Arm이 밝힌 첫 AI 네이티브 모바일 GPU, Mali G2-Ultra NX의 실체와 한계

모바일 게임 이용자의 눈높이는 매년 올라가지만, 스마트폰은 전력·발열·메모리 대역폭이라는 물리적 벽에 묶여 있다. 데스크톱급 화질을 손안의 기기에서 구현하려는 개발자에게 이 제약은 늘 근본적인 숙제였다. Arm이 새로 공개한 Mali G2-Ultra NX GPU는 이 문제를 전통적인 래스터라이징 성능 향상만으로 풀지 않고, 신경망 가속기를 그래픽 파이프라인 안으로 끌어들이는 방향을 택했다는 점에서 눈여겨볼 만하다. Arm은 이 제품을 '첫 AI 네이티브 Mali GPU'라고 표현한다.

신경망 가속기를 파이프라인 안으로

핵심 설계 변화는 신경망 가속기를 셰이더 코어에 밀착 통합했다는 점이다. 별도 블록으로 두지 않고 그래픽·컴퓨트 작업과 나란히 신경망 워크로드를 돌리도록 만들었으며, GPU 메모리 시스템과 코히런트 캐시, 제어 구조를 재사용한다. 이렇게 하면 데이터 이동이 줄어 파이프라인 전반의 효율이 올라간다는 것이 Arm의 설명이다. 신경망 그래픽은 AI로 디테일을 복원하거나 중간 프레임을 생성하고 이미지를 다듬어 GPU 부하 자체를 낮추는 접근인데, 이를 주류 모바일 경험으로 끌어올리려면 아키텍처와 개발 생태계 양쪽의 깊은 통합이 필요하다. 지금까지 140억 개 이상 출하된 Mali GPU라는 규모가 이 통합을 밀어붙일 근거로 제시됐다.

효과를 보여주는 사례가 Arm과 Sumo Digital이 함께 만든 데모 Neural Dawn이다. NFRU와 NSSD를 실제 게임 파이프라인에 넣어, 네이티브 렌더링 대비 최대 4배 높은 성능 효율과 최대 70% 낮은 외부 메모리 트래픽을 냈다고 한다. 이 정도 여유가 확보되면 언리얼 엔진의 MegaLights 같은 고급 기법도 모바일에서 현실적인 선택지가 된다는 논리다. 다만 이 수치들은 '최대치'이자 데모 환경 기준이라는 점은 감안해서 읽어야 한다.

순수 성능도 함께 끌어올렸다

AI 가속만 강조한 것은 아니다. Mali G2-Ultra NX는 7세대 만에 가장 큰 명령어 세트 아키텍처 개편이라는 새 실행 엔진을 도입했고, warp당 레지스터를 최대 2배로 늘려 복잡한 장면을 더 효율적으로 처리한다. 이 구조 개선만으로 전 세대 대비 벤치마크 성능은 최대 24%, AI를 쓰지 않는 일반 게임 성능은 14% 높아졌다고 한다. 여기에 NFRU를 통한 신경망 가속을 더하면 최대 120FPS로 더 긴 세션을 유지할 수 있다는 설명이다. 즉 신경망 기술은 기존 렌더링을 대체하기보다 결합해 화질을 유지하면서 시스템 부하를 낮추는 방식으로 자리 잡는다.

레이 트레이싱도 3세대 하드웨어로 넘어갔다. 주요 레이 트레이싱 벤치마크에서 DRAM 트래픽을 최대 13% 낮춰 장면이 복잡해질수록 커지는 메모리 압박을 완화한다. 투명 지오메트리를 효율적으로 다루는 Opacity Micromaps 하드웨어 지원도 추가됐는데, 한 데모에서는 이 기술로 프레임레이트가 30% 오르고 레이 트레이싱 부하는 최대 70%까지 줄었다. 무성한 나뭇잎이나 겹겹의 직물처럼 그동안 모바일에서 비용이 컸던 요소를 좀 더 현실적으로 다룰 수 있게 되는 셈이다.

하드웨어보다 먼저 준비한 생태계

실무자 입장에서 더 중요한 대목은 소프트웨어 지원이다. 새 하드웨어는 익숙한 도구와 워크플로로 접근할 수 있어야 값어치를 한다. Arm은 하드웨어 출시 2년 전부터 Arm Neural Technology와 오픈 개발 키트를 통해 콘텐츠·툴·엔진 개발사에 선행 접근권을 제공했다. 텐센트 게임즈 산하 기술조직의 Magic Dawn, 유니티 차이나의 Tuanjie(투안지에) 엔진이 대표적으로 거론된다. 텐센트 게임즈의 기술 총괄 Nathan Chen은 Arena Breakout Infinite와 함께 NSSD 기술 데모를 공동 개발 중이라고 밝혔고, 유니티 차이나 CEO Junbo Zhang은 Tuanjie 엔진에 Arm Neural Technology를 네이티브로 통합했다고 전했다. 실제 게임 적용 사례로는 Where Winds Meet가 Messiah 엔진 통합을 통해 초기 도입작 중 하나가 될 것이라는 언급이 나왔다.

현재 배포되는 Arm Neural Graphics Development Kit에는 NSS와 NFRU, Vulkan용 머신러닝 확장, 언리얼 엔진을 포함한 주요 엔진 플러그인, 커스텀 엔진용 SDK, 그리고 프로파일링·최적화·학습·모델 최적화 도구가 담겼다. 스튜디오가 별도 연구 인프라를 구축하거나 기존 개발 방식을 바꾸지 않고도 실험에서 프로덕션으로 넘어갈 경로를 제공한다는 것이 요지다. Mali G2-Ultra NX는 Arm CSS for Mobile 2 플랫폼의 일부로, GPU 단독이 아니라 컴퓨트·메모리·소프트웨어·구현 최적화까지 묶어 시스템 차원에서 전력·발열 예산을 관리하도록 설계됐다.

종합하면 이번 발표의 방향성은 분명하다. 모바일 화질의 천장을 올리는 열쇠를 원시 연산 증대가 아니라 '필요한 만큼만 그리고 나머지는 AI로 복원한다'는 전환에서 찾겠다는 것이다. 다만 공개된 성능 수치가 대부분 최대치이자 자체 데모·벤치마크 기준이라는 점, 파트너 사례가 중국 생태계에 집중돼 있다는 점, 실제 상용 게임에서의 화질 저하나 지연 특성은 아직 검증 대상이라는 점은 도입을 검토하는 개발팀이 냉정하게 따져봐야 할 부분이다. 실질적인 가치는 이 하드웨어가 탑재된 기기와 상용작이 나온 뒤 프로파일링 도구로 직접 확인해야 드러날 것이다.