스마트폰 AI경쟁 '후끈'...칩 개발도 가속화

"인공지능(AI)을 입혀라."

스마트폰시장에서 'AI 경쟁'이 뜨겁다. 주요 업체들이 관련 신제품을 연이어 출시하면서 관심이 쏠리고 있다.

이에 따라 스마트폰 AI 기능의 핵심인 애플리케이션 프로세서(AP) 반도체 성능 경쟁도 한층 치열해지고 있다.

최근 강조되는 스마트폰 AI 성능은 음성명령 수행, 이미지 인식·분석, 실시간 번역 등이다. 기업들은 사용 편의성을 높이는 한편 가전부터 차량까지 제어할 수 있는 초연결 생태계 구축에도 적극 나서고 있다.

각 스마트폰 제조사들은 알고리즘 고도화를 통한 새로운 AI 플랫폼과 핵심인 반도체 등 하드웨어 개발에도 속도를 높이고 있다. 그 가운데서도 독자 기술을 지향하는 업체는 한층 높은 기기 간 연결성을 통해 스마트홈 등 커넥티드 비전을 추진하고 있다. 외부 협력을 꾀하는 업체는 단기간 내 AI 사용성을 높이며 개방형 생태계를 구축하고 있다.

업계 관계자는 "스마트폰은 기기에 데이터가 저장돼 있어 클라우드 연결로 인한 지연성이 없고 항상 네트워크에 연결돼 있다"며 "데이터도 스마트폰에 모두 저장돼 있기 때문에 프라이버시 문제까지 해결할 수 있어 인공지능 기술은 스마트폰의 진화에 더 중요한 기회가 될 것"이라고 말했다.

왼쪽부터 애플 시리, 구글 어시스턴트, 삼성전자 빅스비 등 AI 음성 비서 기능이 적용된 모습.(사진=씨넷)

■ 스마트폰 AI, 연결 생태계 컨트롤러 부상…편의성도↑

지난 27일(현지시간) 공개된 화웨이의 스마트폰 P20 시리즈와 메이트RS에는 이 회사 계열사인 하이실리콘이 자체 개발한 모바일 AI 칩셋 '기린(Kirin) 970'이 탑재됐다. 화웨이는 AI 스마트폰의 사물인식 기능을 가장 강조하고 있다. 예컨대, 실시간으로 사람·사물·풍경을 인식, 스스로 카메라 설정을 최적화하는 지능형 촬영을 지원하는 식이다.

화웨이의 이 같은 AI 사물인식 기술은 자율주행차 제어 영역에서도 활용될 것으로 전망된다. 지난 달에는 기린970이 처음 탑재된 메이트10프로 스마트폰으로 포르셰 파나메라를 제어하는 '로드리더' 자율주행 테스트를 진행하기도 했다. 칩셋의 ▲사물인식 ▲프로세싱 능력 ▲지능형 학습을 기반으로 스캐닝·탐지·사물인식·회피기동 선택·스마트 기동 단계를 거쳐 차량의 자율주행을 구현하는 방식이다.

과정을 살펴보면, 카메라가 도로를 스캔하고 무선으로 이미지 데이터를 스트리밍한 후 사물을 감지, HDMI 변환기로 전달해 USB-C를 통해 스마트폰에서 인식할 수 있는 UVC 프로토콜로 변환한다. 다음 신경처리장치(NPU)가 이미지를 해석·매칭한 후 자동차의 로보틱 시스템에 스로틀(throttle) 감소, 브레이크 적용, 핸들 회전 등을 명령하고, 스마트폰에서 사용자 데이터그램 프로토콜(UDP)를 사용해 와이파이로 전송된다.

앞서 화웨이는 기린970을 기반으로 한 AI 플랫폼 '하이키(Hikey)970'을 발표한 바 있다. 개발자들을 위한 오픈소스 개발키트로 모바일, 로봇, 자동차, 스마트시티 등 다양한 영역의 AI 애플리케이션과 하드웨어 성능을 기존 대비 25배 높이겠다는 목표다. AI 앱 생태계 조성과 개발자와의 모바일 AI 앱 개발 협력도 꾀한다.

화웨이 AI 스마트폰으로 '로드리더' 자율주행 테스트를 진행했다.(사진=화웨이)

같은 날 '미믹스2S' 신제품을 공개한 샤오미도 AI 촬영 성능을 전면에 내세웠다. 미믹스2S의 AI 성능은 가령, 카메라로 식당 메뉴를 비추면 설정한 언어로 자동 번역되는 식이다. 가격도 원하는 국가의 단위로 자동 환산된다. 미믹스2S에는 퀄컴 '스냅드래곤845' 칩셋이 탑재됐다. 회사는 지난해 약 4조원을 투자해 중국 우한에 본사를 구축하는 한편 AI 설비 연구개발과 생산 허브를 조성한다고 밝힌 바 있다.

미믹스2S와 동일한 스냅드래곤845를 탑재한 삼성전자의 갤럭시S9은 텍스트 번역, 환율, 쇼핑, 음식 등 피사체에 카메라를 갖다 대면 실시간으로 정보를 제공하는 빅스비 비전을 지원한다. 삼성전자는 자체 기술을 기반으로 한 지능형 인터페이스 ‘빅스비’를 지난해 선보였다.

빅스비는 스마트폰을 비롯해 스마트TV, 스피커 신제품 등에 탑재돼 IoT 허브 기기를 위한 컨트롤러로 운용되며 스마트홈 라이프스타일 구현을 도울 것으로 보인다.

삼성전자는 여러 IoT 전자 기기를 간편하게 제어할 수 있는 '스마트싱스 앱'을 갤럭시S9에 탑재했다. 지난 1월에는 하만의 전장 기술을 접목한 '디지털 콕핏'을 공개하며 집안 기기와 모바일 넘어 자동차까지 서비스가 확대되는 트렌드를 반영했다고 전한 바 있다.

LG전자도 기존 V30에 AI 기능을 더한 'V30S 씽큐(ThinQ)'를 이달 출시했다. 제품에는 스냅드래곤835가 탑재됐다. V30S 씽큐의 'AI 카메라'는 사물별로 촬영 모드를 추천하며, 피사체 정보와 관련 제품 쇼핑, QR 코드 분석 등을 한 번에 진행한다. 카메라, 메시지, 날씨 등에 대해 명령어를 실행하면 스마트폰을 열지 않고도 음성제어를 하는 'Q보이스'가 적용됐다.

'씽큐'는 LG전자의 AI 브랜드다. 씽큐는 LG전자의 독자 인공지능 플랫폼 ‘딥씽큐’를 비롯해 다양한 외부 인공지능 기술을 탑재한 LG전자의 제품과 서비스에 적용된다. 회사는 ‘인공지능연구소’를 신설해 음성·영상·센서로 인식·추론·학습하는 기술 개발을 강화하는 한편 아마존, 구글 등과 협력을 통해 개방형 AI 스마트홈 생태계를 확장하고 있다.

중국 스마트폰 시장 3위인 비보는 2019년을 목표로 AI 플랫폼을 개발한다. 비보는 지난해 AI엔진 '스마트 엔진 4.0'을 탑재한 ‘X20’을 선보였다. 사용자의 행위를 깊이 학습하고 사용자의 일상생활과 외출 등 현황에 대한 예측을 하는 식이다. 듀얼 초점 기술과 이미지 카피 기술 등을 통해 어둡거나 역광일 때도 비교적 선명하게 촬영한다.

업계 관계자는 "최근 스마트폰에서 강조되고 있는 AI 기능들은 사용자들의 편의성을 높여주는 동시에 기업들의 스마트 생태계 구축에 속도를 낼 수 있는 동력이 될 것"이라며 "스마트폰이 IoT 기기들 중에서도 가장 많이 사용하는 컨트롤러가 될 전망이기 때문"이라고 설명했다.

■ 'AI칩'으로 변신한 모바일AP, '인간의 뇌' 닮아간다

스마트폰이 앱을 구동하는 플랫폼이라면, 이를 관장하고 조종하는 건 모바일 AP다. 그런데 이 칩이 언제부턴가 똑똑해지기 시작했다. 눈앞의 사물이 무엇인지 유추하는가 하면, 처음 보는 사람의 얼굴을 학습해 외운다. 마치 인간의 두뇌처럼 말이다.

모바일AP가 'AI칩'으로 변모한 비결은 '통합'이다. 모바일 AP는 이미지·영상·음성 등 비정형화 데이터를 한 데 모아 빠르게 처리하는 방식으로 성장해 왔다. 메모리와 중앙처리장치(CPU), 그래픽처리장치(GPU)를 통해 정보를 순차적으로 처리해 온 이전 방식과는 차원이 다르다.

전통적인 모바일 칩 강자 퀄컴은 지난해 모바일 AP 신작 스냅드래곤845를 선보였다. 신제품은 전작 '스냅드래곤835'에 비해 AI 성능이 3배 가량 향상됐다. 전작 대비 전력 효율성은 30% 높고, 디스플레이 처리 속도는 2.5배나 빠르다.

퀄컴의 3세대 AI 모바일 플랫폼인 스냅드래곤845는 전작인 스냅드래곤835 대비 AI 성능이 약 3배 향상됐다. (사진=지디넷코리아)

스냅드래곤845의 성능이 향상된 비결도 '통합'이다. 헥사곤(Hexagon) 685 DSP와 크라이오(Kryo) 385 CPU, 아드레노(Adreno) 630 GPU, 스펙트라(Spectra) 이미지 신호 프로세서(ISP) 등 최고 성능을 지닌 프로세서들이 한 데 모인 덕분이다. 특히 머신 러닝(기계 학습) 경험을 향상한 헥사곤 685 DSP는 스마트폰이 '오케이 구글(OK, Google)' 등의 깨우기 단어를 더욱 잘 인식하도록 돕는다.

스냅드래곤845가 안드로이드 플래그십 폰을 최고 성능으로 이끌어주는 AI칩이라면, 운영체제(OS) 양대 산맥인 iOS엔 애플 'A11 바이오닉'이 있다.

A11 바이오닉은 신경망(Neural·뉴럴) 엔진이 적용된 칩이다. 뉴럴 엔진은 초당 6천억 번의 연산이 가능하다. 사용자의 얼굴을 3만 개의 구역으로 나눠 인식하는 3차원 얼굴 인식 기능 '페이스ID(Face-ID)'가 이 뉴럴 엔진으로 구현됐다. 딥러닝을 통해 안면인식 횟수가 늘어날수록 정확도도 향상된다.

A11 바이오닉의 뛰어난 AI 성능은 애플이 지난해 출시한 아이폰X(텐)에 새롭게 탑재된 '애니모지(Animoji)'를 통해서도 엿볼 수 있다. 애니모지는 50개 이상의 얼굴 근육 변화를 인지해 렌더링한 후 3차원(3D) 이모티콘으로 변환하는 기능이다.

퀄컴·애플 등 주류 AP업계를 따라가는 후발 주자들의 성과도 주목된다. 대표적인 건 중국 화웨이가 자체 개발한 AP '기린970'이다.

기린970은 옥타코어(8-core) CPU와 12개의 차세대 GPU 코어로 구동된다. 이 칩은 10나노미터(nm)의 신형 프로세스를 활용해 55억 개의 트랜지스터를 1제곱센티미터(cm²)의 넓이에 저장 가능한 넉넉함까지 갖췄다. 특히 이 칩은 신경처리장치(NPU)가 적용된 세계 최초의 스마트폰 시스템온칩(SoC)이다. 기린 970의 NPU는 기존 CPU 대비 최대 25배 높은 이미지 처리 성능을 자랑한다.

이는 화웨이의 로드리더 자율주행 테스트 결과에서도 드러난다. 자율차의 핵심은 사람과 사물 등 눈 앞의 '장애물'을 감별하는 것이다. 기린 970은 실험을 통해 장애물의 존재를 인지하는 데 더해 장애물이 무엇인지까지 알아내는 데 성공했다.