삼성전자가 2028년까지 인공지능(AI) 스마트폰의 비율이 전체 스마트폰 시장의 절반 이상을 차지할 것이라고 관측했다. 향후 회사가 온디바이스 AI 기기 출시는 물론 이에 맞는 고성능 반도체를 출시하기 위해 적극적으로 투자할 것이라는 시장 분석이 나온다.

28일 업계에 따르면 삼성전자 시스템LSI 사업부의 시장분석(MI)팀은 최근 서울 삼성동에서 열린 ‘2024 카운터포인트 세미나’에 참석해 이 같은 전망을 밝혔다.

서울경제신문이 입수한 이날 삼성의 발표 자료에 따르면 올해 1억 3500만 대에 불과했던 AI 스마트폰 시장 규모는 2028년이 되면 7억 700만 대로 늘어날 것으로 전망된다.

2027년에는 4억 7200만 대로 논(Non)-AI 스마트폰의 시장 규모(7억 6000만 대)를 넘어설 수 없지만 2028년부터 본격적으로 앞지를 것이라는 관측도 내놓았다. 삼성전자 측은 “2028년에는 프리미엄 스마트폰뿐만 아니라 하이·미들엔드급 스마트폰에도 AI가 적용되면서 확산 속도가 빨라질 것으로 전망된다”고 설명했다.

AI PC의 확장에 대한 분석 결과도 공개했다. 올해 세계 PC 시장의 규모는 2억 5400만 대 수준인데 이 중 40TOPS(초당 40조 회 연산) 이상을 연산할 수 있는 PC의 비중은 1%대인 300만 대에 불과했다. 하지만 2027년부터 시장 규모의 절반을 넘어서는 AI PC는 2029년이 되면 전체의 69%를 차지하는 1억 8700만 대를 기록할 것으로 예측된다. 2024~2029년 연평균 시장 규모의 성장률은 130%나 된다. LSI 사업부 MI팀은 “올해 퀄컴에서 45TOPS를 만족하는 AI용 중앙처리장치(CPU)가 나오고 2028년에는 250TOPS 수준을 만족하는 PC가 나올 것으로 예상된다”고 설명했다.

시스템LSI 사업부는 삼성전자 안에서 시스템반도체를 설계하는 업무를 담당하고 있다. 이 사업부가 온디바이스 AI의 잠재력을 인지하고 있는 점에 비춰봤을 때 향후 AI 시장에 대응하는 반도체 개발에 큰 투자를 집행할 것임을 짐작할 수 있다. 특히 LSI 사업부는 최근에 직면한 기술 로드맵 정체를 타개하기 위해 고성능 AI 칩 시장에 집중할 수밖에 없다. 이 사업부가 자체 개발한 3㎚(나노미터·10억분의 1m) 칩 ‘엑시노스 2500’은 내년 1월 출시될 삼성전자의 새로운 AI 폰 ‘갤럭시 S25’ 공급망에서 배제되면서 체면을 구겼다. 칩의 성능과 수율 부진으로 인한 가격경쟁력 등이 문제가 된 것으로 알려졌다.

사업부는 내후년 삼성전자 MX 사업부가 출시할 갤럭시 S26에 탑재하기 위한 2나노 칩 ‘태티스(코드명)’도 개발하고 있다. 내후년 한층 업그레이드될 AI를 지원하려면 칩에 내장된 뉴럴프로세싱유닛(NPU) 성능 역시 지금보다 더욱 개선돼야 한다는 게 업계 중론이다.

LSI 사업부는 올해 AI 전용 칩을 개발하기 위한 AI SoC팀을 운영하면서 시장 진입을 모색하고 있다. DS 부문뿐 아니라 다양한 조직에서 온디바이스 AI 시대에 대응하기 위한 칩 개발에 나서는 모습이다.

올해 삼성전자 SAIT(옛 종합기술원)는 미국 실리콘밸리에 AI 칩 설계와 관련한 연구 조직인 어드밴스드프로세서랩(APL)을 만들었다. AI 칩 업계에서 주목받는 차세대 설계자산(IP)인 리스크파이브(RISC-V)를 중점적으로 연구하는 것이 목적이다. 또 회사의 미국 연구개발(R&D) 거점인 삼성리서치아메리카(SRA)는 시스템온칩(SoC) 아키텍처 랩에서 확장현실(XR) 전용 칩을 개발하고 있다.