1. 개요
삼성전자 시스템 LSI 사업부에서 개발 및 설계한 마이크로아키텍처 목록이다.2. 목록
2.1. CPU 아키텍처
미국 텍사스 오스틴 주의 지사의 인력을 중심으로 커스텀 CPU를 설계하였으나 경쟁력이 떨어져 2019년 하반기 들어서 해당 팀을 해체하였고# 그 이후로는 자체 CPU 아키텍처 개발은 하지 않고 있다.전부 ARMv8-A 기반이다.
2.1.1. Exynos M1
삼성전자가 자사 모바일 AP 브랜드인 엑시노스의 2016년 플래그십 AP인 엑시노스 8 옥타 (8890)에 사용한 ARMv8-A 기반의 커스텀 아키텍처다. 개발 코드네임은 Mongoose로 명명되었다.[1]삼성전자에서 최초로 직접 ARMv8-A 기반으로 만든 CPU 아키텍처로, 개발 당시에는 GCC 5.0 정보를 통해 Exynos M1이라는 명칭으로 유출되었다고 한다. 이후 2015년 11월 12일, 해당 CPU를 탑재한 첫 번째 모바일 AP인 엑시노스 8 옥타 (8890)가 정식으로 공개되었다.
2016년 8월 22일, Hot Chips 28에서 정식으로 공개되었다. 분기 예측에 인텔, AMD 등이 사용하는 최신 분기 예측 시스템인 신경 네트워크 구조를 사용하였으며, CPU 아키텍처의 구조 자체도 기존 ARM Holdings의 Cortex-A 시리즈 소속 빅 클러스터 타겟 CPU 아키텍처와는 상당히 차이가 난다는 것이 확인되었다.
2.1.1.1. 사용 프로세서 목록
| 브랜드 | 파트넘버 | 코어 | 클럭 | big.LITTLE 솔루션 조합 여부 | 조합 GPU 정보 | ||||
| 기본 클럭 | 터보 클럭 | 구성 여부 | 구성 CPU 정보 | 코어 | 최대 클럭 | ||||
| 엑시노스 8890 Octa | S5E8890 | 4 | 2.3 GHz[공개] | 2.6 GHz[공개] | big | ARM Cortex-A53 | 4 | 1.6 GHz[공개] | ARM Mali-T880 MP12 |
2.1.2. Exynos M2
삼성전자가 자사 모바일 AP 브랜드인 엑시노스의 2017년 플래그십 모바일 AP인 엑시노스 9 시리즈 (8895)에 사용한 ARMv8-A 기반의 커스텀 아키텍처다.Exynos M1의 후속작으로, 이 때문에 처음부터 Exynos M2라 불리는 경우도 있었다. 하지만, 정식 명칭이 한참 동안 공개되지 않다가 2018년 8월, Hot Chips 2018에서 후속작인 Exynos M3가 공개될 때 전작 표기가 공개되면서 1년이 지나서야 정식 명칭에 공개되었다.
2.1.2.1. 사용 프로세서 목록
| 브랜드 | 파트넘버 | 코어 | 최대 클럭 | big.LITTLE 솔루션 조합 여부 | 조합 GPU 정보 | |||
| 구성 여부 | 구성 CPU 정보 | 코어 | 최대 클럭 | |||||
| 엑시노스 8895 | S5E8895 | 4 | 2.3 GHz[공개] | big | ARM Cortex-A53 | 4 | 1.7 GHz[공개] | ARM Mali-G71 MP20 |
2.1.3. Exynos M3
삼성전자가 자사 모바일 AP 브랜드인 엑시노스의 2018년 플래그십 모바일 AP인 엑시노스 9 Series (9810)에 사용한 ARMv8-A 기반의 커스텀 아키텍처다. 개발 코드네임은 Meerkat으로 명명되었다.[7]Exynos M2와 유사하게 최초 탑재 모바일 AP인 엑시노스 9 Series (9810)이 공개되었을 당시에는 정식 명칭이 공개되지는 않았으나 2018년 8월 20일, Hot Chips 2018에서 정식으로 공개되었다.
2.1.3.1. 사용 프로세서 목록
| 브랜드 | 파트넘버 | 코어 | 최대 클럭 | big.LITTLE 솔루션 조합 여부 | 조합 GPU 정보 | |||
| 구성 여부 | 구성 CPU 정보 | 코어 | 최대 클럭 | |||||
| 엑시노스 9810 | S5E9810 | 4 | 2.9 GHz[공개] | big | ARM Cortex-A55 | 4 | 1.9 GHz[공개] | ARM Mali-G72 MP18 |
2.1.4. Exynos M4
삼성전자가 자사 모바일 AP 브랜드인 엑시노스의 2019년 플래그십 모바일 AP인 엑시노스 9 Series (9820)에 사용한 ARMv8-A 기반의 커스텀 아키텍처다. 개발 코드네임은 Cheetah로 명명되었다.전례대로 공개 당시에는 정식 명칭이 공개되지는 않았기 때문에 (가칭) Exynos M4라 불리고 있다. 정식 명칭은 Hot Chips 2019에서 공개될 것으로 보인다. 몽구스 아키텍처 기반 풀 커스텀 코어 중 유일하게 복수의 엑시노스 AP에 사용된 코어이다.
2.1.4.1. 사용 프로세서 목록
| 브랜드 | 파트넘버 | 코어 | 최대 클럭 | big.LITTLE 솔루션 조합 여부 | 조합 GPU 정보 | |||
| 구성 여부 | 구성 CPU 정보 | 코어 | 최대 클럭 | |||||
| 엑시노스 9820 | S5E9820 | 2 | 2.73 GHz | big | ARM Cortex-A75 ARM Cortex-A55 | 2 4 | 2.31 GHz 1.95 GHz | ARM Mali-G76 MP12 |
| 엑시노스 9825 | S5E9825 | 2 | 2.73 GHz | big | ARM Cortex-A75 ARM Cortex-A55 | 2 4 | 2.40 GHz 1.95 GHz | ARM Mali-G76 MP12 |
2.1.5. Exynos M5
삼성전자가 자사 모바일 AP 브랜드인 엑시노스의 2020년 플래그십 모바일 AP인 삼성 엑시노스 9 Series (990)에 사용한 ARMv8-A 기반의 커스텀 아키텍처다. 개발 코드네임은 Lion으로 명명되었다.전례대로 공개 당시에는 정식 명칭이 공개되지는 않았기 때문에 (가칭) Exynos M5라 불리고 있다.
엑시노스 990과 스냅드래곤 865로 비교하였을때 풀로드 기준 Cortex-A77대비 최대성능은 10% 가량 낮으면서도 전력소모는 2배에 달하며 엑시노스 M3시절부터 본격적으로 고개를 들었던 ARM Cortex-A 시리즈 대비 전성비 열세가 절정에 달했다. 결과적으로 이 아키텍처가 2022년 기준 삼성의 마지막 자체 커스텀 아키텍처가 되었으며, Exynos M5를[10] 마지막으로 CPU 설계를 담당하던 오스틴 공장의 몽구스 팀이 해체되어 인원들 대부분이 해고조치되었다. 이후에 출시되는 엑시노스의 CPU는 ARM의 것을 거의 가져오면서 일부만 Customizing 하는 식으로 쓰고 GPU와 NPU에 역량을 집중한다는 계획이다.
2.1.5.1. 사용 프로세서 목록
| 브랜드 | 파트넘버 | 코어 | 최대 클럭 | big.LITTLE 솔루션 조합 여부 | 조합 GPU 정보 | |||
| 구성 여부 | 구성 CPU 정보 | 코어 | 최대 클럭 | |||||
| 엑시노스 990 | S5E9830 | 2 | 2.73 GHz | big | ARM Cortex-A76 ARM Cortex-A55 | 2 4 | 2.50 GHz 2.00 GHz | ARM Mali-G77 MP11 |
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[1] 실제 탑재 기기인 갤럭시 S7 | S7 엣지의 커널 소스에는 그대로 Mongoose가 사용되고 있다. 약어로는 'MNGS'로 표기된다.[공개] 실탑재기기 기준이 아닌 삼성전자 S.LSI 사업부가 공개하였을때에 명시한 클럭 기준이다.[공개] [공개] [공개] [공개] [7] 미어캣은 몽구스과에 속한다.[공개] [공개] [10] 개발중이던 Exynos M6, M7은 완성되지 못하고 프로젝트가 드랍되었다.
2.2. NPU 아키텍처
2.2.1. 1세대 자체 디자인 NPU 아키텍처
삼성전자가 자사 모바일 AP 브랜드인 엑시노스의 2019년 플래그십 모바일 AP인 엑시노스 9 시리즈 (9820)에 사용한 자체 디자인 NPU 아키텍처다.엑시노스 980과 엑시노스 990에도 NPU가 탑재되었는데, 본 아키텍처를 탑재했는지 다른 아키텍처를 탑재했는지 확인되지 않았다.
2.2.2. 사용 프로세서 목록
| 브랜드 | 파트넘버 | 코어 수 |
| 엑시노스 9820 | S5E9820 | 2 |
| 엑시노스 9825 | S5E9825 | 2 |
2.3. GPU 아키텍처
RDNA 기반 아키텍처들은 하드웨어단에서 OpenGL을 지원함에도 불구하고 정작 사용되는 ANGLE 드라이버는 OpenGL ES를 Vulkan으로 번역하여 강제로 Vulkan으로 렌더링을 돌리는 특징을 갖는다. 이는 RDNA가 OpenGL ES를 지원하지 않기 때문으로, OpenGL의 고질적인 드라이버 문제 때문에 아예 Vulkan으로 일원화하기 위함으로 보인다. AMD는 OpenGL ES 지원을 Graphics Core Next 이후로 중단했다.이것은 데스크톱 컴퓨터에서 Windows의 DXVK/VKD3D나 macOS Sonoma 공개 때 같이 공개된 Game Porting Toolkit의 구성요소인 D3DMetal 등을 생각하면 쉽게 이해할 수 있다. 각각 Direct3D를 Vulkan 또는 Metal로 번역한 뒤 강제로 해당 API로 렌더링을 구동하는 원리이며, Xclipse GPU의 ANGLE 드라이버도 같은 원리로 구동된다. 다만 그 과정에서 번역이 동반되기 때문에 오버헤드가 불가피한데, 이를 최소화하는 것이 관건.
2.3.1. RDNA 전 S-GPU
과거 삼성전자가 자체적으로 개발을 시도하였으나 포기한 완전 자체 설계 GPU 아키텍처. 현용 S-GPU와는 완전히 다른 IP이다.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 12월경이었던 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 만드는 것 아니냐는 소리도 있다. #
하지만 2019년 6월 13일, 삼성전자는 AMD과 협력을 공식적으로 발표했으며, AMD의 최신 RDNA 아키텍처를 기반으로 GPU개발을 진행하게 된다. # 인-하우스 GPU 개발이 원하는 만큼의 성능을 얻지 못했다고 하고, GPU 개발 인력이 상당수 드랍되었다는 말이 나오는 등 S-GPU는 사실상 포기되었다.
2.3.2. mRDNA / Mobile RDNA
이후 삼성전자는 2019년 6월 13일 모바일 GPU를 위한 AMD와의 파트너십을 발표한다. 추후 GFX1033 ID의 반 고흐(Van Gogh) GPU가 유출, 그 후에 GFX1040 GFX10 세대의 제일 최신 GPU인 반 고흐 Lite도 유출된다. 위의 정보를 유출한 komachizaregoto 블로그장은 위의 반 고흐lite가 PS5, XBox와 동일한 SCBU(Semi-Custom Business Unit)라 밝힌다.2020년 말 즈음에는 기존에 알려진 렘브란트(RMB)와 함께 메로(MR)가 유출되는데 반 고흐 Lite와 메로가 같다고 유추되었다.[11] 반 고흐의 정보가 유출되어 상세 스펙을 유추할 수 있게 되었고, 4 WGP와 규모의 차이로 기존 RDNA2 GPU들의 설계보다 절반으로 줄은 부분들이 있다는 것이 밝혀진다. GPU 긱벤치에서 Xclipse의 ID가 gfx1040, 반 고흐lite와 같다는 것이 밝혀졌다.
2022년에 AMD 파트너십에서의 첫 성과물이 등장하였으며, RDNA2 아키텍처를 모바일에 알맞게 축소한 mRDNA 아키텍처가 탑재된 Xclipse 920을 엑시노스 2200을 통해 선보였다.
그 후에도 AMD와의 파트너십은 지속하고 있는 중이나, AMD의 아키텍처를 그대로 사용하지 않고 GPU관련 인력들을 자체적으로 더 확보하여 최신 RDNA 아키텍처를 커스텀한 독자 GPU를 설계해오고 있으며, 해당 IP를 내부적으로 S-GPU로 지칭하고 있다.[12]
2.3.2.1. 사용 프로세서 목록
| 브랜드 (파트넘버) | GPU 이름 | GPU | ANGLE 버전 (Vulkan) | 시스템 메모리 | |||||
| SP:TU:ROP (GP, PU, RA, RZ) | 클럭 (MHz) | L2캐시 (MB) | 버스 (Bit) (채널) | 규격 | 클럭 (비트레이트) (MHz) (Mbps) | 할당 용량 (GB) | |||
| 엑시노스 2200 (S5E9925) | Xclipse 920 "보이저"(Voyager) | 384:24:24 (1, 1, 6, 1) | 1306 | 1 | 1.1.179[13] 1.3.231[14] | (16) (4) | LPDDR5 | 3200 (6400) | 4 |
2.3.3. S-GPU M1 (양산 취소)
삼성전자에서 RDNA를 자체적으로 커스텀한 아키텍처이다. 엑시노스 2300의 정식발표 및 양산이 이루어지지 않음으로써 최초 정보는 갤럭시 A14 5G 및 갤럭시 S22의 안드로이드 13 커널에서 추출한 파일을 바탕으로 알려졌다.이때를 기점으로 더이상 표준 축소형 mRDNA를 사용하지 않는다.
2.3.3.1. 사용 프로세서 목록
| 브랜드 (파트넘버) | GPU 이름 | GPU | ANGLE 버전 (Vulkan) | 시스템 메모리 | |||||
| SP:TU:ROP (GP, PU, RA, RZ) | 클럭 (MHz) | L2캐시 (MB) | 버스 (Bit) (채널) | 규격 | 클럭 (비트레이트) (MHz) (Mbps) | 할당 용량 (GB) | |||
| (S5E9935) | Xclipse 930 "바이킹"(Viking) | 512:32:24 (1, 1, 8, 1) | 1402 | ? | 1.3.231 | (16) (4) | LPDDR5X | 4266 (8533) | ? |
2.3.4. S-GPU M2
삼성전자가 개발한 RDNA2/3 기반 커스텀 GPU 아키텍처이다. 첫 등장은 엑시노스 2400에 탑재된 Xclipse 940으로 RDNA3 기반 커스텀 GPU이며, 이후 RDNA2 기반 커스텀 GPU인 Xclipse 530이 공개되었다.2.3.4.1. 사용 프로세서 목록
| 브랜드 (파트넘버) | GPU 이름 | GPU | ANGLE 버전 (Vulkan) | 시스템 메모리 | |||||
| SP:TU:ROP (GP, PU, RA, RZ) | 클럭 (MHz) | L2캐시 (MB) | 버스 (Bit) (채널) | 규격 | 클럭 (비트레이트) (MHz) (Mbps) | 할당 용량 (GB) | |||
| 엑시노스 1480 (S5E8845) | Xclipse 530 "타이탄"(Titan) | 128:8:8 (1, 1, 2, 1) | 1306 | ? | 1.3.231 | (16) (2) | LPDDR5 | 3200 (6400) | 4 |
| 엑시노스 2400 (S5E9945) | Xclipse 940 "마젤란"(Magellan) | 768:48:32 (1, 1, 12, 1) | 1095 | 1 | 1.3.231 | (16) (4) | LPDDR5X | 4266 (8533) | 4 |
[11] 즉, Steam Deck의 APU에 탑재된 IP와 동일한 것임을 암시한다.[12] 따라서 현재의 S-GPU와 과거 AMD파트너십 발표 이전과의 S-GPU는 명칭만 같을 뿐 전혀 다른 물건이다.[13] 갤럭시 S22, 갤럭시 S22+, 갤럭시 S22 Ultra[14] 갤럭시 S23 FE 및 One UI 6 업데이트 이후 모든 갤럭시 S22 시리즈[15] 양산 취소