인텔이 지난 CES 발표회에서 새로운 명사, SDP를 들고 나왔습니다. Y 시리즈 모바일 프로세서의 TDP는 10~13W지만 SDP는 7W라고 설명했거든요. 하지만 이 SDP에 대해서 지금 의견이 분분합니다.

1. SDP가 가져온 풍파

지난 1, 2년 동안 인텔은 더 이상 CPU의 성능을 강조하지 않고, 오히려 CPU의 전력 사용량을 중시해 왔습니다. 특히 아이비브릿지부터 시작해서, 데스크탑 쿼드코어 CPU의 TDP가 95W에서 77W로 줄어들었고, 모바일 버전 프로세서는 고급형 버전이 45W이긴 하지만 저전력 버전은 17W에서 15W로 떨어졌습니다. 인텔의 목표는 프로세서의 전력 사용량을 10W 이내로 낮추는 것입니다.

인텔은 이렇게 CPU의 저전력 설계를 중시하고 있는데, 그 원인은 몇 가지가 있습니다. 우선 AMD가 경쟁 상대가 되지 못한다는 것입니다. 성능에선 인텔에게 심하게 뒤지고 제조 공정은 더더욱 그렇습니다. 인텔 프로세서의 성능을 과시할 것도 없어요. 두번째는 현재 인텔이 ARM 진영에 의해 큰 압박을 받는다는 것입니다. 스마트폰과 태블릿의 발전이 노트북과 데스크탑 시장을 위협할 정도입니다. 이것은 인텔이 진출하지 못했든 부분이지요. 하지만 ARM 프로세서는 저전력을 내세워 해당 시장을 장악하고 있으며, 심지어는 앞으로 64비트 ARM 프로세서로 서버 시장에 진출할 것이라 하니, 이렇게 되면 인텔의 영역과 정면으로 충돌하게 됩니다. 세번째는 인텔의 울트라북입니다. 이 개념은 나온지 2년이 됐지만 아직까진 인텔의 요구에 완벽하게 맞춘 제품이 많지 않았습니다. 설계도 그렇고 전력 사용량과 배터리 유지 등이 울트라북에서 해결해야 할 점으로 여전히 남아 있습니다.

따라서 비록 AMD의 추격은 없다고 해도, 인텔은 큰 위협을 맞이하고 있는 것입니다. 전력 사용량을 낮추라는 압박이 크거든요. 마침 인텔은 세계 최강의 반도체 생산 공정을 가지고 있으며, 특히 작년에 양산에 성공한 22나노 3D 트랜지스터 공정은 누설 전류를 낮추고 저전압 작동 등 장점이 매우 명확합니다. 인텔은 이것을 목표로 잡았습니다.

그래서 나온 것이 바로 7W의 전력만 사용한다는 Y 시리즈 프로세서입니다. 아이비브릿지 기반의 초저전력 모바일 프로세서로 전력 사용량은 아톰 D 시리즈의 10~13W보다도 더 낮습니다. 같은 시기에 발표한 테그라 4보다는 더 먹겠지만요

7W 전력 사용량의 Y 시리즈가 바발표된 이후. The Verge(http://www.theverge.com/2013/1/9/3856050/intel-candid-explains-misleading-7w-ivy-bridge-marketing)에서는 이 프로세서의 전력 사용량은 7W가 아니며 이것은 단지 마케팅 도구라고 설명했습니다. 왜냐면 TDP는 여전히 10~13W이며 인텔이 말한 7W는 TDP가 아닌 SDP이기 때문이라는군요. 프랑스의 Hardware.fr(http://www.hardware.fr/focus/78/ivy-bridge-7-watts-quelques-details-sdp.html)이나 독일의 Computerbase(http://www.computerbase.de/news/2013-01/intel-stellt-ivy-bridge-mit-7-watt-sdp-13-watt-tdp-vor/)에서도 인텔 SDP에 대한 논쟁을 시작했고, INQ(http://www.theinquirer.net/inquirer/news/2236657/intel-says-chip-vendors-tdp-figures-are-not-comparable)에서도 보도를 시작하면서 인텔이 어쩔 수 없이 반응을 보이게 만들었습니다.

누가 맞고 누가 틀린지를 판단하기 전에, 우선 프로세서의 TDP, SDP에 담겨져 있는 뜻을 알고, 그 배경을 이해해야만 인텔의 새 모바일 프로세서가 어떤 점이 달라진 것인지, 아니면 단지 마케팅의 승리인 것인지를 알 수 있겠지요?

2. SDP는 도대체 무엇인가

먼저 사람 짜증나게 하는 단어들부터 정리해 봅시다.

TDP: Thermal Design Power 열 설계 전력

GDP가 뭔지는 알고 계시겠죠. 맨날 뉴스에 나오는 거니까. TDP는 뉴스에 맨날 나오는 건 아니지만 그래도 하드웨어에 관심이 좀 있다 싶은 분들이라면 익숙한 단어일 것입니다. 이것은 프로세서가 최고 부하에 도달했을 때 방출하는 발열량을 가리키며, 단위는 와트 W 입니다. 여기까지는 위키백과의 해석이었으며, 인텔의 공식 정의도 이와 비슷합니다. CPU가 극단적인 상황에서 내는 발열량이라구요.

TDP는 CPU의 발열과 직접적인 상관이 있지만, 물리학적으로 봤을 때 전력 사용량과도 관련이 있습니다. 95W TDP라는 의미는 이 CPU 쿨러가 1초에 95줄의 열량을 처리할 수 있어야 한다는 소리고, 이것은 이 만큼의 발열을 처리하지 못했을 경우 열이 CPU에 쌓여 CPU를 손상시킬 수 있다는 이야기가 됩니다.

TDP는 엄격히 말하자면 CPU 전력 사용량의 등급이 될 수 없습니다. 왜냐하면 이건 쿨러 설계를 위해 나온 것이니까요. 하지만 이 단위과 전력 사용량의 단위와 같은데다가, 이 지표가 어느 정도는 CPU의 전력 사용량이 높고 낮음을 반영하고 있기 때문에, 많은 사람들이 TDP를 CPU의 전력 사용량인 것처럼 이야기합니다.

TDP를 측정할 때는 CPU의 모든 코어가 풀 스피드로 작동하는 상태에서 테스트 최대 온도(일반적으로는 TJ105도, CPU 칩의 온도입니다), 코어 전압(VDD), NB 전압(VDDNB), IO 전압(VDDIO), VLDT, VDDA 등의 내부 회로 전압을 가장 높게 합니다.

인텔은 줄곧 사용자들에게 TDP가 CPU의 최대 전력 사용량이 아니라고 했습니다. CPU의 전력 사용량은 일반적으로 TDP보다 낮거든요.

ixbt에서 테스트한 코어 i7-3770K의 전력 사용량 비교. TDP는 77W인데 린팩에서 CPU 최대 전력 사용량은 72.3W가 나왔습니다.

여기서 말한 CPU 이야기입니다. AMD의 CPU 관련 해석은 인텔의 이야기와 비슷합니다. 그러나 GPU에서 NVIDIA가 TDP에 대해 설명하는 건 좀 다릅니다. 그건 그래픽카드의 TDP 테스트 부분에서 이미 이야기한 적이 있지요. ()

SDP의 등장: Scenario Design Power 상황 설계 전력

기술의 발전에 따라 TDP는 계속해서 줄어들고 있지만 그래도 부족합니다. Y 시리즈 모바일 프로세서에서 인텔이 제기한 SDP라는 개념은 프로세서의 전력 사용량 표지를 한번 더 크게 낮춘 단위입니다.

SDP가 등장한 이유는 일상 사용에서 더 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위해서입니다. SDP는 CPU가 일반 사용에서 생기는 부하를 설정해, 'CPU가 가벼운 부하를 받아 작동할 때의 전력 사용량'을 가리킵니다. TDP처럼 쿨링과 관련된 것이 아니라, 순수하게 전력 사용량을 따진 것이지요. 덕분에 SDP는 TDP보다 숫자가 많이 줄었고, 이것 때문에 논쟁이 벌어지기 시작했습니다.

코어 i3-3229를 예로 들어봅시다. '정상' TDP는 13W인데 SDP는 '고작' 7W에 불과합니다. 여러분. 인텔이 글자 하나만 바꿔서 전력 사용량을 절반으로 떨어트리는 마법을 부렸어요! 이 얼마나 신기합니까?

SDP의 개념은 사람을 참 헷갈리게 합니다. 왜냐면 인텔이 그 개념에 대해 확실하게 설명하질 않았거든요. SDP가 CPU에서 쓰게 되는 새로운 단위임을 설명하는 동영상에서도 '가벼운 부하를 돌렸을 때 전력 사용량'이라고만 했지 어떤 애플리케이션을 썼는지, 어떤 상황을 잡아서 테스트한 것인지는 말하지 않았습니다. TDP가 CPU의 전력 사용량이 아니라고 설명했지만 SDP가 CPU의 쿨링하고는 직접적인 상관이 없다는 것도 설명이 필요합니다.

SDP라는 말은 평균 전력 사용량, 혹은 실제 전력 사용량이라는 말에는 가까이 다가간 것 같지만, 인텔은 과거를 돌이켜 볼 필요가 있습니다. 예전에 AMD가 ACP-평균 전력 사용량-이라는 개념을 가지고 왔을 때, 인텔의 반응은 심드렁했거든요.

추억 속의 ACP: AMD가 제시한 평균 CPU 전력 사용량

AMD의 ACP는 Average CPU Power, 평균 CPU 전력입니다. 일찌기 이스탄불 6코어 옵테론 프로세서가 나왔을 때, AMD는 TDP가 자사의 6코어 프로세서를 제대로 나타내지 못한다 여기고 ACP라는 개념을 가지고 왔습니다.

CPU 테스트를 할 때, AMD는 서버용 애플리케이션 테스트에서 5개 상황을 가정해 서버 CPU의 실제 전력 사용량을 테스트했습니다. 테스트에 사용한 애플리케이션은 TPC Benchmark-C, SPECcPU2006, SPECjbb2005, Stream입니다. 이들 테스트는 부동소수점 성능이나 정수 성능, 혹은 자바와 웹 애플리케이션에 편중되어 있어서, 이들을 합치면 CPU의 평균 전력 사용량을 알 수 있습니다.

그 밖에 AMD는 ACP를 측정할 때 쓰는 CPU가 특별히 고른 것이며, 발열이 제일 강한 걸로만 골랐고, 서버의 실제 사용 환경을 반영한 것이기 때문에 테스트 온도도 70도로 꽤 높은 편이라고 강조했습니다.

위 표는 ACP가 실제로 어떤지를 잘 보여줍니다. TDP 137W인 이스탄불 프로세서는 ACP가 105W밖에 안됩니다. 다른 프로세서도 TDP보다는 ACP가 더 낮습니다.

AMD는 자신들의 테스트 결과가 실제 사용에 잘 맞기 때문에 ACP가 새로운 표준이 되길 희망했지만, 인텔은 심드렁했습니다. 인텔은 ACP의 사용을 반대했을 뿐만 아니라 TDP와 ACP의 비교글을 써서 AMD의 ACP가 틀린 표준이라 주장했습니다. ACP는 서버의 메모리, I/O, 하드디스크 등을 반영하지 못하며, 열 설계 부분에서는 ACP가 완전히 쓸데 없기 때문에 쿨러 설계에는 도움이 안 된다는 말이었지요.

인텔의 태도는 AMD의 ACP에 동의할 수 없다. 이걸 줄곧 유지해 왔습니다. 게다가 AMD의 테스트 방법이 자세하지 않았고 하나의 통일된 표준을 만들어 내지 못했기 때문에 결국 TDP를 대체하는 데는 실패했습니다.

SDP: 스마트한 진실?

그럼 다시 SDP로 돌아와 봅시다. 만약 SDP가 일종의 CPU 전력 사용량 측정법이라면 별 문제가 없겠지만, SDP라는 말에는 한 가지 치명적인 문제가 포함되어 있습니다. 그건 SDP를 측정할 때 CPU 클럭이 매우 낮다는 것입니다.

7W SDP인 Y 시리즈를 예로 들면, 그 중 코어 i7-3689Y의 클럭은 1.5GHz고 TDP는 13W입니다. 최고 클럭은 터보 부스트에서 2.6GHz지요. 하지만 SDP 7W일 때의 기본 작동 클럭은 800MHz에 불과하며(터보 부스트는 여전히 2.6GHz긴 하지만) 이것은 SDP가 낮게 나올 수밖에 없는 원인이 됩니다. 인텔이 클럭과 전압을 낮춰 전력 사용량을 줄였을 뿐이라는 이야기지요.

인텔 쪽의 설명은 이렇습니다. 저전력 CPU에서 클럭을 낮춰 전력 사용량을 줄이는 것은 흔한 일이며, 집에서 쓰지 않는 전등을 끄는 것과 마찬가지라구요. 그리고 저클럭과 고클럭의 전환 속도도 매우 빠르기 때문에 일반 사용에 전혀 지장을 주지 않는다네요. 하지만 인텔이 이렇게 해서 만들어낸 7W SDP 프로세서는 그리 긴 시간동안 고클럭으로 작동하지 ㅇ낳습니다. 따라서 긴 시간동안 게임을 한다거나 렌더링을 한다거나 할 때는 SDP하고 맞지 않겠지요.

그 밖에 TDP라는 단위는 CPU에 다양한 빡센 작업을 돌렸을 때 CPU 작동을 보장하기도 합니다. 그러나 SDP 테스트에서 쓰는 작업들은 매우 제한된 것들이지요. 비록 이것이 CPU의 실제 사용 상황과 비슷하다 하더라도 사용자 입장에서 썩 달가운 건 아닙니다. 어찌보면 SDP가 TDP보다 더 심하게 오해를 불러올지도 모릅니다.