퀄컴 아드레노 GPU

2025-10-09, G25DR

1. 모바일 그래픽 강자의 등극과 새로운 도전

퀄컴 아드레노(Adreno) GPU는 모바일 시스템 온 칩(SoC) 시장의 절대 강자로 오랜 기간 군림해왔으며, 이제는 윈도우 PC 생태계로의 전략적 확장을 통해 새로운 지평을 열고 있다.1 본 보고서는 아드레노의 기술적 뿌리부터 최신 아키텍처의 세부 사항, 그리고 미래 전략에 이르기까지 그 여정을 심층적으로 분석한다. 아드레노의 발전사는 단순한 하드웨어의 진화를 넘어, 저전력 고성능 컴퓨팅이라는 시대적 요구가 어떻게 반도체 설계를 관통해왔는지를 보여주는 핵심적인 사례라 할 수 있다.

아드레노의 성공은 전력 효율성에 극도로 최적화된 타일 기반 렌더링(Tile-Based Rendering) 아키텍처에 그 뿌리를 두고 있으며, ATI로부터 인수한 그래픽 IP와 퀄컴 고유의 셰이더 기술의 성공적인 융합을 통해 독자적인 경쟁력을 확보했다. 이제 아드레노는 모바일에서의 성공 방정식을 PC 및 자동차 시장으로 이식하며, 온디바이스 AI 시대의 핵심 이종 컴퓨팅(Heterogeneous Compute) 유닛으로서 그 역할을 재정의하고 있다. 본 보고서는 아드레노의 과거, 현재, 그리고 미래를 관통하는 기술적 철학과 전략적 방향성을 면밀히 탐구하고자 한다.

2. 기원: 이미지온(Imageon)과 큐셰이더(QShader)의 운명적 융합

2.1 ATI Imageon의 유산

아드레노의 역사는 2002년, 당시 그래픽 카드 시장의 강자였던 ATI Technologies가 출시한 모바일 미디어 코프로세서 시리즈 ’이미지온(Imageon)’에서 시작된다.3 초기 이미지온 프로세서들은 오늘날의 GPU와는 거리가 있었다. 대부분은 카메라, 멀티미디어, 디스플레이를 위한 ISP(Image Signal Processor)의 성격이 강했으며, 주로 기본적인 2D 그래픽 가속, 사진 및 비디오 인코딩/디코딩 기능을 제공했다.3 Motorola Razr V3와 같은 당대의 인기 피처폰에 탑재되며 모바일 멀티미디어 처리의 가능성을 열었지만, 본격적인 3D 하드웨어 가속 기능은 제한적이었다.

2006년 AMD가 ATI를 인수한 후, 모바일 시장의 패러다임이 SoC(System-on-Chip) 중심으로 전환됨에 따라 AMD는 이미지온 사업 전략을 수정했다. 물리적인 칩 판매에서 벗어나, 이미지온 Z4xx 시리즈와 같은 3D 그래픽 IP(Intellectual Property) 코어를 다른 반도체 회사에 라이선싱하는 사업 모델로 전환하며 새로운 활로를 모색했다.3

2.2 전략적 인수와 기술적 통합

2009년 1월, 퀄컴은 스마트폰 시장의 폭발적 성장을 목전에 둔 시점에서 AMD로부터 이미지온 모바일 그래픽 사업부 전체를 단 6,500만 달러에 인수했다.5 이는 훗날 반도체 역사상 가장 성공적인 인수합병 사례 중 하나로 평가받게 된다. 당시 AMD는 ATI 인수로 인한 재정적 부담을 덜기 위해 비핵심 자산을 매각하던 중이었고, 퀄컴은 모바일 AP(Application Processor) 시장의 주도권을 잡기 위해 강력한 그래픽 IP가 절실히 필요했다.6 이 거래를 통해 퀄컴은 수년간의 R&D 시간을 단숨에 단축하고 시장의 선두로 나설 발판을 마련했다.

’아드레노(Adreno)’라는 이름은 ATI의 데스크톱 GPU 브랜드인 ’라데온(Radeon)’의 애너그램(anagram)으로, 이는 ATI의 기술적 유산을 계승했음을 상징적으로 보여준다.8

2.3 아키텍처의 융합

그러나 아드레노는 단순히 이미지온을 리브랜딩한 것이 아니었다. 이는 두 회사의 기술이 화학적으로 결합한 진정한 의미의 ’융합’이었다. 초기 모델인 아드레노 200(원래 AMD Z430)은 Xbox 360의 제노스(Xenos) GPU에 사용된 R400 아키텍처의 모바일 변형에 깊은 뿌리를 두고 있었다.5 이는 ATI의 강력한 3D 그래픽 아키텍처가 아드레노의 초기 성능을 뒷받침했음을 의미한다.

하지만 진정한 혁신은 아드레노 300 시리즈에서 시작되었다. 당시 개발에 참여했던 엔지니어의 증언에 따르면, 아드레노 300은 AMD로부터 인수한 효율적인 고정 기능 블록(fixed-function blocks)과 퀄컴이 상용화하지는 못했지만 꾸준히 개발해 온 독자적인 프로그래머블 셰이더 프로세서(SP), 즉 ’큐셰이더(QShader)’의 후속 기술을 결합한 최초의 제품이었다.7

이러한 결합은 퀄컴의 전략적 통찰력을 보여준다. 퀄컴은 ATI의 검증된 고정 기능 하드웨어(래스터라이저, 텍스처 유닛 등)를 통해 그래픽 파이프라인의 안정성과 효율성을 확보하는 동시에, 자체 개발한 프로그래머블 셰이더 코어를 이식하여 아키텍처의 유연성과 자사 SoC와의 최적화를 극대화했다. 이 하이브리드 DNA는 아드레노가 경쟁사와는 다른 독자적인 발전 경로를 걷게 만든 근본적인 이유가 되었으며, 강력한 그래픽 성능과 퀄컴 스냅드래곤 생태계에 최적화된 유연성을 동시에 갖춘 GPU의 탄생을 알렸다.

3. 아키텍처의 초석: 타일 기반 렌더링(TBR) 심층 분석

아드레노 GPU 아키텍처의 핵심 철학은 ’효율성’이다. 특히 모바일 기기의 제한된 메모리 대역폭과 배터리 수명이라는 제약 속에서 최고의 그래픽 성능을 구현하기 위해, 아드레노는 타일 기반 렌더링(Tile-Based Rendering, TBR) 방식을 채택했다. 이는 데스크톱 GPU가 주로 사용하는 즉시 모드 렌더링(Immediate Mode Rendering, IMR)과는 근본적으로 다른 접근 방식이다.9

3.1 TBR 파이프라인의 이해

TBR 파이프라인은 크게 두 단계로 나뉜다.

1. 1단계: 비닝 패스 (Binning Pass): 이 단계에서는 화면 전체를 한 번에 렌더링하지 않는다. 대신, 전체 프레임 버퍼를 ‘빈(bin)’ 또는 ’타일(tile)’이라 불리는 작은 사각형 영역들로 분할한다. 그 후 GPU는 장면의 모든 지오메트리(삼각형 등)를 처리하며 각 프리미티브가 어떤 타일에 속하는지를 결정한다. 이 정보는 ’가시성 스트림(visibility stream)’이라는 목록으로 만들어져 시스템 메모리에 저장된다. 중요한 점은 이 단계에서는 실제 픽셀의 색상을 계산하는 무거운 셰이딩 작업은 거의 수행하지 않는다는 것이다. 오직 지오메트리 처리와 분류 작업만 진행하므로 전력 소모가 상대적으로 매우 적다.9

2. 2단계: 렌더링 패스 (Rendering Pass): 비닝 패스가 완료되면, GPU는 각 타일을 순서대로 하나씩 처리한다. 특정 타일을 렌더링할 때, GPU는 비닝 패스에서 생성된 가시성 스트림을 참조하여 해당 타일에 보이는 프리미티브들만 불러온다. 그리고 이 타일의 렌더링에 필요한 모든 데이터(컬러 버퍼, 깊이 버퍼 등)를 GPU 내부에 위치한 초고속, 저지연 온칩(on-chip) 메모리인 **GMEM(Graphics Memory)**으로 가져온다. 모든 픽셀 셰이딩, 텍스처링, 블렌딩 작업이 이 GMEM 안에서 완료된다. 한 타일에 대한 모든 작업이 끝나면, 최종적으로 완성된 픽셀 색상 값만 시스템 메모리(DRAM)로 한 번에 전송(resolve)한다. 이 과정을 모든 타일에 대해 반복하면 하나의 프레임이 완성된다.9

3.2 GMEM의 핵심적 역할

TBR 아키텍처의 심장이자 아드레노의 효율성을 책임지는 핵심 요소는 바로 GMEM이다. GMEM을 사용하는 이유는 모바일 SoC의 근본적인 한계, 즉 상대적으로 느리고 전력 소모가 큰 시스템 메모리(DRAM)와의 데이터 교환을 최소화하기 위함이다. IMR 방식에서는 모든 픽셀을 렌더링할 때마다 깊이 값과 색상 값을 DRAM과 계속 주고받아야 하므로 막대한 메모리 대역폭을 소모한다. 반면, TBR 방식은 GMEM 내에서 대부분의 작업을 처리함으로써 DRAM 접근 횟수를 획기적으로 줄인다. 이는 메모리 병목 현상을 완화하고, 시스템 전체의 전력 소비를 크게 감소시키는 결정적인 역할을 한다.9

퀄컴은 경쟁사 대비 더 많은 실리콘 면적을 할애하여 GMEM 용량을 확보하는 전략을 꾸준히 유지해왔다. 예를 들어, 과거 Adreno 540 시절에도 경쟁사 Mali GPU보다 훨씬 큰 GMEM을 탑재했으며, 차세대 Adreno 830은 무려 12 MB에 달하는 GMEM을 가질 것으로 알려졌다.10 더 큰 GMEM은 두 가지 중요한 이점을 제공한다. 첫째, 한 번에 더 큰 타일을 처리할 수 있어 타일 처리 오버헤드를 줄일 수 있다. 둘째, 디퍼드 셰이딩(Deferred Shading)과 같이 여러 개의 렌더 타겟(G-buffer)을 사용하는 복잡한 렌더링 기법을 사용할 때, 데이터가 GMEM 용량을 초과하여 시스템 메모리로 넘어가는 ‘스필(spill)’ 현상을 방지할 수 있다. GMEM 스필이 발생하면 TBR의 장점이 무력화되므로, 넉넉한 GMEM 용량은 현대 모바일 게임 환경에서 아드레노의 지속 성능과 전력 효율을 보장하는 강력한 무기가 된다.

3.3 독자 기술: FlexRender™

아드레노는 TBR의 효율성을 더욱 극대화하기 위해 ’FlexRender™’라는 독자적인 기술을 지원한다.12 이는 렌더링 작업의 특성에 따라 렌더링 모드를 동적으로 전환하는 기술이다. 예를 들어, 화면 전체를 덮는 단일 사각형을 그리는 포스트 프로세싱 단계처럼 타일링의 이점이 없는 단순한 작업의 경우, GPU는 비닝 패스를 생략하고 IMR과 유사한 ’다이렉트 모드(Direct Mode)’로 전환하여 불필요한 오버헤드를 줄인다. 반면, 복잡한 3D 장면에서는 전통적인 TBR 방식인 ’비닝 모드(Binned Mode)’를 사용한다. 이처럼 작업에 따라 최적의 렌더링 방식을 선택하는 유연성은 아드레노 아키텍처의 높은 완성도를 보여주는 중요한 특징이다.10

4. 10년의 진화: 아드레노 100부터 700 시리즈까지의 아키텍처 변천사

아드레노 GPU는 지난 10여 년간 모바일 컴퓨팅 환경의 요구에 맞춰 끊임없이 진화해왔다. 각 세대는 단순한 성능 향상을 넘어, 아키텍처의 근본적인 변화와 새로운 기술 도입을 통해 모바일 그래픽의 한계를 확장해왔다.

4.1 초기 세대 (Adreno 100 & 200): 기반을 다지다

• Adreno 100 시리즈: 아드레노의 여명기로, **고정 기능 파이프라인(Fixed Function Pipeline)**을 사용했다.5 이 시기 GPU는 프로그래밍이 불가능하고 하드웨어에 고정된 기능만을 수행하여 기본적인 2D 및 3D 그래픽 가속을 제공했다. Adreno 130은 사실상 Imageon 3D의 리브랜드 버전이었다.8

• Adreno 200 시리즈: 모바일 프로그래머블 그래픽 시대를 연 중요한 전환점이다. 최초로 **통합 셰이더 모델(Unified Shader Model)**을 도입하여, 과거 정점(Vertex)과 픽셀(Pixel) 처리를 담당하던 별도의 유닛을 하나로 통합했다. 아키텍처는 **5-way VLIW(Very Long Instruction Word)**에 기반했다. VLIW는 여러 개의 연산을 하나의 긴 명령어로 묶어 병렬 처리하는 방식으로, 컴파일러의 최적화 능력에 따라 높은 이론적 효율을 낼 수 있었다.5

4.2 스칼라 혁명 (Adreno 300 & 400): 현대적 아키텍처로의 도약

• Adreno 300 시리즈: 아드레노 역사상 가장 중요한 아키텍처 변화가 일어난 세대다. 복잡하고 컴파일러 의존도가 높았던 VLIW 아키텍처를 과감히 버리고, 현대적인 스칼라(Scalar) 마이크로아키텍처로 전면 전환했다.5 스칼라 아키텍처는 개별 연산을 독립적으로 처리하여 스레드 활용률을 극대화하고, 컴파일러의 부담을 줄여 전반적인 프로그래밍 효율성과 실행 효율을 크게 향상시켰다. 이는 데스크톱 GPU의 발전 방향과 궤를 같이하는 선진적인 결정이었으며, 이후 모든 아드레노 GPU 아키텍처의 근간이 되었다.5

• Adreno 400 시리즈: 스칼라 아키텍처를 더욱 발전시키고, OpenGL ES 3.1+AEP와 같은 최신 API를 지원하며 그래픽 표현 능력을 한 단계 끌어올렸다.5 특히 Adreno 420은 모바일 GPU 최초로 데스크톱급 기능인 테셀레이션(Tessellation)을 하드웨어적으로 지원하여, 지오메트리 복잡도를 동적으로 조절해 훨씬 더 정교하고 사실적인 모델 표현을 가능하게 했다.

4.3 현대화와 API 확장 (Adreno 500 & 600): 기능의 완성

• Adreno 500 시리즈: 64비트 컴퓨팅 시대를 맞아 64비트 가상 주소 지정을 지원하기 시작했다. 이를 통해 공유 가상 메모리(Shared Virtual Memory, SVM)가 가능해져 CPU와 GPU가 메모리 공간을 보다 효율적으로 공유하며 협력하는 이종 컴퓨팅(Heterogeneous Computing) 환경의 기반을 마련했다.15 또한, 저부하(low-overhead) 그래픽 API인 Vulkan을 본격적으로 지원하며 개발자들에게 하드웨어에 대한 더 직접적인 제어권을 제공했다.5

• Adreno 600 시리즈: Adreno 660에서 모바일 GPU 최초로 **가변 레이트 셰이딩(Variable Rate Shading, VRS)**을 도입하며 또 한 번의 기술적 리더십을 증명했다.5 VRS는 사람의 시선이 집중되는 중요한 영역은 높은 품질로 셰이딩하고, 주변부나 움직임이 빠른 영역은 낮은 품질로 셰이딩하여 시각적 품질 저하를 최소화하면서 렌더링 성능을 크게 향상시키는 기술이다.

4.4 레이 트레이싱 시대 (Adreno 700): 사실주의 그래픽의 구현

• Adreno 700 시리즈: 모바일 그래픽의 최종 개척지로 여겨졌던 **하드웨어 가속 레이 트레이싱(Hardware-Accelerated Ray Tracing)**을 마침내 구현했다.5 Adreno 740(Snapdragon 8 Gen 2 탑재)부터 지원되기 시작한 이 기능은 빛의 경로를 물리적으로 시뮬레이션하여 실시간으로 사실적인 그림자, 반사, 굴절 효과를 만들어낸다. 더 나아가 Adreno 750(Snapdragon 8 Gen 3 탑재)은 지오메트리 파이프라인을 혁신하는 **메시 셰이딩(Mesh Shading)**을 추가로 지원하여, DirectX 12 Ultimate급의 최신 그래픽 기능셋을 갖추게 되었다.16

아래 표는 아드레노 GPU의 세대별 주요 아키텍처 변화를 요약한 것이다.

5. 현세대 플래그십 아키텍처 분석

5.1 Adreno 750: 모바일 그래픽의 정점

Snapdragon 8 Gen 3 SoC에 탑재된 Adreno 750은 현존하는 가장 강력한 모바일 GPU 중 하나로, 모바일 그래픽 기술의 정점을 보여준다. 퀄컴은 이전 세대인 Adreno 740 대비 최대 25%의 성능 향상과 25%의 효율성 개선을 달성했다고 발표했으며, 이는 단순한 클럭 향상을 넘어선 아키텍처 수준의 최적화가 이루어졌음을 시사한다.17

5.1.1 핵심 기술

• 하드웨어 가속 레이 트레이싱과 글로벌 일루미네이션(Global Illumination): Adreno 750은 단순히 레이 트레이싱을 지원하는 것을 넘어, 모바일 최초로 실시간 **글로벌 일루미네이션(GI)**을 하드웨어적으로 구현했다. GI는 광원에서 직접 도달하는 빛뿐만 아니라, 물체 표면에 반사되어 주변을 비추는 간접광까지 계산하여 훨씬 더 깊이 있고 사실적인 장면을 만들어낸다. 이는 데스크톱 PC에서도 매우 무거운 연산으로, 모바일 환경에서 이를 실시간으로 구현한 것은 큰 기술적 성과다. 특히, 최신 게임 엔진인 Unreal Engine 5의 핵심 조명 기술인 **루멘(Lumen)**과 호환되어, 개발자들이 고품질의 차세대 그래픽을 모바일로 이식하는 것을 용이하게 한다.17

• Adreno Frame Motion Engine 2.0: 이 기술은 프레임 보간(frame interpolation)을 통해 게임의 프레임률을 두 배로 높여준다. 예를 들어, 60FPS로 렌더링이 제한된 게임의 프레임 사이에 새로운 중간 프레임을 생성하여 삽입함으로써, 사용자에게는 120FPS의 부드러운 움직임을 제공한다. 이는 GPU의 부하를 크게 늘리지 않으면서도 체감 성능을 극대화하는 효과적인 방법이다.17

• Snapdragon Elite Gaming: 퀄컴은 하드웨어 성능뿐만 아니라 종합적인 게이밍 경험을 향상시키기 위한 소프트웨어 및 기능 모음인 ’Snapdragon Elite Gaming’을 제공한다. Adreno 750은 이를 통해 최대 240Hz의 초고주사율 디스플레이를 지원하며, ‘Snapdragon Game Super Resolution’ 기술을 이용해 게임 해상도를 최대 8K까지 업스케일링하는 등 모바일 게이밍의 한계를 확장하고 있다.17

5.1.2 성능과 효율

벤치마크 결과에서 Adreno 750은 경쟁 GPU들을 압도하는 높은 점수를 기록하지만, 실제 게임 환경에서는 전력 소모와 그에 따른 발열 제어가 지속 성능을 좌우하는 핵심 변수가 된다. 아무리 강력한 GPU라도 발열로 인해 스로틀링(throttling)이 발생하면 성능이 급격히 저하되기 때문이다. 따라서 Adreno 750의 잠재력을 최대한 발휘하기 위해서는 스마트폰 제조사의 냉각 솔루션 설계 능력이 매우 중요하다.21 예를 들어, 게이밍 전용으로 설계된 스마트폰은 더 발전된 냉각 시스템을 탑재하여 일반 플래그십 스마트폰보다 더 높은 성능을 더 오래 유지할 수 있다.23

아래 표는 Adreno 750을 탑재한 대표적인 스마트폰 기기들이다.

5.2 Adreno X1: PC 그래픽의 새로운 개척자

퀄컴이 Windows on ARM 시장을 본격적으로 공략하기 위해 출시한 Snapdragon X Elite SoC에는 Adreno X1 GPU가 탑재되어 있다. 이는 아드레노 아키텍처가 모바일을 넘어 PC로 확장되는 역사적인 첫걸음이다.

5.2.1 정체성: 확장된 모바일 아키텍처

Adreno X1은 PC를 위해 완전히 새롭게 설계된 아키텍처가 아니다. 드라이버 정보 및 아키텍처 분석에 따르면, Adreno X1의 내부 명칭은 **‘Adreno 741’**이며, 이는 Adreno 700 시리즈(특히 Adreno 730/740) 아키텍처를 PC 환경에 맞게 대규모로 확장(scale-out)한 버전임을 강력하게 시사한다.27 이는 모바일에서 검증된 저전력 고효율 아키텍처를 기반으로 PC 시장에 진입하려는 퀄컴의 전략을 보여준다.

5.2.2 아키텍처 확장

모바일 GPU를 PC급으로 확장하기 위해 퀄컴은 여러 측면에서 아키텍처를 강화했다.

• 코어 확장 및 클럭 향상: 모바일 버전보다 훨씬 많은 1,536개의 FP32 ALU(산술 논리 장치)를 탑재하고, 최대 1.5 GHz의 높은 클럭으로 동작하도록 설계되었다. 이를 통해 최상위 SKU(X1E-84-100) 기준 최대 4.6 TFLOPS의 단정밀도(FP32) 연산 성능을 제공한다. 이는 이전 세대 콘솔 게임기에 필적하는 이론적 성능 수치다.29

• 메모리 서브시스템 강화: PC 환경의 훨씬 더 높은 메모리 대역폭 요구 사항을 충족시키기 위해 메모리 계층 구조를 대폭 개선했다. 캐시 용량을 늘리고, 새로운 ’클러스터 캐시’를 추가하여 총 4단계의 캐시 계층 구조를 갖췄다. 또한, 128-bit의 넓은 버스 폭을 가진 LPDDR5X-8448 메모리 컨트롤러를 탑재하여 최대 135 GB/s에 달하는 방대한 메모리 대역폭을 확보했다. 이는 내장 GPU 성능에 결정적인 영향을 미치는 요소다.27

5.2.3 성능과 한계

Adreno X1의 성능은 모바일 GPU의 DNA를 그대로 가지고 PC 시장에 진입했을 때 마주하는 기회와 도전을 동시에 보여준다. 이 아키텍처는 모바일에서 발전시켜 온 전력 효율성이라는 강력한 무기를 가지고 있다. 네이티브 ARM64 환경에서 실행되는 애플리케이션에서는 경쟁사 내장 GPU 대비 뛰어난 전력 대비 성능을 보여줄 수 있다.

하지만 PC 게이밍 환경에서는 몇 가지 근본적인 한계에 직면한다. 첫째, Adreno X1은 DirectX 12.1은 지원하지만, 메시 셰이더와 같은 DirectX 12 Ultimate의 모든 기능셋을 완벽하게 지원하지는 않는 것으로 알려져 있다.29 둘째, 현재 대부분의 윈도우 게임은 x86 아키텍처를 기반으로 하고 있어, ARM 기반인 Adreno X1에서 실행하려면 ’Prism’이라는 에뮬레이션 계층을 거쳐야 한다. 이 과정에서 약 20% 내외의 성능 저하가 발생할 수 있다.33 마지막으로, 수십 년간 PC 게임에 최적화된 드라이버를 개발해 온 Nvidia, AMD, Intel과 비교할 때 퀄컴의 윈도우용 그래픽 드라이버는 아직 성숙도가 부족하다.

이러한 요인들로 인해 Adreno X1의 실제 게임 성능은 Baldur’s Gate 3와 같은 AAA급 게임을 1080p 해상도의 낮은 옵션에서 평균 23-24fps로 간신히 구동하는 수준에 머물러, 본격적인 게이밍 GPU로 보기에는 아쉬움이 남는다.32 결국 Adreno X1은 ’확장된 모바일 GPU’라는 정체성에서 비롯된 딜레마를 안고 있으며, 이는 퀄컴이 PC 생태계에서 극복해야 할 가장 큰 과제라 할 수 있다.

아래 표는 Adreno X1을 탑재하고 출시된 초기 노트북 제품들이다.

6. 경쟁 환경 및 성능 벤치마킹

6.1 모바일 전장: Adreno 750 vs Apple A17 Pro vs ARM Immortalis-G720

모바일 GPU 시장은 퀄컴 Adreno, Apple GPU, ARM Mali(최상위 브랜드 Immortalis)의 3파전 구도다. 각기 다른 설계 철학과 강점을 바탕으로 치열한 경쟁을 벌이고 있다.

6.1.1 성능 분석

• Adreno 750 vs. Apple A17 Pro GPU: 두 GPU의 대결은 ’이론적 성능’과 ’실제 최적화’의 차이를 명확히 보여준다. AnTuTu와 같은 종합 벤치마크나 3DMark의 일부 테스트에서 Adreno 750은 A17 Pro GPU를 상회하는 점수를 기록한다. 특히 77 GB/s에 달하는 더 높은 메모리 대역폭과 우수한 부동소수점 연산 능력은 Adreno 750의 이론적 성능 우위를 뒷받침한다.37 그러나 실제 게임 환경에서는 다른 양상이 나타난다. 예를 들어, ‘원신(Genshin Impact)’ 테스트에서 A17 Pro는 Adreno 750보다 더 높은 해상도와 더 나은 그래픽 품질을 유지하면서도 전력 소모는 오히려 더 낮은 모습을 보여주기도 한다.40 이는 Apple이 하드웨어(A17 Pro), 운영체제(iOS), 그래픽 API(Metal)를 모두 직접 통제하는 수직 통합 생태계의 힘을 보여주는 사례다. 개발사들은 소수의 Apple 기기에 맞춰 게임을 고도로 최적화할 수 있으며, 이는 벤치마크 점수 이상의 실제 성능으로 이어진다.

• Adreno 750 vs. ARM Immortalis-G720: MediaTek Dimensity 9300에 탑재된 Immortalis-G720 MP12는 Adreno 750의 가장 강력한 직접적인 경쟁자다. 벤치마크 결과는 테스트 항목에 따라 우위가 갈리는 혼전 양상을 보인다. 전통적인 래스터라이제이션 성능을 측정하는 3DMark Wild Life Extreme에서는 두 GPU가 거의 동등한 성능을 보이지만, 레이 트레이싱 성능을 집중적으로 테스트하는 Solar Bay에서는 Adreno 750이 근소한 우위를 점하는 경향이 있다.41 특히 Adreno GPU는 전통적으로 ARM Mali GPU 대비 동일 성능에서 더 낮은 전력을 소모하는 효율성의 강점을 보여왔으며, 이는 장시간 게임 시 발열 관리와 지속 성능 유지에 유리하게 작용한다.42

아래 표는 주요 모바일 GPU의 벤치마크 성능을 비교한 것이다.

6.2 PC 전장: Adreno X1 vs Apple M3 vs AMD Radeon 780M

Adreno X1이 진입한 PC 내장 그래픽 시장은 이미 Apple, AMD, Intel이라는 강력한 경쟁자들이 자리 잡고 있다. Adreno X1의 성능은 작업의 종류와 소프트웨어의 최적화 여부에 따라 크게 달라진다.

6.2.1 성능 분석

• vs. Apple M3 iGPU: Adreno X1-80(3.8 TFLOPS)과 기본형 M3(4.1 TFLOPS)는 이론적인 연산 성능(TFLOPS) 면에서 유사한 수준이다.45 하지만 실제 애플리케이션 성능에서는 M3가 우세한 경우가 많다. 특히 영상 편집과 같은 전문 작업이나 Apple Silicon에 네이티브로 최적화된 게임에서 M3는 훨씬 뛰어난 성능과 효율을 보여준다.46 이는 Apple의 강력한 하드웨어-소프트웨어 통합과 성숙한 생태계 덕분이다.

• vs. AMD Radeon 780M / Intel Arc: Adreno X1은 Intel의 구형 Iris Xe 그래픽보다는 확실히 더 나은 성능을 제공하지만, AMD의 강력한 RDNA 3 아키텍처 기반 내장 그래픽인 Radeon 780M과는 대등하거나 일부 게임에서 약간 뒤처지는 성능을 보인다.32 Baldur’s Gate 3와 같은 고사양 AAA 게임을 1080p 해상도, 낮은 그래픽 옵션에서 평균 23-24fps로 구동하는 수준으로, 이는 원활한 게임 경험이라고 보기는 어렵다.32

• 에뮬레이션의 영향: Adreno X1의 성능을 논할 때 x86 에뮬레이션 문제를 빼놓을 수 없다. 대부분의 윈도우 프로그램과 게임은 여전히 x86 기반이므로, ARM 아키텍처에서 이를 실행하기 위해서는 에뮬레이션이 필수적이다. 이 과정에서 약 20%의 성능 저하가 발생할 수 있으며 33, 이는 Adreno X1이 가진 하드웨어 잠재력을 온전히 발휘하지 못하게 하는 주요 요인으로 작용한다. 네이티브 ARM64 앱이 많아질수록 Adreno X1의 경쟁력은 높아질 것이다.

아래 표는 주요 PC 내장 GPU의 벤치마크 및 게임 성능을 비교한 것이다.

7. 아드레노 생태계: 픽셀을 넘어

아드레노의 역할은 더 이상 화면에 픽셀을 그리는 것에만 머무르지 않는다. 현대 SoC에서 GPU는 가장 강력한 병렬 프로세서로서, 온디바이스 AI와 같은 차세대 컴퓨팅 워크로드의 핵심 엔진으로 자리매김하고 있다.

7.1 온디바이스 AI의 엔진

퀄컴은 자사의 AI 전략의 중심에 ’퀄컴 AI 엔진’을 두고 있으며, 이는 CPU, Adreno GPU, Hexagon NPU(신경망 처리 장치)가 유기적으로 결합된 이종 컴퓨팅(Heterogeneous Computing) 플랫폼이다.50 이 구조에서 Adreno GPU는 그래픽 처리뿐만 아니라 AI 연산의 중요한 축을 담당한다.

AI 모델, 특히 컴퓨터 비전이나 생성형 AI에 사용되는 심층 신경망(DNN)은 본질적으로 대규모 행렬 곱셈과 같은 병렬 연산의 연속이다. Hexagon NPU가 특정 정수 연산(INT8, INT4)에 특화되어 최고의 전력 효율을 보이는 반면, Adreno GPU는 수천 개의 ALU를 바탕으로 막대한 프로그래밍 가능 부동소수점(FP32, FP16) 연산 능력과 높은 메모리 대역폭을 제공한다. 이러한 특성 덕분에 복잡한 모델 레이어나 고정밀 연산이 필요한 AI 워크로드는 NPU보다 GPU에서 처리하는 것이 더 효율적일 수 있다.52

퀄컴은 ’Neural Processing SDK’와 같은 소프트웨어 스택을 통해 개발자가 AI 모델의 각 부분을 가장 적합한 프로세서(CPU, GPU, NPU)에 자동으로 할당하고 실행할 수 있도록 지원한다.54 이처럼 각 프로세서의 강점을 최대한 활용하는 이종 컴퓨팅 접근 방식은 단일 프로세서에 의존하는 것보다 훨씬 더 높은 성능과 효율을 달성할 수 있게 한다. 따라서 Adreno GPU의 가치는 게이밍 성능을 넘어, 온디바이스 AI 시대를 맞아 강력하고 유연한 병렬 컴퓨팅 유닛으로서의 역할로 확장되고 있다.

7.2 개발자 지원

강력한 하드웨어도 개발자들이 그 잠재력을 끌어낼 수 없다면 무용지물이다. 퀄컴은 개발자들이 아드레노 GPU의 성능을 최대한 활용하고 최적화할 수 있도록 다각적인 생태계를 구축하고 있다.

• 소프트웨어 개발 키트(SDK) 및 도구:

• Adreno GPU SDK: 개발자들이 VRS, FlexRender 등 아드레노의 고유 기능에 직접 접근하고, 렌더링 파이프라인을 하드웨어 수준에서 최적화할 수 있도록 돕는 라이브러리와 도구를 제공한다.55

• OpenGL ES 및 Vulkan 코드 샘플 프레임워크: GitHub를 통해 최신 그래픽 API를 활용하는 다양한 코드 샘플을 제공한다. 이는 개발자들이 아드레노 아키텍처에 최적화된 코드를 빠르게 학습하고, 자신의 프로젝트에 적용하여 프로토타입을 신속하게 개발할 수 있도록 돕는다.55

• Snapdragon Profiler: 렌더링 과정에서 발생하는 병목 현상을 프레임 단위로 심층 분석할 수 있는 강력한 성능 분석 도구다. 개발자들은 이를 통해 셰이더 연산 비용, GMEM 사용 효율, 메모리 대역폭 문제 등을 시각적으로 확인하고 성능을 개선할 수 있다.11

• AI 개발 생태계:

• Qualcomm Neural Processing SDK for AI: TensorFlow, PyTorch, ONNX 등 널리 사용되는 AI 프레임워크로 훈련된 모델을 스냅드래곤 플랫폼에 최적화된 DLC(Deep Learning Container) 형식으로 변환해주는 포괄적인 툴체인을 제공한다. 개발자들은 이 SDK를 통해 복잡한 변환 과정 없이 자신의 AI 모델을 Adreno GPU나 Hexagon NPU에서 효율적으로 실행할 수 있다.54

8. 미래 로드맵: 아드레노 800 시리즈와 그 너머

퀄컴은 모바일 시장에서의 성공에 안주하지 않고, PC, 자동차, XR 등 새로운 시장으로의 확장을 가속화하며 아드레노의 미래를 그리고 있다. 차세대 아드레노 아키텍처는 이러한 다각화 전략의 핵심이 될 것이다.

8.1 Adreno 830과 ‘슬라이스 GPU 아키텍처’

Snapdragon 8 Gen 4에 탑재될 것으로 예상되는 차세대 GPU, Adreno 830은 아키텍처에 근본적인 변화를 예고하고 있다. 가장 주목할 만한 특징은 새로운 **‘슬라이스 GPU 아키텍처(sliced GPU architecture)’**의 도입이다.50 이는 기존의 단일화된(monolithic) GPU 설계를 벗어나, GPU를 여러 개의 독립적인 ’슬라이스’로 구성하는 모듈식 설계 방식이다. 각 슬라이스는 자체적인 렌더링 파이프라인, 캐시, 메모리 컨트롤러 등을 가질 수 있다.

이러한 모듈식 접근 방식은 반도체 업계의 최신 트렌드인 칩렛(chiplet) 설계와 유사한 철학을 공유한다. 단일 거대 칩을 만드는 것보다 작고 표준화된 모듈을 만들어 조합하는 것이 설계 유연성, 생산 수율, 비용 효율성 측면에서 훨씬 유리하기 때문이다. 퀄컴은 이 슬라이스 아키텍처를 통해 GPU의 확장성을 극대화할 수 있다. 예를 들어, 모바일용으로는 적은 수의 슬라이스를 사용하고, 더 높은 성능이 요구되는 PC나 자동차용으로는 더 많은 슬라이스를 집적하여 라인업을 효율적으로 구성할 수 있다. 이는 단순히 성능을 높이는 것을 넘어, 다양한 시장의 요구에 민첩하게 대응하기 위한 아드레노의 근본적인 설계 철학 변화를 의미한다.

8.2 전략적 다각화

퀄컴은 스스로를 더 이상 모바일 통신 회사가 아닌 ‘지능형 커넥티드 엣지(Intelligent Connected Edge)’ 회사로 재정의하고 있다. 이는 스마트폰을 넘어 PC(Snapdragon X 시리즈), 자동차(Snapdragon Ride), IoT, XR 등 모든 것이 연결되고 지능화되는 미래를 주도하겠다는 비전이다.59 이 거대한 비전의 중심에 Adreno GPU가 있다.

• PC: Snapdragon X Elite를 시작으로 고성능, 저전력 윈도우 노트북 시장을 공략한다.

• 자동차: Snapdragon Ride 플랫폼을 통해 ADAS(첨단 운전자 보조 시스템)와 디지털 콕핏(디지털 계기판 및 인포테인먼트)을 위한 고성능 비주얼 컴퓨팅을 제공한다.60

• XR (확장 현실): VR/AR 헤드셋을 위한 고해상도, 저지연 렌더링을 담당하며 메타버스 시대의 핵심 기술을 선도한다.

8.3 미래 기술 전망

향후 아드레노는 AI와의 통합을 더욱 심화시킬 것이다. GPU와 NPU의 기능적 경계는 점차 모호해지고, 생성형 AI와 같은 새로운 워크로드를 하드웨어 수준에서 직접 가속하는 기능이 강화될 것이다. 또한, 차세대 그래픽 API와 레이 트레이싱, 메시 셰이딩과 같은 고급 렌더링 기술을 지속적으로 선도적으로 도입하며 데스크톱 GPU와의 기능적 격차를 꾸준히 줄여나갈 것으로 예상된다.

9. 결론: 종합적 평가

아드레노 GPU의 여정은 모바일 컴퓨팅의 역사 그 자체와 궤를 같이한다. ATI 이미지온의 그래픽 유산과 퀄컴의 독자적인 셰이더 기술이 결합된 하이브리드 DNA를 바탕으로, 모바일 환경의 혹독한 제약 조건에 최적화된 타일 기반 렌더링 아키텍처와 대용량 GMEM이라는 강력한 무기를 통해 성장했다. VLIW에서 스칼라 아키텍처로의 성공적인 전환, 그리고 VRS와 하드웨어 가속 레이 트레이싱과 같은 최신 기술의 발 빠른 도입은 아드레노를 모바일 그래픽 시장의 기술적 선두주자로 만들었다.

현재 아드레노는 Adreno 750을 통해 모바일 시장에서의 압도적인 리더십을 공고히 하는 동시에, Adreno X1을 통해 PC 시장이라는 거대하고 새로운 도전에 직면해 있다. 모바일에서 수십 년간 축적한 전력 효율성의 강점은 분명한 차별화 포인트지만, x86 에뮬레이션의 성능 한계와 아직 성숙하지 않은 드라이버 생태계는 반드시 극복해야 할 높은 장벽이다.

미래를 내다볼 때, 아드레노의 성공은 단순히 픽셀을 더 빨리 그리는 능력에만 달려 있지 않다. 차세대 ’슬라이스 아키텍처’와 같은 확장 가능한 설계를 바탕으로 PC, 자동차, XR 등 다각화된 시장의 각기 다른 요구에 얼마나 유연하고 효율적으로 대응할 수 있느냐가 성패를 가를 것이다. 아드레노는 이제 모바일 GPU라는 좁은 정의를 넘어, 온디바이스 AI 시대의 ’지능형 커넥티드 엣지’를 구동하는 핵심 이종 컴퓨팅 플랫폼으로 진화하고 있다. 그 도전적인 여정은 이제 막 새로운 장을 열었을 뿐이다.

10. 참고 자료

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4. Adreno - Coroflot, http://s3images.coroflot.com/user_files/individual_files/630075_f_lvUzAOXoI8diAIgnaFGwkhS.pdf
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