라고 말했다.


삼성전자가 엑시노스 복원에 공을 들이는 이유는 분명하다. IT 전문매체 폰아레나(PhoneArena)에 따르면 갤럭시 S25 시리즈 전 라인업이 퀄컴 스냅드래곤을 채택하면서 퀄컴은 약 1200만 개의 칩을 추가로 공급했고, 이로 인해 약 20억 달러(약 3조 원)의 매출 증대를 거뒀다. 삼성 무선사업부(MX) 입장에서는 그만큼의 조달 비용을 고스란히 지출한 셈이다.

이에 삼성전자 시스템LSI 사업부는 엑시노스 2600의 공급가를 퀄컴 제품보다 20~30달러(약 3만~4만 5000원) 낮게 책정해 내부 채택 확대를 꾀하고 있다. 흥미로운 역설은 삼성이 퀄컴 의존도를 줄이려는 동시에, 퀄컴이 삼성 파운드리의 잠재적 고객으로 부상하고 있다는 사실이다. 크리스티아누 아몬(Cristiano Amon) 퀄컴 최고경영자(CEO)는 지난 1월 CES 2026에서 "차세대 칩 생산을 위해 복수의 파운드리와 협의 중이며 설계도 이미 마쳤다"고 밝혔다. 대만 TSMC의 2나노 웨이퍼 단가 상승이 이 같은 공급망 다변화를 가속하고 있다는 분석이 지배적이다.

삼성전자 파운드리 사업부는 2나노(SF2) 공정에서 목표 수율을 예상보다 이른 시점에 달성하며 본격 양산 체제로 진입하고 있다. 업계에 따르면 자율주행 AI 칩 분야의 핵심 수요처인 테슬라(Tesla)를 대상으로 차세대 자율주행 칩 생산을 위한 성능 인증(Qualification) 절차가 진행 중이며, 이르면 올 상반기 내 최종 검증이 완료될 전망이다. 일본 AI 스타트업 프리퍼드 네트웍스(Preferred Networks·PFN)의 AI 가속기 위탁생산 수주에 이어 퀄컴의 설계 완료 소식까지 더해지면서 삼성 파운드리의 2나노 생태계 확장에 속도가 붙고 있다.

삼성전자는 오는 5~6월 차세대 '엑시노스 2700'의 양산용 샘플 제작을 완료할 계획이다. 국내 반도체 업계는 "엑시노스 2700의 성공 여부는 칩 설계 능력만큼이나 삼성 파운드리 2나노 공정의 양산 수율 안정화에 달려 있다"고 입을 모은다. 미세 공정 세대 전환 때마다 수율 문제가 엑시노스의 발목을 잡았던 전례를 감안하면, 이번 2나노 공정의 조기 수율 안정화 소식은 분명한 진전이다.


한국 반도체 산업의 관점에서 엑시노스 2700의 행방은 단순한 스마트폰 AP 경쟁을 넘어선다. 삼성전자가 자체 칩으로 플래그십 스마트폰 수요를 안정적으로 소화할 경우, 연간 수조 원 규모의 칩 조달 비용을 시스템반도체 사업부 내부로 돌릴 수 있다. 동시에 엑시노스가 기술력을 입증할수록 삼성 파운드리에 대한 외부 고객사의 신뢰도는 높아지고, TSMC 독주 체제에 균열을 낼 수 있는 현실적인 발판이 마련된다.

엑시노스 2600은 '완전한 부활'에는 미치지 못했지만, 퀄컴의 독점 구도에 균열을 낼 가능성을 처음으로 수치로 증명했다. 이제 남은 과제는 GPU 발열이라는 오래된 숙제를 2700에서 매듭짓는 것이다. 삼성이 이 시험을 통과한다면, '엑시노스의 귀환'은 스마트폰 칩 시장을 흔드는 진짜 변수가 될 수 있다.


김주원 글로벌이코노믹 기자 park@g-enews.com