Faits :
A.
Par jugement du 29 février 2016, le Tribunal de police de Genève a reconnu X._ coupable du chef d'entrée illégale (art. 115 al. 1 let. a de la loi fédérale du 16 décembre 2005 sur les étrangers, [LEtr; RS 142.20]) et l'a exempté de toute peine.
B.
Par arrêt du 4 août 2016, la Cour de justice de la République et canton de Genève, Chambre pénale d'appel et de révision, a partiellement admis l'appel formé par le Ministère public contre le jugement de première instance. Elle a condamné X._ à une peine pécuniaire de 10 jours-amende à 10 fr. l'unité, sous déduction de la détention subie, avec sursis pendant trois ans. Pour le surplus, elle a confirmé le jugement entrepris.
Il est reproché en substance à X._, d'origine guinéenne, d'être entré en Suisse, à Genève, le 13 août 2015, démuni de papiers d'identité.
C.
X._ forme un recours en matière pénale auprès du Tribunal fédéral contre l'arrêt cantonal et conclut, avec suite de frais et dépens, à sa réforme en ce sens qu'il est acquitté du chef d'entrée illégale. Subsidiairement, il conclut à l'annulation de l'arrêt et au renvoi de la cause à la cour cantonale. Il requiert en outre le bénéfice de l'assistance judiciaire.
Considérant en droit :
1. Le recourant ne conteste pas avoir réalisé les conditions de l'art. 115 al. 1 let. a LEtr. Il s'en prend toutefois à sa condamnation du chef d'entrée illégale et y voit une violation des art. 21 de la loi du 26 juin 1998 sur l'asile (LAsi; RS 142.31) et de l'art. 31 de la Convention relative au statut des réfugiés (CR; RS 0.142.30).
1.1.
1.1.1. La LAsi règle l'octroi de l'asile et le statut des réfugiés en Suisse et la protection provisoire accordée en Suisse à ceux qui en ont besoin ainsi que leur retour dans leur pays d'origine ou de la provenance ou dans un Etat tiers (art. 1 LAsi). Les art. 18 ss LAsi règlent la procédure de demande d'asile. L'art. 21 LAsi prévoit que les autorités compétentes assignent en règle générale les personnes qui demandent l'asile à la frontière, ou après avoir été interceptées près de la frontière en cas d'entrée illégale, ou encore en Suisse, à un centre d'enregistrement et de procédure.
1.1.2. Selon l'art. 31 ch. 1 CR, les Etats contractants n'appliqueront pas de sanctions pénales, du fait de leur entrée ou de leur séjour irréguliers, aux réfugiés qui, arrivant directement du territoire où leur vie ou leur liberté était menacée au sens prévu par l'article premier, entrent ou se trouvent sur leur territoire sans autorisation, sous la réserve qu'ils se présentent sans délai aux autorités et leur exposent des raisons reconnues valables de leur entrée ou présence irrégulières.
L'entrée en Suisse d'une personne est ainsi justifiée au sens de la CR si les quatre conditions suivantes sont réalisées. Elle bénéficie du statut de réfugié, elle expose des raisons valables de son entrée, elle arrive directement d'un territoire où sa vie ou sa liberté est menacée et elle se présente sans délai aux autorités (ATF 132 IV 29 consid. 3.3 p. 35).
1.2. Selon l'état de fait retenu par la cour cantonale qui lie le Tribunal fédéral faute de grief d'arbitraire (art. 105 al. 1 LTF), le recourant se reposait lorsqu'il a été interpellé. Il a alors indiqué aux gendarmes être arrivé en train, depuis Paris, le jour même. Il comptait " peut-être " déposer une demande d'asile en Suisse. Il ne souhaitait pas retourner dans son pays d'origine, où vivait sa famille, avec laquelle il n'entretenait plus de contact. Interrogé par le Ministère public 15 jours après son interpellation, le recourant a déclaré avoir quitté la Guinée en bateau et " atterri "en Espagne. Il s'était rendu en France en voiture, puis avait pris le train pour Genève. Il n'avait pas déposé de demande d'asile mais en avait l'intention.
Il ressort de l'état de fait retenu que les conditions offrant la protection de l'art. 31 ch. 1 CR ne sont pas réalisées. D'une part, aucun élément ne permet de qualifier le recourant de réfugié (art. 3 LAsi; cf. ATF 112 IV 115 consid. 4a p. 119 ss sur la compétence du juge pénal pour statuer préjudiciellement sur la question de la qualité de réfugié du prévenu). Il n'expose d'ailleurs d'aucune manière dans quelle mesure il devrait être reconnu comme tel. Par ailleurs, compte tenu de ses propres déclarations, il n'apparaît pas que le recourant serait arrivé directement d'un territoire où sa vie ou sa liberté était menacée (sur cette notion, cf. ATF 132 IV 29 consid. 3.3 p. 35 et l'arrêt cité). En outre, il n'a pas donné de raisons reconnues valables justifiant son entrée irrégulière. Pour le surplus, le recourant ne remet pas en cause le fait qu'il se reposait lors de son interpellation et qu'il n'avait qu'une vague intention de déposer une demande d'asile (cf. arrêt entrepris consid. B.c.b p. 3 et 2.3 p. 7). Cela étant, le recourant ne démontre pas s'être présenté sans délai aux autorités, étant rappelé qu'un examen concret des circonstances d'espèce est de mise pour déterminer la réalisation de cette condition. En ce sens, l'art. 21 LAsi, relatif à la procédure de demande d'asile, ne lui est d'aucun secours.
Au vu de ce qui précède, le recourant ne saurait rien déduire en sa faveur des art. 31 CR et 21 LAsi pour s'opposer à sa condamnation du chef d'entrée illégale, respectivement, pour obtenir une exemption de peine.
2.
Le recourant invoque la Directive relative aux normes et procédures communes applicables dans les États membres au retour des ressortissants de pays tiers en séjour irrégulier (Directive 2008/115/CE; ci-après: Directive sur le retour) et fait grief à la cour cantonale de ne pas avoir examiné les autres conditions d'exemption de peine, notamment au sens de l'art. 52 CP.
2.1. Les premiers juges ont exempté le recourant de toute peine en application de la Directive sur le retour (en référence à l'arrêt 6B_1172/2014 du 23 novembre 2015; cf. jugement de première instance consid. 2). La cour cantonale a considéré que la Directive sur le retour n'était pas pertinente pour l'infraction d'entrée illégale, contrairement à celle de séjour illégal.
2.2. Dans un arrêt récent, le Tribunal fédéral a jugé que le prononcé d'une peine pécuniaire pour un séjour illégal n'était pas incompatible avec la Directive sur le retour, pour autant qu'elle n'entrave pas la procédure d'éloignement (arrêt 6B_274/2016 du 15 mai 2017 consid. 1.9, destiné à la publication). S'agissant de l'infraction d'entrée illégale (art. 115 al. 1 let. a LEtr), le Tribunal fédéral a considéré qu'elle était soustraite de l'application de la Directive (arrêt 1B_162/2015 du 1er juillet 2015 consid. 2.3). En tout état, c'est en vain que le recourant, condamné à une peine pécuniaire, l'invoque pour justifier un acquittement, respectivement une exemption de peine.
2.3. Le recourant ne saurait être suivi en tant qu'il évoque un défaut de motivation quant au refus de l'exemption de peine (cf. art. 50 CP). La cour cantonale a indiqué les dispositions légales pertinentes et justifié le prononcé de la peine pécuniaire avec sursis, sur plusieurs pages. Il n'apparaît pas que la culpabilité du recourant et les conséquences de son acte sont peu importantes par rapport à d'autres actes qui tombent sous le coup de l'art. 115 al. 1 let. a LEtr. Le recourant ne le prétend d'ailleurs pas. Dans ces circonstances, l'on ne saurait reprocher à la cour cantonale de ne pas avoir examiné les conditions de l'exemption de peine au sens de l'art. 52 CP.
Pour le surplus, le recourant ne conteste pas la peine infligée, laquelle n'apparaît pas excessivement sévère et demeure dans le cadre légal de l'art. 115 LEtr.
3.
Le recours doit être rejeté. Les conclusions sont dénuées de chance de succès. La demande d'assistance judiciaire est rejetée (art. 64 al. 1 LTF a contrario). Le recourant supportera les frais de justice dont la quotité tiendra compte de sa situation financière (art. 65 al. 2 et art. 66 al. 1 LTF).
Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce :
1.
Le recours est rejeté.
2.
La demande d'assistance judiciaire est rejetée.
3.
Les frais judiciaires, arrêtés à 1200 fr., sont mis à la charge du recourant.
4.
Le présent arrêt est communiqué aux parties et à la Cour de justice de la République et canton de Genève, Chambre pénale d'appel et de révision.
Lausanne, le 19 juillet 2017
Au nom de la Cour de droit pénal
du Tribunal fédéral suisse
Le Président : Denys
La Greffière : Klinke