스마트폰의 두뇌, 모바일 AP(Application Processor) 완전 정복

지난 시간에는 시스템 반도체에 대해 소개드렸었는데요.
시스템 반도체는 우리가 흔히 접하는 CPU, AP, NPU, 이미지센서, DDI, PMIC 등 다양한 종류가 있습니다.

 

오늘은 이 중에서 스마트폰에 없어서는 안 될 핵심 부품, 바로 모바일 AP에 대해 집중적으로 알아보겠습니다.

 

 

 

AP란 무엇인가?

 

AP는 ‘Application Processor’의 약자로, 스마트폰이나 태블릿에 탑재되어 각종 연산과 제어를 수행하는 핵심 반도체입니다.

쉽게 말하면 CPU와 유사한 역할을 하면서도, 그보다 훨씬 더 많은 기능을 담당하는 똑똑한 칩이죠.

 

AP는 여러 기능을 하나의 칩에 통합한 ‘SoC(System on Chip)’ 형태로 설계됩니다.

 

하나의 작은 칩 안에 스마트폰이 작동하는 데 필요한 거의 모든 기능이 들어있다고 볼 수 있습니다.

모바일 플랫폼 퀄컴 스냅드래곤 (출처: 퀄컴 공식 홈페이지)

 

왜 하나의 칩에 기능을 몰아넣었을까?

하나의 칩 안에 다양한 기능을 통합하는 방식은 여러 면에서 스마트폰 설계와 성능에 큰 장점을 줍니다.
대표적인 이유 세 가지는 다음과 같습니다.

 

1. 설계 효율성과 비용 절감
   여러 개의 칩을 따로 설계하고 배치하는 것보다, 하나의 칩으로 통합하면 설계가 단순해지고 제조 비용도 절감됩니다.
2. 전력 소비 감소
   스마트폰은 배터리로 작동하므로, 전력 효율이 매우 중요합니다.
   칩을 하나로 합치면 데이터 전달 과정이 단축되고, 불필요한 전력 낭비를 줄일 수 있어 배터리 사용시간을 늘릴 수 있습니다.
3. 작은 공간 활용
   SoC는 적은 공간을 차지하므로 스마트폰 내부 공간을 더 효율적으로 사용할 수 있습니다.
   그만큼 카메라, 배터리, 스피커 등 다른 부품에 더 많은 공간을 할애할 수 있습니다.

 

모바일 AP에는 어떤 기능들이 들어 있을까?

모바일 AP는 스마트폰의 거의 모든 기능을 통제하는 핵심입니다.

AP 사진 (출처: 삼성반도체이야기)

 

• CPU: 앱 실행, 연산 등 기본적인 처리 작업을 담당
• GPU: 게임이나 영상처럼 시각적인 그래픽을 처리
• NPU: 인공지능(AI), 딥러닝 연산을 전담
• DSP: 소리, 영상 신호 등을 빠르게 변환하고 처리
• 5G 모뎀: 빠른 통신을 위한 핵심 부품으로, 4G/5G 연결을 담당
• ISP/MFC: 카메라 이미지 처리, 동영상 인코딩·디코딩을 담당
• Display 블록: 고해상도 화면을 구현하는 데 필요
• Security 블록: 사용자 인증, 생체인식, 데이터 보호 등을 담당
• I/O 인터페이스: 와이파이, 블루투스, 센서 등과 연결

 

모바일 AP 시장의 경쟁 구도는?

전 세계 모바일 AP 시장은 굉장히 치열한 경쟁이 펼쳐지고 있습니다.
플래그십(고사양) 시장과 보급형 시장으로 양분되어 있는데요.

2023년 2분기 기준 스마트폰 AP 시장점유율 (출처: 카운터포인트리서치)

• 플래그십 시장: 퀄컴과 애플이 양강 구도를 형성
  특히 퀄컴의 ‘스냅드래곤’ 시리즈는 갤럭시 시리즈에도 탑재되고 있고, 애플은 자체 설계한 ‘A 시리즈 칩’을 아이폰에 사용하고 있습니다.
• 보급형 시장: 미디어텍(MediaTek), UNISOC, 삼성전자 등이 경쟁
  출하량 기준으로는 미디어텍이 앞서지만, 매출 기준에서는 고사양 칩을 다수 공급하는 퀄컴과 애플이 점유율이 높습니다.

 

삼성전자의 경우, 자체 AP 브랜드인 ‘엑시노스’를 꾸준히 출시하고 있지만 성능 이슈가 발목을 잡은 적도 있습니다.

2021년 출시된 엑시노스 2200은 갤럭시 S22에 탑재되었지만, 성능 저하와 발열 문제로 사용자 불만이 많았고, 이로 인해 S23 시리즈에는 전량 퀄컴 칩이 탑재되기도 했습니다.

 

하지만 최근 출시된 갤럭시 S24 시리즈에는 엑시노스 2400이 다시 탑재되며 반등을 노리고 있습니다.

 

일반, 플러스 모델에는 엑시노스가, 울트라 모델에는 퀄컴 칩이 적용되어 선택의 폭도 넓어졌습니다.

 

결론

이처럼 모바일 AP는 스마트폰의 두뇌이자 심장입니다.

앱 실행, 영상 촬영, 게임, AI 기능, 고속 통신까지 우리가 당연하게 누리고 있는 스마트폰 기능들 대부분이 바로 이 AP 덕분에 가능해진 것이죠.

 

앞으로도 모바일 AP는 더 작고 강력해지며, 스마트폰의 발전을 이끌 핵심 부품으로 계속 진화할 것입니다.

SK하이닉스에 AP 내용을 링크해놓겠습니다. 

 

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시스템 반도체, 비메모리반도체에 대해서 알아보자 / CPU AP NPU 이미지센서 DDI PMIC