퀄컴, 아드레노 GPU에 AI 전용 코어 넣었다

퀄컴 테크놀로지스(Qualcomm Technologies)가 차세대 아드레노(Adreno) 그래픽처리장치(GPU)에 인공지능(AI) 연산 전용 코어를 처음 넣었다. 스마트폰 게임 그래픽을 처리하는 GPU 안에서 AI 렌더링을 직접 수행하도록 구조를 바꾼 것이 핵심이다.

퀄컴은 2일 회사 온큐 블로그에서 아드레노 뉴럴 퓨전(Adreno Neural Fusion)을 공개하고, 차세대 플래그십 플랫폼용 아드레노 GPU에 아드레노 매트릭스 코어와 18MB 아드레노 고성능 메모리(HPM)를 결합했다고 밝혔다. 아드레노 뉴럴 퓨전은 뉴럴 프로세싱, AI 슈퍼 레졸루션, 프레임 생성을 하나의 그래픽 파이프라인으로 묶는 렌더링 기술이다.

아드레노 매트릭스 코어는 GPU 안에서 AI 모델을 직접 실행하도록 설계된 전용 코어다. 퀄컴은 아드레노 계열 GPU에 이런 코어가 들어간 것은 이번이 처음이라고 설명했다.

기존 모바일 칩에서는 AI 작업이 신경망처리장치(NPU)나 중앙처리장치(CPU) 쪽에서 주로 처리됐다. 이번 구조는 뉴럴 워크로드를 그래픽 파이프라인 밖으로 보내지 않고, GPU 안에서 렌더링 관련 AI 작업을 처리하도록 설계된 점이 다르다.

18MB HPM은 GPU 가까이에 배치되는 전용 메모리다. 렌더링 타일, 프레임 버퍼, 컴퓨트 작업 데이터를 그래픽 서브시스템 안에 머물게 해 시스템 메모리 접근을 줄이는 역할을 한다.

데이터 이동이 줄면 지연시간과 전력 부담이 낮아진다. 퀄컴은 이 구조가 긴 게임 구동 시간과 효율 개선에 초점을 둔다고 밝혔다.

모바일 게임에서 업스케일링은 낮은 해상도 화면을 고해상도로 키우는 과정에서 잔상, 디테일 흔들림, 흐릿한 화면이 문제로 지적돼 왔다. 퀄컴은 아드레노 뉴럴 퓨전이 이런 손실을 줄이고 프레임 안정성과 세부 표현을 개선하도록 설계됐다고 설명했다.

프레임 생성은 실제로 그린 화면 사이에 추가 프레임을 만들어 체감 프레임률을 높이는 기술이다. 모바일 기기는 전력과 발열 제약이 커 데스크톱급 연산을 그대로 쓰기 어렵기 때문에, 전용 코어와 가까운 메모리 배치가 함께 작동해야 효과를 낼 수 있다.

개발 환경도 함께 제시됐다. 퀄컴은 아드레노 뉴럴 퓨전이 유니티(Unity)와 언리얼 엔진(Unreal Engine)에 통합됐다고 밝혔다.

게임 개발사는 별도 구현 부담을 줄이고 엔진 수준에서 AI 기반 렌더링 기능을 적용할 수 있다는 설명이다. 모바일 게임에서 화질과 전력 효율을 동시에 다루려면 하드웨어뿐 아니라 엔진 지원이 필요하다는 점에서 개발자 채택 여부가 관건이다.

이번 발표는 퀄컴이 온디바이스 AI 처리 범위를 넓히는 흐름과 맞닿아 있다. 본지는 앞서 퀄컴이 엣지 AI용 멀티미디어 SDK 2.0을 공개하고 CPU, GPU, NPU를 작업 성격에 따라 나눠 쓰는 구조를 제시했다고 보도했다.

서울에서 열린 드래곤윙 IoT 행사에서도 산업용 카메라와 로봇, 스마트홈 장비를 위한 온디바이스 AI 데모가 공개됐다. 스마트폰용 GPU의 AI 렌더링 강화도 단말 안에서 AI 연산을 더 많이 처리하려는 같은 방향의 기술 변화로 풀이된다.

GPU는 그래픽 연산을 처리하는 반도체지만, 병렬 계산 구조를 갖춰 AI 연산에도 활용돼 왔다. 다만 모바일에서는 배터리와 발열이 성능 지속 시간을 제한하는 만큼, 같은 프레임을 더 적은 전력으로 처리하는 설계가 중요하다.

퀄컴은 구체적인 GPU 성능 수치와 적용 게임 타이틀을 9월 22~24일 열리는 스냅드래곤 서밋에서 공개할 예정이다. 아드레노 매트릭스 코어와 HPM이 상용 스마트폰에서 화질, 전력, 발열에 어떤 차이를 만드는지는 행사 이후 공개될 제품과 게임 적용 사례에서 확인될 사안이다.