최근 수정 시각 : 2022-06-19 00:51:41

삼성 엑시노스

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2011년 ~ 2017년
삼성 엑시노스 라인업
2017년 ~
5 시리즈 7 시리즈 9 시리즈 10 시리즈 W 시리즈
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1. 개요2. 상세3. 라인업4. CPU5. GPU6. NPU7. 파생형8. 통신 모뎀9. 문제10. 퀄컴 스냅드래곤과의 성능 우위 비교11. 관련 문서

1. 개요

삼성전자에서 설계한 SoC를 포함한 모바일 프로세서 브랜드.

2. 상세

Samsung Exynos, Together with you

엑시노스는 그리스어로 "똑똑하다"라는 έξυπνος(éxypnos) 와 "푸르다" 라는 뜻의 Πράσινο(prasino) 를 합친 이름이다.

ARM Holdings AMD에서 개발한 마이크로아키텍처의 라이센스를 구매하여 설계하고 있다.[1] 엑시노스 SoC의 설계와 개발은 삼성 S.LSI 사업부에서, 생산은 파운드리 사업부에서 담당하고 있다.

삼성 갤럭시 플레그쉽 제품 상당수에 엑시노스 AP가 사용된다. 미국, 중국 등 법적 문제가 복잡한 일부 국가에서는 퀄컴 스냅드래곤이 고정적으로 사용되는데, 세계 최대의 이동통신 시장인 중국은 중국 당국의 통신 모뎀 인증 문제가 큰 국가이고, 미국은 로열티 문제 등이 있기 때문.

드물게 갤럭시 외의 기기에서도 엑시노스를 쓴다. 대표적으로 오드로이드 ZTE· 메이주 같은 중국계 스마트폰 제조사의 제품, 삼성에서 제조하는 크롬북 일부 모델에 엑시노스가 채택되었고 최근에는 아우디의 인포테인먼트 시스템에도 공급했다. 이외에도 내비게이션이나 임베디드 기기 등을 제작하는 다른 회사에서 쓸 수 있도록 엑시노스 기반의 SoC를 따로 제작한다.

2021년 4분기 기준 모바일 SoC 시장에서 4%의 점유율로 미디어텍, 퀄컴, 애플, 유니SOC에 이어 5위의 점유율을 기록했다. #

공급이 수요를 따라가지 못한다는 차량용 반도체 브랜드를 런칭했는데 "Exynos Auto"이다. # 다른 하나는 "아이소셀 오토". 2021년 11월 차세대 엑시노스 오토[2]를 런칭했으며 #, LG전자 VS본부에서 제작한 폭스바겐 ICAS 3.1 인포테인먼트 시스템에 탑재돼 곧 신차에 적용될 예정이다. #

3. 라인업

크게 모바일 AP, ModAP, 통신 모뎀, RF칩으로 나뉜다. #

모바일 AP는 통신 모뎀 솔루션이 내장되어 있지 않은 AP, ModAP는 통신 모뎀 솔루션이 내장되어 이동통신 네트워크를 모바일 AP에서 지원하는 원칩 AP를 의미한다.

자세한 내용은 아래 문서 참조.

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2011년 ~ 2017년
삼성 엑시노스 라인업
2017년 ~
5 시리즈 7 시리즈 9 시리즈 10 시리즈 W 시리즈

4. CPU

기본적으로 arm Holdings의 레퍼런스 아키텍처를 라이센싱 받아 세미 커스터마이징 하여 사용한다.

한때 미국 지사인 SARC[3]에 CPU 개발인력을 두어 이를 중심으로 커스텀 CPU 개발을 시도했었다. 자세한 내용은 삼성전자/마이크로아키텍처 목록 참조. 하지만 경쟁력이 떨어져[4] 삼성 엑시노스 9 Series (990)를 마지막으로 포기하였고, 개발팀 인원을 대부분 해고조치했다. 향후 삼성에서는 NPU와 GPU에 역량을 집중하여 미래 AP 시장에서 주도권을 가져오겠다는 포부를 밝혔다.

하지만 얼마 지나지 않아 다시 커스텀 CPU 개발에 들어갔다. Apple Silicon과의 격차는 해가 갈 수록 벌어지는 대에 비해 arm Holdings의 회사 사정이 좋지 못하여 arm 레퍼런스 IP가 성능, 전성비 모두 정체되어 가고 있는 상황이기 때문에 레퍼런스 아키텍처에만 의존해서는 미래가 없기 때문이라고 판단한 것으로 보인다.[5]

5. GPU

과거 전 제품에서 ARM Mali 그래픽의 아키텍처를 라이센싱 받아 사용하였으나, 엑시노스 2200을 기점으로 플레그쉽에 한정해서는 AMD의 RDNA 아키텍처를 라이센싱 받아 이를 기반으로 AMD와 협업하여 만든 독자 GPU를 탑재하고 있다.

ARM Mali 그래픽을 사용한 칩들의 경우 퀄컴 Adreno 시리즈 대비 성능, 전성비, 발열 특성&스로틀링 특성이 떨어지고 벤치마크 성능과는 별개로 실제 성능마저 폐급이라는[6] ARM Mali 그래픽의 단점을 그대로 떠안게 되었다. ARM Mali가 최신 API를 Adreno보다 더 잘 지원한다고는 하지만 아이러니하게 퀄컴 Adreno가 그것을 지원하지 못하는 상황에서는 Adreno에 맞춰서 개발해야 하기 때문에 장점이 되지는 못한다.

2010년 초중반대에는 삼성전자 파운드리가 공정 경쟁력에서 당시 퀄컴 스냅드래곤이 생산되던 TSMC보다 좀더 앞서던 시절인지라 이를 무기로 삼아 이를 어느정도 메꾸는 것이 가능했다.[7] 하지만 이러한 우위는 2016년을 기점으로 퀄컴이 삼성전자 파운드리로 주요 생산처를 옮겨오며 없어지게 되었고, 오히려 7nm 를 기점으로 TSMC가 삼성전자를 상대로 공정 기술력 측면에서 역전을 이루어 내는데에 성공하면서 삼성 파운드리로 생산처가 고정되어 있는 엑시노스 입장에서는 퀄컴이 TSMC를 선택하게 될 경우 오히려 생산 측면에서 불리한 조건을 안고 가야 하는 상황이 되었다.

ARM Mali-T800번 대 시리즈로 넘어오면서 동세대 경쟁작 대비 성능이 20%가량 낮고, 전력효율이나 호환성 측면에서 Midgard 아키텍처의 한계점을 보여주며 불안한 모습을 보여주었다. Bifrost 아키텍처가 사용된 Mali-G71에 들어서면서 성능, 호환성 측면에서 꽤나 큰 개선이 이뤄졌지만, 엑시노스 9810에 들어간 Mali-G72에서는 처참한 성능개선으로 꽤나 많은 비판을 받았다. Mali-G76에서는 연산 레인을 두 배로 늘리고, 셰이더의 효율을 높여서 최대 코어수를 줄이는 등 크게 개선되기는 하였으나, 경쟁사의 Adreno GPU 대비 아쉬운 모습을 보이고 있다.

Mali-G77부터는 다시 새로운 GPU 아키텍처를 사용할 예정이며, 이는 엑시노스 990에 들어가게 된다. 허나 엑시노스 990은 지속성능과 전성비에서 동시대 Apple, 퀄컴의 GPU에 처참하게 밀렸다. 엑시노스 2100의 경우 G77에서 근본적으로 크게 변화가 없는 G78을 사용하였으나, 연산유닛 수를 늘리고 최적화/전력제한 수준을 늘려 전성비와는 별개로 성능 자체는 Vulkan API기준 동세대 Adreno와 비슷하게 맞추게 되었다. 물론 대부분의 게임에 쓰이는 OpenGL에서는 아직도 크게 밀리는 수준을 보여준다.

2019년 6월 3일, 삼성전자는 AMD과 협력을 공식적으로 발표했으며, 2020년 유출된 소식에 의하면 RDNA2 기반 GPU가 상당한 수준으로 만들어지고 있는 것으로 보였지만, 22년 퀄컴 스냅드래곤의 8 Gen 1은 커녕 대체하고자 했던 동세대의 ARM Mali-G710을 사용한 미디어텍의 Dimensity 9000에도 밀리는 성능을 보여주며 여전히 경쟁사인 Apple 퀄컴에 비교하면 상당히 뒤떨어지는 기술력의 한계를 다시 한 번 보여줬다.

===# 삼성 독자 개발 GPU (S-GPU) #===
삼성 엑시노스 시리즈의 고질적인 약점이라고 평가받는 ARM Mali GPU를 대체하고, 더 나아가서 HPC 시장 등에 진출하기 위해 삼성전자가 자체적인 In-House GPU를 개발한다는 소식이 있었다. 정황상 그룹 내에서 2013년부터 개발이 진행되었고, 본격적으로 S.LSI가 해당 프로젝트를 맡기 시작한 시점은 2016년 12월 경이었던 것으로 보여진다.

2017년 6월, 삼성전자 반도체 미국 법인에서 차세대 GPU 개발 전담 팀을 신설하고 하드웨어 및 소프트웨어 경력 엔지니어들을 채용 중인 것으로 전해졌다. 삼성전자 스마트폰에 탑재될 모바일 그래픽 처리장치(GPU)를 독자 개발 중인 것으로 전해졌다.

2018년 7월 소식에 따르면 차기작인 엑시노스 9820에 여전히 ARM Mali GPU가 탑재될 확률이 높으며, 삼성전자는 저가형 스마트폰 GPU에 초점을 맞추고 있다고 한다. # 아직까지도 자체개발 GPU 탑재는 요원하다.

2018년 8월 소식에 따르면 S-GPU성능이 높아 저가형보단 플래그쉽에 장착이 될 확률이 높다고 한다. # 2020년 ARM의 Mali GPU의 라이센스 계약이 끝나 갤럭시 S21부터 S-GPU탑재 가능성이 높으며 6nm/5nm LPP공정에서 생산을 한다고 한다. 또한 삼성이 엔비디아의 엔포스 IGP(내장형 그래픽 프로세서)칩의 개발자를 고용했다고 하여 그래픽 카드를 만드는것 아니냐는 소리도 있다. #

하지만 2019년 6월 3일, 삼성전자는 AMD과 협력을 공식적으로 발표했으며, AMD의 최신 RDNA 아키텍처를 기반으로 GPU개발이 이루어질 것으로 예상된다. # 인-하우스 GPU 개발이 원하는 만큼의 성능을 얻지 못했다고 하고, GPU 개발 인력이 상당수 드랍되었다는 말이 나오는 상황으로 실질적 S-GPU는 포기된 것으로 보인다.

6. NPU

엑시노스 9820부터 독자 개발한 NPU 아키텍처를 사용하고 있으며, 플레그쉽만이 아닌 중급 AP부터도 탑재되고 있다.

아직 경쟁사들에게는 밀리는 편이지만, 엑시노스 2200에서 전작 대비 2배의 성능 향상을 이루어 내고 경쟁사들과의 격차를 점진적으로 좁혀 나가는 등 2022년 현재는 유일하게 가시적으로 성과가 나타나고 있는 분야이기도 하다.

7. 파생형

삼성전자가 자체적인 파운드리를 보유하고 있는 데다가 SoC 제조와 관련하여 타 기업들과 협력을 하기도 하는 만큼, 공식적으로 엑시노스 라인업에 속해 있지는 않지만 사실상 삼성 엑시노스의 파생형으로 취급되는 SoC들도 일부 존재한다.
  • Apple Silicon/A 시리즈의 일부 모델들: A7까지의 모델들은 S5L****로 이루어진 삼성식 파트넘버를 보유하고 있으며, 특히 이 중에서도 A4는 같은 시기에 출시된 엑시노스 3110과 구성이 거의 동일하여 사실상의 파생형으로 취급된다.
  • Google Tensor SoC (GS101): Google Pixel 6 / Google Pixel 6 Pro에 탑재되는 SoC이다. S5P9845라는 삼성식 파트넘버가 프린팅되어 있는데, 바로 전작인 엑시노스 2100의 파트넘버가 S5E9840이라는 점을 고려하면 2100의 개량형으로 볼 수 있다. 구성 및 기술 측면에서도 엑시노스 2100과 유사하지만 세세한 부분에서 차이가 있다.[8]

8. 통신 모뎀

삼성 엑시노스/통신 모뎀 솔루션 참조.

9. 문제

===# 보안 문제 (해결 완료) #===
2012년 12월, 엑시노스 4 시리즈의 커널소스에서 보안 취약점이 발견되었다. 피지컬 메모리에 직접접근이 가능한 결함이다. 이것을 이용하여 원클릭으로 루팅을 하는 애플리케이션 공개되기도 했다. 삼성전자에서는 해당 문제를 파악하고 패치 작업을 진행 중이라고 밝혔다. 이 문제는 갤럭시 노트 10.1를 시작으로 하여 2013년 상반기에 패치를 완료하였다.

10. 퀄컴 스냅드래곤과의 성능 우위 비교

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번 문단을
부분을
참고하십시오.

11. 관련 문서




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[1] 엑시노스 2200부터 플레그쉽 라인업에 한해서 AMD의 GPU IP를 라이센싱 받아 이를 기반으로 설계하여 탑재하고 있다. [2] 엑시노스 오토 V7이라고 하며, ARM 코어텍스-A76코어 8개와 말리-G76 그래픽처리장치(GPU) 코어 11개로 구성된다. [3] Samsung Austin R&D Center [4] 이는 엑시노스 990에서 절정을 이루었는데, 동세대의 arm 레퍼런스 아키텍처에 비해 풀로드 기준 최대 성능은 10 ~ 20% 가량 낮았으면서도 전력 소모량은 2배(...)에 달했다. [5] 퀄컴도 비슷한 판단을 하고 이전에 포기하였던 커스텀 CPU 개발을 다시 진행하고 있는 중으로 알려져 있다. [6] 이는 그렇지 않아도 별로 뛰어나지 못한 Mali가 범용 연산과 최신 API 최적화에 치우쳐 설계되기 때문에 발생하는 문제점으로, 구형 API를 이용한 셰이딩 방면에서의 연산력이 주로 요구되는 대부분의 게임에서는 벤치마크 점수 대비 저조한 성능을 보여주는 원인이 된다. [7] 전력 대 성능비 부분에서는 호평을 받은 우드가르드 아키텍처를 사용한 ARM Mali-400 쿼드코어는 문제되지 않고, 전력 대 성능비로 인해 비판받는 미드가르드 아키텍처를 사용한 ARM Mali-T628 헥사코어의 경우 3~4 W정도 전력을 소모[9]하고, ARM Mali-T604는 스마트폰에는 탑재되지 않았으며 엑시노스 7 Octa (5433)의 ARM Mali-T760 헥사코어는 5~6 W 정도 소모하지만 실제 갤럭시 노트4를 보면 배터리쪽으로 큰 문제는 터지지 않았다. ARM Mali-T760 옥타코어는 20nm HKMG 공정에서 14nm FinFET LPE 공정으로 미세화된 효과까지 받아 4W 후반대 정도의 전력을 소모되는 것으로 추산되고 있다. [8] 빅코어( Cortex X1)의 개수가 2개로 늘어난 대신 미들코어가 Cortex-A78 3개에서 Cortex-A76 2개로 감소했으며, 전반적인 클럭도 감소했다. GPU는 Mali-G78로 동일하지만 코어 수가 14에서 20개로 증가했다.