Faits :
A.
Par jugement du 6 juillet 2020, le Tribunal de police de la République et canton de Genève (Tribunal de police) a déclaré A._ coupable de rupture de ban (<ref-law>) pour la période du 12 janvier au 16 mars 2020, l'a acquitté de ce chef d'accusation pour la période du 17 mars au 31 mai 2020 et l'a condamné à une peine privative de liberté de neuf mois ainsi qu'aux frais de la procédure.
B.
Statuant sur appel de A._, la Chambre pénale d'appel et de révision de la Cour de justice genevoise l'a rejeté par arrêt du 28 octobre 2020 et a confirmé le jugement de première instance.
En substance, l'arrêt attaqué se fonde sur les faits suivants.
B.a. A._, ressortissant algérien né en 1989, séjourne sans autorisation en Suisse depuis 2010, où il n'a pas de domicile connu. Il fait l'objet d'une interdiction d'entrer sur le territoire, notifiée le 26 février 2016, valable jusqu'au 22 février 2021.
Le 23 mai 2018, le Tribunal de police a condamné A._ pour vol, entrée illégale, séjour illégal et contravention à l'<ref-law> à une peine privative de liberté de 120 jours ainsi qu'à une amende de 100 fr. et a ordonné son expulsion de Suisse pour une durée de cinq ans (<ref-law>).
L'Office cantonal de la population du canton de Genève l'a sommé de quitter le territoire suisse d'ici le 23 juillet 2018.
B.b. Étant néanmoins demeuré en Suisse, A._ a été condamné par le Ministère public, puis par le Tribunal de police, pour rupture de ban, les 5 août et 12 décembre 2018, à des peines privatives de liberté de respectivement 180 jours et neuf mois.
Il a été libéré le 11 janvier 2020.
B.c. Le 31 mai 2020, A._ a été interpellé à Thônex par les gardes-frontières, auxquels il a déclaré n'avoir jamais quitté la Suisse.
C.
A._ forme un recours au Tribunal fédéral contre l'arrêt cantonal du 28 octobre 2020 et conclut, avec suite de dépens, à ce qu'il soit condamné à une peine pécuniaire de 0 jour-amende fixé à 10 fr. le jour, à ce que sa libération immédiate soit ordonnée et à la condamnation du canton de Genève à lui payer la somme de 200 fr. par jour de détention illicite subi depuis le 31 mai 2020. Il sollicite en outre le bénéfice de l'assistance judiciaire.
D.
Invités à se déterminer sur le recours, la cour cantonale s'est référée aux considérants de son arrêt en formulant des observations, cependant que le Ministère public ne s'est pas déterminé dans le délai fixé. A._ a répliqué par courrier du 22 février 2021.

Considérant en droit :
1.
Le recourant ne remet pas en cause sa condamnation du chef de rupture de ban (<ref-law>). Il reproche toutefois à la cour cantonale d'avoir violé le droit fédéral et international en lui infligeant une peine privative de liberté alors qu'aucune mesure en vue de son renvoi effectif n'a été prise.
1.1. A teneur de l'<ref-law>, celui qui aura contrevenu à une décision d'expulsion du territoire de la Confédération ou d'un canton prononcée par une autorité compétente sera puni d'une peine privative de liberté de trois ans au plus ou d'une peine pécuniaire.
Les art. 66aet 66a bis CP régissent l'expulsion pénale (respectivement obligatoire ou facultative) du ressortissant étranger condamné pour un crime ou un délit (cf. notamment catalogue d'infractions de l'<ref-law>).
La rupture de ban suppose la réunion de trois conditions : une décision d'expulsion, la transgression de celle-ci et l'intention. L'infraction est consommée si l'auteur reste en Suisse après l'entrée en force de la décision, alors qu'il a le devoir de partir ou s'il y entre pendant la durée de validité de l'expulsion (arrêts 6B_1191/2019 du 4 décembre 2019 consid. 5.1; 6B_559/2008 du 12 septembre 2008 consid. 2.2; ATF 70 IV 174, qui conserve sa pertinence pour les étrangers expulsés). La rupture de ban est un délit continu qui est réalisé aussi longtemps que dure le séjour illicite (<ref-ruling> consid. 3.2 p. 9; <ref-ruling> consid. 1b p. 188; arrêt 6B_559/2008 du 12 septembre 2008 consid. 2.2).
Le délit ne peut être commis que par un ressortissant étranger (respectivement un apatride; MARCO MIGNOLI, in StGB Annotierter Kommentar, 2020, n° 2 ad <ref-law>; FREYTAG/BÜRGIN, in Basler Kommentar, Strafrecht II, 4e éd. 2019, n° 15 ad <ref-law>; TRECHSEL/ VEST, in Schweizerisches Strafgesetzbuch, Praxiskommentar, 3e éd. 2018, n° 2 ad <ref-law>; DONATSCH/THOMMEN/WOHLERS, Strafrecht IV, Delikte gegen die Allgemeinheit, 5e éd. 2017, p. 418 s.; BERNARD CORBOZ, Les infractions en droit suisse, vol. II, 3e éd. 2010, n° 4 ad <ref-law>).
L'art. 115 al. 1 let. a et b de la loi fédérale sur les étrangers et l'intégration (LEI; RS 142.20), qui réprime de manière générale le fait d'entrer ou de résider en Suisse illégalement, revêt un caractère subsidiaire par rapport à la rupture de ban, qui sanctionne la transgression d'une décision d'expulsion, judiciaire ou administrative, par le fait d'entrer ou de rester en Suisse au mépris d'une telle décision (ATF <ref-ruling> consid 5b p. 191; <ref-ruling> consid. 1 p. 245 s.; arrêt 6B_11/2009 du 31 mars 2009 consid. 4.1 concernant l'ancien droit des étrangers [art. 23 al. 1 par. 4 LSEE; RO 49 279]). L'<ref-law> n'est ainsi applicable qu'à celui qui contrevient à une expulsion, ce qui n'est notamment pas le cas si l'auteur a fait l'objet d'un refoulement, d'un renvoi, d'une interdiction d'entrée ou du non-renouvellement d'une autorisation de séjour. A défaut de contrevenir à une expulsion, c'est l'art. 115 LEI qui s'applique (en lien avec l'ancien droit: ATF <ref-ruling> consid. 1 p. 246; arrêt 6B_11/2009 du 31 mars 2009 consid. 4.1; cf. CORBOZ, op. cit., nos 20 et 32 ad <ref-law>). Il est admis en doctrine que le comportement réprimé par l'art. 115 al. 1 (let. a et b) LEI consistant à entrer ou rester en Suisse en violation d'une règle administrative est identique à celui réprimé par l'<ref-law> (AUDE BICHOVSKY, in Commentaire romand, Code pénal II, 2017, n° 12 ad <ref-law>; CORBOZ, op. cit., n° 20 ad <ref-law>; cf. GAËLLE SAUTHIER, in Code annoté de droit des migrations, vol. II: Loi sur les étrangers [LEtr], 2017, p. 1308 en lien avec l'art. 115 LEI). Ainsi, celui qui commet une rupture de ban en demeurant en Suisse malgré une décision d'expulsion, réalise également les éléments constitutifs du séjour illégal au sens de l'art. 115 al. 1 let. b LEI, disposition qui a un caractère subsidiaire par rapport à l'<ref-law> (cf. MIGNOLI, op. cit., n° 9 ad <ref-law>; BICHOVSKY, op. cit., n° 26 ad <ref-law>; CORBOZ, op. cit., n° 32 ad <ref-law>; cf. sous l'ancien droit: ATF <ref-ruling> consid. 5b p. 191).
1.2. La Directive 2008/115/CE du Parlement européen et du Conseil du 16 septembre 2008 relative aux normes et procédures communes applicables dans les États membres au retour des ressortissants de pays tiers en séjour irrégulier (ci-après: Directive 2008/115; Directive sur le retour) a été reprise par la Suisse, par arrêté fédéral du 18 juin 2010 (Arrêté fédéral portant approbation et mise en oeuvre de l'échange de notes entre la Suisse et la Communauté européenne concernant la reprise de la Directive CE 2008/115/CE sur le retour; RS 0.362.380.042; JO L 348 du 24 décembre 2008 p. 98; RO 2010 5925). La LEI (intitulée, jusqu'au 31 décembre 2018, loi fédérale sur les étrangers [LEtr]; RO 2017 6521) a été adaptée en conséquence (cf. arrêts 6B_1365/2019 du 11 mars 2020 consid. 2.3.3; <ref-ruling> consid. 1.8.1 p. 260).
Les juridictions suisses doivent faire leur possible pour mettre en oeuvre la jurisprudence européenne relative à cette directive (<ref-ruling> consid. 2.1 p. 266).
La Directive 2008/115 pose le principe de la priorité des mesures de refoulement sur le prononcé d'une peine privative de liberté du ressortissant d'un pays tiers qui est en séjour illégal (cf. <ref-ruling> consid. 1.4.3 p. 254, consid. 1.5 p. 256 et consid. 1.9 p. 261; arrêt 6B_1365/2019 du 11 mars 2020 consid. 2.3.1 et 2.3.4). Un tel genre de peine ne peut entrer en ligne de compte que lorsque toutes les mesures raisonnables pour l'exécution de la décision de retour ont été entreprises (cf. art. 6, 7, 8, 15 et 16 de la Directive 2008/115; <ref-ruling> consid. 1.9 p. 260).
1.3. Compte tenu des objectifs visés par la Directive 2008/115 (notamment fixer des règles communes applicables au retour et à l'éloignement des ressortissants d'États tiers en séjour irrégulier), le Tribunal fédéral a considéré que le non-respect d'une interdiction de pénétrer dans une région déterminée, prononcée en lien avec la mise en oeuvre du renvoi ou de l'expulsion (art. 119 al. 1 cum art. 74 al. 1 let. b et c LEI [anciennement LEtr]), ne pouvait faire l'objet d'une peine privative de liberté que si les mesures en vue du refoulement ont été prises conformément à la directive (cf. <ref-ruling> consid. 2.6.2 p. 269).
Le Tribunal fédéral a toutefois jugé que la Directive sur le retour ne s'opposait pas à la condamnation à une peine privative de liberté pour non-respect d'une interdiction de pénétrer dans une région déterminée, prononcée en raison du comportement de l'intéressé troublant ou menaçant la sécurité et l'ordre publics (art. 119 al. 1 cum art. 74 al. 1 let. a LEI [anciennement LEtr]) commis en concours avec un séjour illégal, indépendamment des mesures mises en oeuvre pour le renvoi effectif de l'intéressé (<ref-ruling> consid. 2 et 3; cf. arrêts 6B_1189/2015 du 13 octobre 2016 consid. 2.1 et 6B_320/2013 du 29 août 2013 consid. 3; cf. également ANDREAS ZÜND, in Kommentar Migrationsrecht, 5e éd. 2019, n° 12 ad art. 115 LEI et n° 2 ad art. 119 LEI). Cette approche a été suivie dans d'autres cas de séjour illégal commis en concours avec le non-respect d'une interdiction de périmètre fondée sur l'art. 74 al. 1 let. a LEI (art. 115 al. 1 let. b cum 119 al. 1 LEI [anciennement LEtr]; arrêts 6B_912/2017 du 4 octobre 2017 consid. 1.2; 6B_1078/2016 du 29 août 2017 consid. 2) ou avec l'exercice d'une activité lucrative sans autorisation (art. 115 al. 1 let. b cum 115 al. 1 let. c LEI [anciennement LEtr]; arrêts 6B_118/2017 du 14 juillet 2017 consid. 4.4; 6B_196/2012 du 24 janvier 2013 consid. 2.2).
1.4. Selon la Cour de justice de l'Union européenne (ci-après: CJUE), la Directive sur le retour s'oppose à l'emprisonnement d'un ressortissant étranger en séjour irrégulier pour la seule raison qu'il continue de se trouver de manière irrégulière sur le territoire de l'État après qu'un ordre de quitter le territoire national lui a été notifié et que le délai imparti dans cet ordre a expiré. Selon la CJUE, une telle peine risque de compromettre la réalisation de l'objectif poursuivi par ladite directive, à savoir l'instauration d'une politique efficace d'éloignement et de rapatriement des ressortissants de pays tiers en séjour irrégulier, notamment parce que le fait de condamner quelqu'un à une peine d'emprisonnement relativement longue a nécessairement pour conséquence de retarder l'exécution de la décision de retour prise à son encontre. Selon la jurisprudence européenne, une peine d'emprisonnement pour séjour illégal ne peut être infligée à un ressortissant étranger que si la procédure administrative de renvoi a été menée à son terme sans succès et que le ressortissant étranger demeure sur le territoire sans motif justifié de non-retour (cf. arrêts CJUE du 7 juin 2016 C-47/15 Affum, points 52 ss, 62 ss et 93; du 6 décembre 2011 C-329/11 Achughbabian, Rec. 2011 I-12709 points 36 ss, 46 ss, 50; du 28 avril 2011 C-61/11 El Dridi, Rec. 2011 I-3017 points 52 ss, 58 ss, 62).
Dans une affaire récente, la CJUE a traité de la conformité d'une disposition pénale nationale incriminant le "séjour irrégulier qualifié", avec la Directive 2008/115 (arrêt CJUE du 17 septembre 2020 C-806/18 JZ). La disposition examinée (art. 197 du Code pénal néerlandais) prévoit en substance que le ressortissant étranger qui séjourne sur le territoire national alors qu'il sait ou a des raisons sérieuses de croire qu'il a été déclaré indésirable ou qu'il a fait l'objet d'une interdiction d'entrée en application de la loi sur les étrangers (cf. art. 66 a par. 7 de la loi néerlandaise sur les étrangers) est puni d'une peine d'emprisonnement d'une durée maximale de six mois. La CJUE a rappelé que la Directive 2008/115 n'exclut pas l'application de dispositions pénales, réglant, dans le respect des principes de la directive et de son objectif, la situation dans laquelle les mesures coercitives n'ont pas permis de parvenir à l'éloignement d'un ressortissant d'un pays tiers en séjour irrégulier. Par conséquent, cette directive ne s'oppose pas à une réglementation nationale permettant l'emprisonnement d'un ressortissant d'un pays tiers auquel la procédure de retour établie par ladite directive a été appliquéeet qui séjourne irrégulièrement sur le territoire de l'État membre concerné sans motif justifié (arrêt CJUE du 17 septembre 2020 C-806/18 JZ, points 28 et 38 en lien avec l'arrêt C-329/11 précité). Sur la base de cette considération, la CJUE a jugé qu'il était loisible aux États membres de prévoir une telle peine à l'égard de ceux, parmi ces ressortissants, qui par exemple ont des antécédents pénaux ou représentent un danger pour l'ordre public ou la sécurité nationale (arrêt CJUE du 17 septembre 2020 C-806/18 JZ, point 38).
1.5. En l'espèce, la cour cantonale a relevé que la rupture de ban est une infraction contre l'autorité publique qui ne ressortit pas à la législation sur les étrangers, ni ne se borne à sanctionner un séjour irrégulier, mais réprime l'irrespect d'une mesure d'expulsion, elle-même prononcée en raison de la commission de crimes ou délits (art. 66aet 66a bis CP). Se fondant sur l'arrêt publié aux <ref-ruling>, la cour cantonale a considéré que le recourant ne pouvait pas se prévaloir de la Directive sur le retour, dès lors qu'il était condamné pour un autre délit que le séjour illégal. Elle a estimé que le prononcé d'une peine privative de liberté ne violait pas le droit international.
1.6. Si la rupture de ban est un délit contre l'autorité publique (cf. notamment: TRECHSEL/VEST, op. cit., n° 1 ad <ref-law>; BICHOVSKY, op. cit., n° 2 ad <ref-law>; CORBOZ, op. cit., n° 1 ad <ref-law>), le comportement appréhendé est - hormis la transgression intentionnelle d'une décision d'expulsion - identique à celui du séjour illégal et ne peut être commis que par un étranger (art. 115 al. 1 let. b LEI; cf. supra consid. 1.1 in fine). Le ressortissant étranger séjourne ainsi de manière irrégulière sur le territoire suisse après qu'un ordre de quitter le territoire national lui a été notifié.
Or l'<ref-law> présente les mêmes caractéristiques que la disposition pénale néerlandaise examinée dans le cadre de l'arrêt de la CJUE précité (arrêt CJUE du 17 septembre 2020 C-806/18 JZ; cf. supra consid. 1.4 in fine). Ainsi, l'interdiction d'entrée prévue par le droit néerlandais, notamment lorsque le ressortissant étranger est condamné en raison d'une infraction pour laquelle il encourt une peine d'emprisonnement de trois ans ou plus (art. 66 a par. 7 let. a de la loi néerlandaise sur les étrangers), s'apparente à l'expulsion pénale prévue en droit suisse (art. 66aet 66a bis CP).
La jurisprudence constante de la CJUE, selon laquelle la Directive 2008/115 s'oppose à l'emprisonnement d'un ressortissant étranger au seul motif qu'il séjourne irrégulièrement sur le territoire malgré un ordre de le quitter, vise précisément ce cas de figure. Dans pareille situation, une peine privative de liberté ne peut être infligée que si toutes les mesures raisonnables ont été entreprises en vue de l'éloignement, respectivement si celui-ci a échoué en raison du comportement de l'intéressé (cf. supra consid. 1.2 et 1.4).
Aussi, la jurisprudence européenne précitée, dont il ressort que l'emprisonnement ne peut entrer en ligne de compte que lorsque la procédure de retour établie par la directive a été appliquée, doit être transposée au cas d'espèce.
1.7. L'arrêt entrepris ne fait mention d'aucune mesure qui aurait été prise à l'encontre du recourant pour mettre en oeuvre son renvoi, respectivement son expulsion. Il n'est pas davantage fait état d'un comportement oppositionnel du recourant qui en aurait empêché l'exécution. Il ressort de l'arrêt entrepris que seule une sommation de quitter le territoire suisse d'ici le 23 juillet 2018 a été communiquée au recourant. Or, quand bien même l'Algérie ne collabore pas avec la Suisse en matière de vols spéciaux, cela ne dispense pas les autorités administratives de toute démarche en vue du renvoi de l'intéressé (arrêt 6B_106/2016 du 7 décembre 2016 consid. 1.4 et arrêts cités).
Aussi, faute de mise en oeuvre de mesures de renvoi ou d'échec de celles-ci, la cour cantonale ne pouvait condamner le recourant à une peine privative de liberté pour avoir séjourné illégalement en Suisse malgré une décision d'expulsion, sans violer les principes dégagés par la jurisprudence européenne et fédérale relative à la Directive 2008/115.
La cour cantonale ne saurait fonder la peine privative de liberté malgré le défaut de mesures en vue du renvoi du recourant sur l'arrêt publié aux <ref-ruling>. La violation d'une interdiction de périmètre (art. 119 al. 1 LEI) prononcée en vertu de l'art. 74 al. 1 let. a LEI a pour but de maintenir l'intéressé éloigné d'une région déterminée, en particulier d'un lieu de trafic de drogue (ZÜND, op. cit., n° 2 ad art. 119 LEI). En revanche, lorsqu'une interdiction de périmètre est prononcée en lien avec la mise en oeuvre du renvoi ou de l'expulsion (cf. art. 74 al. 1 let. b LEI), son non-respect s'apparente à la transgression d'une décision d'expulsion au sens de l'<ref-law>. Or, dans ce cas de figure, la Directive sur le retour s'oppose à une condamnation à une peine privative de liberté, en l'absence de mesures prises en vue du renvoi ou de l'expulsion (cf. <ref-ruling> consid. 2.6.2 p. 269).
Contrairement à ce que relève la cour cantonale dans ses déterminations, les considérants qui précèdent n'empêchent pas systématiquement le juge pénal de prononcer une peine privative de liberté en cas de rupture de ban comme le prévoit l'<ref-law>, mais cela implique que les mesures nécessaires ont été mises en oeuvre pour exécuter le renvoi.
2.
Au vu de ce qui précède, le recours doit être admis, l'arrêt entrepris annulé et la cause renvoyée à la cour cantonale pour qu'elle fixe une peine compatible avec la jurisprudence exposée supra (cf. notamment <ref-ruling>; <ref-ruling>; arrêt 6B_559/2008 du 12 septembre 2008 consid. 2.2 s'agissant du délit continu) et qu'elle se prononce sur les prétentions du recourant relatives à l'indemnisation de sa détention. Il lui appartiendra de s'assurer de la libération du recourant pour le cas où il serait encore détenu dans le cadre de la présente cause pour l'infraction de rupture de ban (cf. arrêts 6B_981/2019 du 12 novembre 2020 consid. 6; 1B_407/2013 du 16 décembre 2013 consid. 2; 6B_135/2012 du 18 avril 2012 consid. 1.6).
3.
Le recourant, qui obtient gain de cause, n'a pas à supporter de frais judiciaires (<ref-law>). Il a droit à des pleins dépens à la charge du canton de Genève, ce qui rend sans objet sa demande d'assistance judiciaire (<ref-law>).

Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce :
1.
Le recours est admis, l'arrêt entrepris annulé et la cause renvoyée à la cour cantonale pour nouvelle décision.
2.
Il n'est pas perçu de frais judiciaires.
3.
Le canton de Genève versera au mandataire du recourant une indemnité de 3'000 fr. à titre de dépens pour la procédure devant le Tribunal fédéral.
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 10 mars 2021
Au nom de la Cour de droit pénal
du Tribunal fédéral suisse
La Présidente : Jacquemoud-Rossari
La Greffière : Klinke