경제타임스 김은국 기자 |  삼성전자가 차세대 모바일 프로세서(Application Processor, 스마트폰·태블릿 등 모바일 기기에서 운영체제(OS)와 애플리케이션을 실행하는 중앙 연산 칩) '엑시노스 2600'을 전격 공개하며 파운드리와 시스템LSI 사업의 동반 반격을 선언했다. 업계 최초의 2나노 공정 도입과 압도적인 AI 성능을 앞세워, 그간 시장을 독주해온 퀄컴의 아성을 무너뜨리고 '갤럭시 S26'의 진정한 두뇌로 거듭나겠다는 전략이다.

■ 삼성 파운드리의 승부수, '2나노 GAA' 공정 리더십 확보

삼성전자가 공개한 엑시노스 2600의 최대 병기는 단연 2나노미터(㎚) 게이트-올-어라운드(GAA) 공정이다. 삼성은 이번 칩 공개를 통해 대만 TSMC보다 앞서 2나노 공정 양산 단계에 진입했음을 공식화했다. 특히 '대량 생산(Mass Production)' 상태로 명시된 점은 공정 수율에 대한 강한 자신감으로 풀이된다.

이번에 도입한 GAA(Gate-All-Around) 기술은 반도체 내부의 전류가 흐르는 통로를 4면 모두 감싸는 방식이다. 통로 전체를 감싸 쥐듯 제어하므로 미세한 전류 조절이 가능해져 전성비(전력 대비 성능)가 우수하다. 기존 3면만 감쌌던 '핀펫(FinFET) 구조'(전류 통로가 상·좌·우 3면만 접해 있어 미세화될수록 전류 조절이 어려워지는 구조)의 고질적인 '전류 누설' 문제를 원천적으로 해결했다.

이를 통해 데이터 처리 속도는 비약적으로 높이면서도 전력 효율을 극대화해, 스마트폰의 성능은 올리고 배터리 소모와 발열은 획기적으로 줄이는 반도체 미세 공정의 '게임 체인저'로 평가된다.

기존 핀펫 공정 대비 전력 효율이 약 30~50% 개선됨에 따라, 한 번의 충전으로 사용 가능한 스마트폰 구동 시간이 비약적으로 늘어난다. 특히 고사양 게임이나 생성형 AI 연산처럼 배터리 소모가 극심한 환경에서도 발열을 최소화하며 전력 유출을 막아줌으로써, 기기가 뜨거워지며 성능이 강제로 제한되는 '스로트링(Throttling) 현상' 없이 장시간 쾌적한 사용 경험을 유지할 수 있다.

■ 'AI 성능' 113% 폭발적 향상…온디바이스 AI 시대 저격

하드웨어뿐만 아니라 소프트웨어 연산 능력에서도 비약적인 발전을 이뤘다. 엑시노스 2600에 탑재된 신경망처리장치(NPU, Neural Processing Unit)는 생성형 AI 연산 성능이 전작 대비 113% 향상되었다. 과거에는 CPU나 GPU가 AI 연산을 대신했지만, NPU는 오직 인공지능 연산만을 위해 설계된 전용 핵심 두뇌다.

이번 엑시노스 2600에서 이 성능이 113% 향상되었다는 것은 실시간 통번역이나 사진 보정 같은 '온디바이스 AI' 기능이 두 배 이상 빠르고 정확해졌음을 의미한다.

이는 내년 출시될 '갤럭시 S26' 시리즈의 온디바이스 AI 기능을 더욱 고도화할 핵심 동력이다. 클라우드 연결 없이도 실시간 통번역, 고화질 영상 편집, 초개인화 AI 비서 등을 완벽하게 구현할 수 있는 수준이다. 단순한 수치 개선을 넘어 실생활에서 체감할 수 있는 'AI 경험의 혁신'을 목표로 삼은 셈이다.

■ 퀄컴 '스냅드래곤'과 피할 수 없는 정면 승부

시장의 시선은 자연스럽게 라이벌인 퀄컴의 차세대 칩셋으로 향한다. 내년 스마트폰 시장은 '삼성의 2나노 GAA' 대 '퀄컴의 2나노 핀펫(TSMC 제조)'의 대결 구도로 재편될 전망이다.

퀄컴은 독자 CPU인 '오리온(Oryon)'의 강력한 싱글코어 퍼포먼스를 내세우는 반면, 삼성은 GAA 공정의 효율성과 고도화된 NPU의 시너지를 강조한다. 삼성전자 무선사업부(MX) 입장에서는 엑시노스 2600의 성공이 절실하다. 성능이 입증되어 갤럭시 S26 탑재 비중이 늘어날 경우, 매년 퀄컴에 지급하는 수조 원 규모의 로열티를 절감해 영업이익을 극대화할 수 있기 때문이다.

■ '엑시노스 반전' 넘어 파운드리 외부 고객사 확보까지

삼성전자는 엑시노스 2600을 자사 스마트폰 탑재용으로만 제한하지 않을 방침이다. '대량 생산' 단계에 진입한 만큼, 압도적인 공정 기술력을 앞세워 중국 오포(OPPO), 비보(VIVO) 등 글로벌 플래그십 스마트폰 제조사를 대상으로 외연 확장에 나설 것으로 보인다.

전문가들은 "엑시노스 2600은 삼성 반도체의 '기술적 자존심'과 '비즈니스 실리'를 모두 담은 결정체"라며 "이 칩의 시장 안착 여부가 향후 삼성 파운드리의 2나노 생태계 확장과 시스템LSI의 위상 재정립을 결정짓는 분수령이 될 것"이라고 진단했다.