2012년의 모바일 프로세서 시장에서, 애플, 퀄컴, 삼성은 범상치 않은 모습을 보였습니다. 텍사스 인스트루먼트처럼 시장에서 물러난 회사도 있었고, 화웨이처럼 갑작스래 등장한 강자도 있었습니다. 인텔과 NVIDIA 같은 실력파도 빼놓을 수 없지요.

 

이런 회사들이 경쟁 중인 모바일 시장은 매우 혼란스럽기 그지 없습니다. 그러니까 어떤 회사가 있고 뭘 무기로 삼았으며 그 외에 알아둬야 할 점은 뭐가 있는지 정리해 볼 필요가 있겠지요?

 

 

1. 애플

 

이 글을 처음 쓸 때만 하더라도 애플이 제일 앞에 있진 않았습니다. 하지만 안드로이드 진영은 어떻게 해서든 아이폰과 아이패드를 이기기 위해 혈안이 되어 있으며, 애플의 특허 소송은 여기저기 안 깔린 곳이 없습니다. 그러니 애플에 대해서 제일 먼저 말하고자 합니다.

 

애플 아이폰, 아이폰 3G, 아이폰 3GS의 초기 모델 3개는 모두 APL00xx 시리즈 프로세서를 썼습니다. 정식 명칭 같은 것도 없었어요. 2008년에 애플은 ARM 라이센스를 정식으로 받았는데, 이때쯤부터 마이크로 프로세서 관련 인원들을 뽑아 자사 칩을 준비하기 시작합니다.

 

최초의 A 시리즈 프로세서인 A4는 2010년에 나온 아이폰 4와 아이패드에 사용됐습니다. 다만 이것은 애플이 처음으로 개발한 ARM 프로세서는 아닙니다. 실제로는 애플과 ARM이 깊은 관계를 가지고 있지요. 심지어는 ARM이 막 발족되어 ARM 프로세서를 개발했을 때, ARM의 홈페이지에는 "(ARM은) Acorn과 애플 컴퓨터의 협조 없이도 독립적으로 새로운 마이크로 프로세서 표준을 제정한다"라는 말이 있었습니다.

 

애플의 초기 기술 파트너는 Acorn과 VLSI가 있습니다. 사실 VLSI는 처음으로 ARM 아키텍처 라이센스를 받은 회사이며 ARM에 투자를 한 기업이기도 합니다. 이런 복잡 미묘한 관계가 얽히고 섥혀서 애플은 ARM 아키텍처 프로세서를 골랐습니다. 여기에 대해서 말하자면 정말 긴 글이 필요한데, 그건 여기서 별로 중요하지 않습니다.

 

A4부터 애플은 자사 프로세서의 영역을 아이폰, 아이패드, 아이팟 등으로 넓히게 되고, A5, A5X, A6, A6X 등의 여러 세대를 거쳤습니다. 여기서는 2012년에도 출시중인 몇 가지 프로세서 중에서, 아이폰 5에 탑재된 A6과 아이패드 4에 쓰인 A6X를 보도록 하겠습니다.

 

 

A6: 애플 A 시리즈 프로세서의 전환점

 

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애플은 A6 프로세서를 발표했을 때, CPU 성능이 두배, 그래픽 성능은 두배지만, 코어 크기는 22% 줄었다고 했습니다.

 

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A6 프로세서의 스펙 비교

 

A6의 CPU 성능이 두배가 된 것은 두가지 부분에서 비롯된 것입니다. 하나는 A6의 최고 클럭이 1.3GHz까지 높아졌다는 것입니다. 그 전까지 아이폰 4와 4S의 클럭은 모두 800Mhz 정도였지요. 63%가 높아진 것입니다. 또 아키텍처가 달라졌다는 점도 있습니다. A5는 32나노 공정이고 듀얼코어 Cortex-A9 아키텍처를 씁니다. A6의 성능 향상은 애플이 쿼드코어 아키텍처를 쓴 게 아닌가 의심하게 만들었지만, A6은 여전히 듀얼코어고 아키텍처도 Cortex-A9입니다. Cortex-A15가 아니라요. 다만 퀄컴 Krait 아키텍처와 비슷하게 애플이 A6 프로세서에 직접 개발한 명령어 셋트를 넣었을 것입니다.

 

그래픽 코어 부분에서 A5는 2개의 PowerVR 543 코어를 내장해, 총 8개의 SIMD 어레이가 있습니다. 최고 클럭은 250Mhz지요. A6에 들어간 GPU도 역시 PowerVR 543입니다. 하지만 총 3개의 그래픽 코어가 있어 12개의 SIMD 어레이를 구성합니다. 클럭은 266MHz. 여기에 GPU 성능을 강화해 GL벤치마크에선 A5의 두배나 그 이상의 성능을 내게 됐습니다.

 

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프로세서 코어의 크기 비교

 

A6은 삼성의 32나노 HKMG 공정을 쓰며 코어 크기는 97제곱mm입니다. A5 프로세서는 한 번의 공정 업그레이드가 있었는데, 45나노 공정은 코어 크기가 122제곱mm, 32나노 HGMG 공정은 71제곱mm입니다. 두 코어의 크기를 비교하면 20.4%가 줄어든 셈입니다.

 

 

A6X. 제일 강력한 ARM 프로세서

 

애플은 일 년에 한 번 새 제품을 내놓는다는 기록을 2012년에 깼습니다. 뉴 아이패드가 상반기에 나왔는데, 7월에 아이패드 4가 나왔으니까요. 두 제품에서 제일 두드러지는 변화는 뉴 아이패드의 A5X 프로세서가 A6X가 됐다는 것, 스크린은 LG, 그리고 라이트닝 포트입니다.

 

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A6X 역시 32나노 HKMG 공정을 씁니다. 코어 크기가 제법 컸던 A5X가 165제곱mm인데 A6X는 그보다 더 커진 123제곱mm가 됐습니다. 전력 사용량과 발열은 개선됐구요.

 

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A6X의 상세 스펙

  

A6X는 여전히 2개의 Swift 아키텍처 CPU 코어를 씁니다. 하지만 GPU 부분은 강화됐지요. A5X의 PowerVR 543 코어 4개는 PowerVR 554 코어 4개로 강화됐는데, SIMD가 32개로 늘어나면서 이론 성능이 배로 됐습니다.

 

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칩의 구조도

 

 

평가와 전망

 

애플은 사용자의 체험을 중시하는 회사로 알려져 있으며 하드웨어 스펙을 강화하는 것도 게을리하지 않았습니다. A4 이후 각 세대의 제품들은 프로세서 성능에 있어 경쟁 상대보다 1~2년 앞섰습니다. 아이폰 4S가 다른 제품보다 앞선 건 말할 것도 없고, 괴물 프로세서를 쓴 아이폰 5와 아이패드 4도 있지요.

 

애플의 차세대 프로세서는 A7입니다. TSMC 28나노 공정을 쓸 것이라는 소문도 있고 그렇지 않을 것이란 소문도 있고, 삼성과 사이가 별로지만 삼성 부품은 계속 쓸 거라는 이야기도 있고 복잡하네요. 아직 확실하게 말하기 힘드니 일단은 두고 봅시다.

 

A7 프로세서는 애플 버전의 틱-톡에서 틱에 해당합니다. 즉 공정 업그레이드지요. 현재 A6/A6X에서 성능이 제법 향상됐으니, 아키텍처가 다시 바뀔 것 같진 않습니다. 지금 코어 크기도 너무 크구요. 그래서 제조 공정을 업그레이드해 코어 크기를 줄이고, 제조 원가를 낮추며, 발열과 전력 사용량을 개선하지 싶습니다.

 

 

2. 퀄컴

 

애플을 빼면 모바일 프로세서 업계의 실력자는 퀄컴이 있습니다. 퀄컴은 ARM 라이센스를 받은 수많은 회사 중에서도 독특한 위치에 있는데, ARM 명령어 설계를 기반으로 해서 자신들이 직접 프로세서 아키텍처를 설계하기 때문입니다. 그래서 퀄컴의 프로세서는 Cortex-A9나 Cortex-A15에 속하지 않고, 코드네임도 따로 된 것을 씁니다.

 

퀄컴의 주력 제품은 스냅드래곤 S4 시리즈였습니다. 2011년에 나온 Krait 아키텍처를 사용해, 다양한 시장에 따라 S4 플레이, S4 플러스, S4 프로, S4 프라임으로 나눠집니다.

 

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퀄컴 스냅드래곤 S4의 분류

 

 

MSM8960. 고급형 듀얼코어

 

스냅드래곤 S4 패밀리 중 제일 먼저 나온 것이 MSM8960입니다. 듀얼코어 Krait 코어, 클럭 1.5GHz, 최고 1.7GHz, Adreno 225 GPU, 통합 쉐이더 아키텍처, 1080p 디코더 지원. 여기에 듀얼채널 LPDDR2 500MHz, 2억 화소 카메라 지원(어디까지나 이 정도 화소를 처리할 수 있다는 거지, 지금 2억 화소짜리 카메라가 있다는 소리가 아닙니다...라고 써놓고 보니 0 하나가 더 쳐진 걸지도요), 베이스밴드를 내장해 거의 대부분의 네트워크-WCDMA, TD-SDMA, LTED를 지원합니다.

 

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퀄컴 MSM8960 프로세서

 

베이스밴드에 따라 MSM8960은 MSM8260A와 MSM8660A의 파생 제품이 있습니다. 스펙은 같지만 네트워크 지원은 다르다는 게 특징입니다.

 

MSM8960이 막 나왔을 때 성능은 매우 강했고, 심지어 당시의 일부 쿼드코어 프로세서까지 굴복시킬 정도였습니다. 이 프로세서를 쓴 기기의 수는 적지 않은데, 몇가지 열거해 보자면 노키아 루미아 920, HTC 윈도우 폰 8X, HTC 원 XL, 소니 엑스페리아 GX/SX/V, LG 옵티머스 LTE 2 등이 있습니다.

 

비록 마이크로소프트의 윈도우 폰과 블랙베리 BB10 스마트폰이 모두 이 듀얼코어 프로세서를 쓰긴 하지만, 쿼드코어의 인기가 갈수록 높아지고 있는 지금, 제일 주목받는 프로세서는 다른 제품입니다.

 

 

APQ8064. 얼떨결에 제일 주목받는 프로세서가 되버리다

 

APQ8064가 얼떨결에 제일 주목받는 프로세서가 됐다고 말한 이유는 이 프로세서가 스냅드래곤 S4 프로 시리즈에 속하며, 원래 스마트폰이 아니라 태블릿을 공략하기 위해 나온 제품이었기 때문입니다. 그래서 베이스밴드 기능이 없지요. 하지만 2012년에 불어닥친 프로세서 경쟁 때문에 APQ8064는 주목을 받게 됐습니다.

 

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APQ8064는 쿼드코어 뿐만 아니라 GPU 설계도 강화됐습니다.

 

APQ8064 프로세서는 720p 쿼드코어 시장 뿐만 아니라, 얼마 전의 5인치 1080p 플래그쉽 핸드폰까지 장악했습니다. LG 옵티머스 G, 넥서스 4, Xiaomi 2, ZTE 누비아 Z5, 소니 엑스페리아 ZL/Z, HTC 버터플라이 등의 인기 제품들이 모두 이 프로세서를 썼습니다.

 

MSM8960과 비교해서 APQ8064는 여전히 Krait 아키텍처를 쓰지만 쿼드코어로 업그레이드 됐습니다. 클럭은 1.5GHz, 단일 코어의 최고 클럭은 1.7GHz까지. 내장된 GPU 코어는 Adreno 320으로 업그레이드됐고 OpenGL ES 3.0을 지원해 GPGPU 가속이 가능합니다. 성능은 이전 세대 제품의 3~4배.

 

이 두개 제품 외에 저가형 제품을 봅시다. 퀄컴이 미디어텍과 경쟁하기 위해 나온 것으로 구체적인 모델명은 스냅드래곤 S4 플레이 시리즈의 듀얼코어 MSM8225, MSM8625, 쿼드코어 MSM822Q, MSM8625Q입니다.

 

 

스냅드래곤 S4 플레이의 4개 제품. Cortex-A5 아키텍처가 미디어텍을 이길 수 있을까?

 

비록 이들 제품은 스냅드래곤 S4 시리즈에 속하긴 하지만, 아키텍처나 제조 공정으로 따지면 다른 3개 시리즈와 큰 차이가 있습니다. 스냅드래곤 S4 시리즈는 모두 45나노 공정을 씁니다. 다른 스냅드래곤 S4 시리즈는 28나노 공정을 쓰죠. 그리고 스냅드래곤 S4 플레이 프로세서의 아키텍처는 Cortex-A5입니다. 다른 시리즈는 모두 Krait 아키텍처로 Cortex-A9와 Cortex-A15라고 보면 됩니다. 그리고 GPS 칩이 별도 장착되어 있고(7세대 vs 8세대), 블루투스(3.0 vs 4.0), WiFi(외장 vs 내장) 등 여러 부분에서 스펙이 줄었습니다.

 

그 중 쿼드코어 MSM8225Q를 예로 들면 480x854 해상도를 지원하고, CPU 코어 클럭은 1.2GHz, Cortex-A5 아키텍처입니다. Adreno 203 GPU 코어를 내장(이전 세대인 MSM8225, MSM8625는 Adreno 230 GPU 코어), 720p 디코딩, 삼각형 생성률은 49M/s, 픽셀 필레이트는 294M/s, WCDMA를 지원합니다.

 

MSM8225Q의 경쟁 상대는 미디어텍의 MTK6588 쿼드코어입니다. 나중에 설명하겠지만 스펙을 미리 간단하게 설명하면 클럭은 1.0~1.2GHz, 쿼드코어 Cortex-A7 아키텍처, PowerVR 544 GPU, 삼각형 생성률은 55M/s, 픽셀 필레이트는 1600M/s, 1080p 디코딩 지원, WiFi와 블루투스 4.0, 8세대 GPS 내장, WCDMA+TD-SDMA 듀얼심 지원.

 

스펙만 놓고 보면 퀄컴 MSM8225Q가 뛰어난 점이 없습니다. 퀄컴이 가격을 후려치지 않으면 미디어텍과 저가형 시장에서 경쟁하긴 매우 어려울 것입니다.

 

 

스냅드래곤 600/800, 차세대 플래그쉽 쿼드코어

 

스냅드래곤 S4 시리즈가 나온지 1년여의 시간이 지났고, 그 성능은 여전히 강하지만, Cortex-A15 아키텍처의 쿼드코어 프로세서가 나오면서 퀄컴은 여기에 맞서기 위해 차세대 스냅드래곤 프로세서, 스냅드래곤 600과 스냅드래곤 800을 내놓게 됩니다.

 

스냅드래곤 600은 제조 공정이 여전히 TSMC 28나노 HPL 저전력 공정입니다. 하지만 스냅드래곤 800은 제조 공정이 28나노 HPM으로 업그레이드되면서 HKMG 공정을 씁니다. 성능에 최적화한 것이지요. 새로운 스냅드래곤은 Kriat 아키텍처를 여전히 사용하지만 여러 기술 발전이 이루어집니다. 그래서 새 아키텍처를 Krait 300, Krait 400으로 구분해 부릅니다.

 

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스냅드래곤 600은 쿼드코어 Krait 300 코어를 씁니다. 클럭은 1.9GHz, 내장 GPU 코어는 Adreno 320, 메모리는 LPDDR3 지원, 기존 제품보다 40% 높은 성능이라고 하는데, 이건 출시 전 이야기고 지금 스냅드래곤 600을 쓴 제품들이 여럿 나왔으니 성능은 더 말할 필요가 없겠지요.

 

스냅드래곤 800 시리즈의 발전은 더욱 눈에 띕니다. 4개의 Krait 400 아키텍처, HPM 공정 최적화로 클럭을 2.3GHz까지 사용할 수 있습니다. 또 Krait 300 아키텍처에 포함되지 않는 독자적인 기술 발전도 있습니다. 예를 들면 메모리 포트 개선, 더 낮은 레이턴시, L2 캐시 속도 향상 등입니다.

 

그 외에 스냅드래곤 800에 내장된 GPU는 Adreno 330으로 업그레이드됐습니다. 성능은 Adreno 320보다 50% 향상됐고, 내장된 베이스밴드는 퀄컴의 3세대인 MDM9x25 시리즈입니다. 150Mbps의 4G LTE를 지원하지요.

 

 

결론

 

퀄컴은 역사가 길고 유명한 제품들이 많습니다. 작년 4분기의 영업 수익이 60.2억 달러, 판매량은 1.82억 개에 달했으니 스마트폰 프로세서 시장에서 퀄컴과 비교할 회사는 없습니다.

 

더욱 중요한 것은 퀄컴은 대부분의 CDMA 특허를 갖고 있다는 것입니다. 베이스밴드 제품 시장에서 주도적인 위치를 차지하고 있고, 이것이 프로세서 시장의 확대에 그대로 이어지고 있습니다.

 

퀄컴은 2013년에도 고급형 제품을 위해 뛰어난 선택을 제공할 것입니다. APQ8064에 이어서 스냅드래곤 600 시리즈가 나왔고, 올해 하반기에는 스냅드래곤 800 시리즈를 탑재한 제품이 나올 예정이니까요.

 

 

3. 삼성

 

퀄컴이 이쪽 시장에서 지배적인 위치를 차지하고 있다고는 하나, 삼성을 무시할 순 없습니다. 거대한 삼성 제국의 규모는 퀄컴보다 훨씬 더 크며, 모바일 프로세서는 삼성의 극히 일부일 뿐입니다.

 

삼성 전자의 프로세서는 엑시노스 시리즈라 부릅니다. 그렇게 부르기 전에는 S5L, S3C, S5P(허밍버드) 등의 프로세서가 있었지요. 애플의 구형 아이폰에 쓰인 SoC는 모두 삼성에서 만든 것이며, 2010년 이후 아이폰 4부터 애플은 A4 프로세서를 쓰기 시작했습니다. 여전히 생산은 삼성이 했지만.

 

삼성이 ARM 프로세서 진영에 가입한 역사는 매우 깁니다. 하지만 혹평도 많이 받았지요. 예를 들어 삼성 프로세서는 호환성이 떨어진다 최적화가 부족한다 등등. 이런 비평은 허밍버드가 되서야 많이 나아졌습니다. 2010년부터 삼성 엑시노스의 GPU는 ARM의 mali 시리즈를 쓰게 됐는데, 이 덕분에 호환성과 최적화가 크게 개선됐습니다. 삼성의 호환성과 최적화를 간접적으로 알 수 있는 대목이라면 사이노겐 모드 등의 롬 개조 커뮤니티에서 삼성 제품이 항상 빠지 않는다는 것이 있겠네요.

 

2012년에 삼성은 듀얼코어에서 쿼드코어로 바꾸기 시작합니다. 아키텍처도 Cortex-A9에서 Cortex-A15로 바꾸고, 제조 공정은 45나노에서 32나노 HKMG로 바꿉니다. 그러면서 상당한 인기 모델이 나오게 됐지요.

 

 

듀얼코어 엑시노스 4210/4212

 

이 두 프로세서는 사실 2011년에 나온 제품입니다. 모두 듀얼코어 Cortex-A9 아키텍처로, 4210은 45나노 공정이며 1.2GHz와 1.4GHz의 두가지 버전이 있습니다. 클럭이 낮은 건 갤럭시 S 2, 높은 건 갤럭시 노트와 갤럭시 탭에 썼습니다. 공정이 떨어지다보니 Mali-400MP4의 GPU 클럭은 266Mhz밖에 안 됩니다.

 

이후에 삼성은 32나노 HKMG 공정으로 업그레이드한 엑시노스 4212를 내놓습니다. CPU 클럭은 1.2~1.5GHz, GPU 클럭은 533Mhz로 상승했습니다. 덕분에 성능도 높아졌지요. 이를 사용한 주요 제품은 중국 Meizu의 MX 듀얼코어 버전이 있습니다.

 

 

쿼드코어 엑시노스 4412

 

이 쿼드코어 Cortex-A9 아키텍처 프로세서는 현재 삼성의 고급형 제품에 들어가는 주력 프로세서입니다. 32나노 HKMG 공정을 쓰며 CPU 클럭에 따라 두개 버전으로 나뉩니다. 1.4GHz 짜리는 Mali-400 MP4 GPU를 탑재하며 GPU 클럭은 400MHz, 갤럭시 S3, 레노버 K860, Meizu MX 쿼드코어 버전에 썼습니다.

 

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갤럭시 노트 2와 Meizu MX2는 1.6GHz 버전의 엑시노스 4412 프로세서를 썼습니다.

 

1.6GHz 버전은 Mali-400MP4의 클럭이 533MHz로 높아졌습니다. 갤럭시 노트 2에 썼고 중국 Meizu의 MX2 일부 모델에도 썼습니다.

 

 

엑시노스 5. 최초의 Cortex-A15 아키텍처 프로세서

 

삼성은 Cortex-A15 아키텍처를 처음으로 발표한 회사고, A15 프로세서를 처음으로 판매한 곳이기도 합니다. 엑시노스 5 시리즈 중 5250은 구글이 넥서스 10 태블릿에 탑재했는데, 해상도가 2560x1600으로 높으니 프로세서 성능도 강해야만 했습니다.

 

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엑시소느 5는 세계 최초의 듀얼코어 Cortex-A15 아키텍처 프로세서입니다.

 

엑시노스 5250은 32나노 HKMG 공정으로 제조하고, 듀얼코어 Cortex-A15 아키텍처, 클럭 1.7GHz, ARM Mali-T604 GPU 코어를 씁니다. 그래픽 클럭은 533Mhz. 전체적으로 봤을 때 성능이 상당히 좋습지만 Cortex-A15 아키텍처의 단점도 지니고 있습니다. 전력 사용량이 높다는 것 말이지요. 그래서 Cortex-A15 아키텍처 프로세서를 쓴 태블릿은 있어도 스마트폰은 없습니다.

 

 

2013년. 엑시노스 5 옥타

 

갤럭시 S4가 나오기 전에, 이 스마트폰이 어떤 프로세서를 쓸 것인지를 두고 말들이 많았습니다. 원래는 28나노 공정의 쿼드코어 Cortex-A15 프로세서를 쓸 것이라는 의견이 많았지만, 삼성이 8코어 엑시노스 5 옥타를 발표하자 분위기는 달라졌습니다.

 

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엑시노스 5 옥타는 최초의 8코어 ARM 프로세서로, 그 중 4코어는 Cortex-A15 아키텍처며 클럭은 1.8GHz입니다. 나머지 4코어는 Cortex-A7 아키텍처에 클럭은 1.2GHz입니다. 두 코어의 명령어 셋트는 완전히 호환되며, 전자는 고성능 연산이 필요할 때, 후자는 높은 성능이 크게 필요하지 않을 때 작동해 전력 사용량을 줄입니다.

 

엑시노스 5 옥타는 ARM의 big.LITTLE 아키텍처를 씁니다. A15와 A7 코어 사이에 작업 전환을 할 수 있어 성능과 전력 사용량을 개선했습니다. 하지만 이런 설계는 여러 논란거리를 불러 일으키기도 했지요. 기술적으로 보면 엑시노스 5 옥타는 분명 8코어 프로세서지만, 한번에 작동되는 코어의 수는 4개 뿐이나 8코어 프로세서라고 부르기가 좀 애매합니다.

 

그 밖에, 엑시노스 5 옥타의 GPU는 지금까지 쓰던 Mali-400MP4를 버리고 PowerVR 544MP3 트리플코어 GPU 아키텍처로 바꿨습니다. 클럭은 533Mhz로 상승, 아이패드 3와 아이폰 5를 넘어 아이패드 4에 가까운 성능을 보여줍니다.

 

 

총평

 

퀄컴과 비교했을 때, 삼성의 프로세서는 스펙이 아주 뛰어나진 않습니다(엑시노스 5 옥타만 빼고). 초기에는 영향력이 퀄컴과 같은 수준이라 말할 수 없었지만, 삼성은 웨이퍼 공장을 갖고 있고 대리 생산을 맡기지 않습니다. 또 세계 최대 핸드폰 제조사이기도 하지요. 덕분에 삼성은 최근 들어 핸드폰 시장의 성장과 함께 모바일 프로세서 부분에서도 큰 성장을 이루었습니다. 엑시노스는 이 부분의 선구자적인 위치에 서 있지요.

 

지금 삼성은 세계 최대의 핸드폰 제조사고, 2013년엔 새 아키텍처와 공정을 도입해 자신만의 장점을 더욱 늘려가고 있습니다. 삼성 뿐만 아니라 일부 중국 회사들도 삼성 엑시노스 프로세서를 받아서 쓰고 있구요. 올해엔 더욱 많은 회사들이 삼성 프로세서를 쓸 것으로 보입니다.

 

 

5. NVIDIA

 

NVIDIA는 GPU에서 독자적인 개발 능력을 갖춘 독특한 회사입니다. NVIDIA의 현재 주력은 테그라 3, 그리고 나중에 나올 테그라 4가 있지요.

 

 

테그라 3. 2012년이 되서야 제 실력을 발휘

 

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테그라는 2011년 말에 발표했습니다. 세계 최초의 쿼드코어 Cortex-A9 프로세서라는 타이틀을 달구요. 이전 세대인 테그라 2도 Cortex-A9 아키텍처였지만 NEON 명령어를 지원하지 않아 멀티미디어 성능이 같은 시대의 프로세서보다 떨어졌습니다. 그에 비해 테그라 3의 성능은 많이 나아졌습니다.

 

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테그라 3의 특별한 점은 5코어 설계를 썼다는 것입니다. 한개이 코어는 숨겨져 있는데 NVIDIA는 이를 처음엔 Variable SMP Processor라 불렀으나 나중에는 4-Plus-1 구조라고 이름을 붙이게 됩니다.

 

GPU의 경우 테그라 3의 그래픽 유닛은 테그라 2의 4개 ULP에서 12개 ULP 코어로 확장했습니다. 다이나믹 일루미네이션이나 물리 효과 등의 고급 특수 효과도 표시할 수 있습니다.

 

그 밖에 테그라 3는 2012년에 여러 개선 버전이 나왔습니다. 클럭에 따라 최소 3개로 나눌 수 있는데 간단하게 소개하자면 이렇습니다.

 

1. T30L: 쿼드코어 클럭 1.2GHz, 싱글코어 클럭 1.3GHz, GPU 클럭 416MHz로 태블릿에 쓰입니다. 구글 넥서스 7, ASUS 트랜스포머 패드 TF300T, 갤럭시 Galapad 등이 모두 이 프로세서를 썼습니다.

 

2. T30: 쿼드코어 클럭 1.4GHz, 싱글코어 클럭 1.5GHz, GPU 클럭 520MHz로 스마트폰에 많이 쓰였습니다. 제일 먼저 나왔으며 지명도도 높은 제품은 HTC 원 X, 다른 제품으론 ZTE Era, LG 옵티머스 4X HD 등이 있습니다. 태블릿 중엔 마이크로소프트 서피스 RT가 유명합니다.

 

3. T33: 이 프로세서는 비교적 최근에 나온 버전으로 쿼드코어 클럭 1.6GHz, 싱글코어 클럭 1.7GHz, GPU 클럭 520MHz로 올랐습니다. HTC 원 X+, ASUS 트랜스포머 패드 TF700T 태블릿이 이를 썼습니다.

 

2012년에 새로 나온 쿼드코어 Cortex-A9 프로세서와 비교하면 테그라 3는 성능에서 내세울 게 없습니다. 삼성 엑시노스 4412, 퀄컴 APQ8064, 화웨이 K3V2가 모두 테그라 3보다 성능이 뛰어나거든요. 하지만 테그라 3는 2012년에 시기를 잘 타서 구글 넥서스 7, 마이크로소프트 서피스 rT 등이 탑재됐습니다. 고급형 스마트폰에서 테그라 3를 탑재한 경우도 적지 않아, 상당수의 회사에서 이 프로세서를 썼습니다.

 

한마디로 정리하면, 테그라 3는 2012년에 퀄컴 APQ8064만큼 인기가 좋진 않았지만 그래도 잘 나간 편이었다고 말할 수 있습니다.

 

 

테그라 4: 세계 최초의 쿼드코어 Cortex-A15 프로세서

 

테그라 3가 세계 최초의 쿼드코어 Cortex-A9 프로세서라는 이름을 가져갔고, 1월 초에 발표된 테그라 4는 세계 최초 Cortex-A15 프로세서라는 이름을 순조롭게 차지할 수 있었습니다. 새로운 공정과 아키텍처 개선 등으로 테그라 4는 최 정상의 모바일 프로세서 항렬에 이름을 올릴 수가 있었습니다.

 

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테그라 4는 TSMC의 28나노 HPL HKMG 공정을 쓰는데, HPM 공정과 비교하면 누설 전류와 최고 클럭에 최적화되어 있습니다. 테그라 3가 쓴 40나노 LPG 공정과 비교하면 장점이 매우 뛰어납니다. 그래서 테그라 4는 최고 클럭이 1.9GHz에 달할 수 있었고, 코어 크기는 80제곱mm로 애플 A6X의 124제곱mm보다 작습니다. 테그라 3의 80제곱mm 급을 유지하고 있지요. 트랜지스터 수는 아직 알려지지 않았습니다.

 

그 밖에 테그라 4는 마침내 듀얼채널 메모리를 지원하게 됐습니다. LPDDR3/DDR3L/LPDDR2 등 주류 메모리를 모두 지원합니다.

 

GPU의 경우 테그라 4의 그래픽 코어 수는 다시 한번 크게 상승했습니다. 테그라 3의 12개에서 72개로 늘었으니까요. 하지만 아키텍처는 여전히 NV4x  계열이며 통합 쉐이더 아키텍처를 도입하지 않았습니다. 또 최신 스펙인 OpenGL ES 3.0, OpenCL 1.1도 지원하지 않습니다.

 

테그라 4의 GPU 코어 수는 5배가 늘었는데, NVIDIA는 실제 게임 성능은 테그라 3의 3~4배라고 설명합니다. 일전에 알려진 테스트 결과를 보면 이 비율이 맞는 것처럼 보입니다.

 

테그라 4는 또 다른 비밀 무기를 가지고 있습니다. 바로 프로젝트 쉴드라 불리는 안드로이드 게임기지요. 올해 2분기에 나올 예정이었는데 지금은 일단 연기. 그래도 실물 사진은 계속해서 나오고 있습니다.

 

 

총평

 

NVIDIA 테그라 프로세서의 무기는 속도가 빠르다는 것입니다. 다른 ARM 라이센스 프로세서 제조사처럼 GPU 기술을 다른 회사에 의존할 필요가 없이, 독자적으로 구축해 온 실력을 그대로 쓸 수 있습니다. 또 NVIDIA는 게임 개발사와 PC 플랫폼 영역에서 다양한 경험을 쌓았고, 이것이 모바일 플랫폼의 최적화에 있어 어느 정도 도움이 되고 있습니다.

 

NVIDIA의 테그라 프로세서는 종류가 많지 않습니다. 퀄컴이나 삼성과 비할 바가 못되지요. 따라서 테그라 4가 나온 뒤에도 테그라 3는 단종되지 않고 계속 나올 것으로 보입니다. 스펙이 크게 떨어지는 것도 아니고 지금도 여러 제품에서 계속해서 쓰이고 있으니까요. 일전에 알려진 정보에 의하면 NVIDIA는 레퍼런스그래픽카드를 만들었던 것처럼 자체 설계, 생산하는 테그라 태블릿을 내놓을 것이라고 합니다. 판매와 마케팅은 파트너 회사들이 맡구요.

 

올해의 중점은 테그라 4입니다. Cortex-A15 아키텍처의 전력 사용량은 여전히 높은 편이니 테그라 4의 목표는 태블릿 컴퓨터라고 할 수 있겠지요. CES에는 테그라 4를 탑재한 10인치 태블릿도 전시됐고, 최근에는 도시바가 테그라 4를 자사 태블릿에 선택하기도 했습니다. 올 하반기에 테그라 4 기기가 어떤 모습을 보여줄 지 기다려 봅시다.

 

 

5. 인텔

 

인텔은 크게 두 부분으로 나눠서 볼 수 있습니다. x86 프로세서 시장에서 인텔은 견줄 상대가 없는 절대 강자입니다. 하지만 모바일 프로세서 시장에서 인텔의 비중은 그리 높지 않습니다. 모바일 시장의 경험과 내공만 놓고 보면 퀄컴, 애플, 삼성 등의 회사보다 못한 것이 사실입니다.

 

인텔의 저전력 모바일 프로세서 시장은 여전히 아톰 프로세서에 의존하고 있습니다. 원래 넷북 시장을 공략하기 위해 저가형 저성능 저전력을 구현하는 x86 프로세서로 나왔지만, 2012년에 넷북의 시대가 끝나고 ASUS나 에이서 같은 회사들이 넷북에서 손을 털면서 아톰은 다른 시장을 찾게 됩니다. 바로 저전력 스마트 기기지요.

 

아톰 프로세서는 다양한 버전이 있습니다. 스마트 기기에 맞춘 아톰 Z2420, Z2460, Z2580과 윈도우 8 태블릿에 맞춘 아톰 Z2760이 있습니다.

 

 

아톰 Z2460. 간보기

 

아톰 Z2460은 작년 CES에서 모습을 보인 제품입니다. 메드필드 플랫폼에 속하며 코드네임은 펜웰, 32나노 HKMG 공정 제조, 싱글코어 듀얼스레드에 터보 부스트 지원, 기본 클럭 1.3GHz, 부스트 클럭 1.6GHz, 나중에는 2GHz로 작동하는 아톰 Z2480도 나왔습니다. 듀얼채널 LPDDR2 메모리를 지원하며 PowerVR 540 GPU 코어를 내장, 그래픽 클럭은 400MHz, OpenGL ES 2.0과 OpenVG 1.1 스펙 지원, 1080p 디코딩도 가능합니다.

 

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아톰 Z2460 프로세서의 아키텍처

 

인텔은 Z2460에 이런 장점들이 있다고 판단했습니다.

 

1. 패키지 크기가 작습니다. POP 패키징의 크기가 12x12mm밖에 안됩니다. 같은 시기에 나온 퀄컴 MSM8260이 썼던 NSP 패키징의 크기는 14x14mm에 달합니다(인텔은 MSM이 베이스밴드를 내장했고 40나노 공정으로 만들었다는 건 까먹었나 봅니다).

 

2. Z2460은 Intel Smart Idle Technoligy을 지원해, OS가 S0 상태일 때 코어와 다른 회로를 골라서 끌 수 있었습니다. 인텔이 측정한 Z2460의 아이들 시 전력은 18mW, 아이폰 4S의 38mW보다도 낮습니다.

 

아톰 Z2460은 레노보 K800, 인도의 Xolo X900, ZTE 그랜드 X, 모토로라 Razr i 등의 몇몇 제품에 쓰였지만, 대부분 제품은 페이퍼 런칭에 불과했고 실제 대량 판매로 이어지진 않았습니다. 그래서 영향력은 그저 그렇습니다.

 

아톰 Z2460은 인텔이 스마트폰 시장에 진출을 타진해 본 시험작이라 할 수 있습니다. 결과는 그리 좋지 않았지만 인텔은 포기하지 않고 계속 노력했으며, 올해 초의 CES에서는 두개의 새 제품, 아톰 Z2580과 아톰 Z2420을 발표하게 됩니다.

 

 

아톰 Z2420. 저가형 시장에 한방 먹임

 

먼저 저가형 시장을 공략하는 아톰 Z2420을 봅시다. 기존의 Z2460을 쓴 핸드폰은 스펙이 그저 그랬지만 가격은 결코 싸지 않았습니다. 인텔은 안드로이드 시장의 주력은 20만 원 미만의 저가형 제품임을 깨닫고 아톰 Z2420에서 메인스트림 공략을 공략하게 됩니다.

 

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아톰 Z2420 플랫폼의 뛰어난 점

 

아톰 Z2420의 코드네임은 렉싱턴, 아톰 Z2460과 마찬가지로 싱글코어 듀얼스레드 설계입니다. 터보 부스트를 지원해 최고 클럭은 1.2GHz, GPU 코어는 여전히 PowerVR 540이며 클럭도 400MHz, 마찬가지로 1080p 디코딩도 지원합니다.

 

당연히 Z2420은 저가형 제품답게 뒤떨어지는 스펙을 갖고 있었습니다. 레퍼런스 디자인의 Z2420 핸드폰은 해상도가 320x240밖에 안됐고 화면 크기도 3.5인치에 불과했습니다. 카메라는 5백만 화소(최대 8백만 까지 가능), 연사 속도는 7fps, 1080p 동영상 녹화가 가능했습니다.

 

아톰 Z2420은 아프리카 시장을 공략하는 제품으로, 인텔은 올해 봄에 공식 홈페이지를 통해 케냐의 통신사인 Safaricom이 최초의 아톰 Z2420 스마트폰인 Yolo를 출시한다고 밝혔습니다. 가격이 15만 원 정도니까 싸긴 싸지요.

 

 

아톰 Z2580은 고급형 시장을 공략

 

아톰 Z2460이 시장에서 큰 힘을 발휘하지 못했던 원인은 성능과 스펙이 뒤떨어졌기 때문입니다. CPU 성능은 떨어지는 편이 아니었지요. 인텔 공식 PDF 파일을 보면 구글 Octane 테스트에서 아이폰 5를 압도한다고 설명되어 있습니다. 하지만 아톰 2460은 싱글코어 듀얼스레드입니다. 작년에 쿼드코어 막 보급되기 시작했으니 이 스펙은 별로 좋게 보이진 않네요. 그리고 내장 GPU가 PowerVR 540이라는 것도 문제. 당시의 메인스트림 제품보다 뒤떨어지는 스펙을 지녔거든요.

 

그래서 고급형 시장을 공략하는 아톰 Z2580이 나오게 됩니다. 이 프로세서는 클로버트레일+ 플랫폼에 속하며, 앞서 말한 아톰 Z24xx 시리즈와는 확실히 다른 모습을 보여줍니다. 오히려 태블릿 시장을 공략하는 아톰 Z2760과 비슷한 점이 많습니다.

 

아톰 Z2580은 2코어 4스레드 설계를 쓰며 클럭은 1.3~1.8GHz, 최고 클럭은 2GHz까지 가능합니다. GPU의 경우 PowerVR 544MP2로 업그레이드, 그래픽 클럭은 533MHz입니다. GPU 스펙은 아이패드 2 수준으로 향상된 것이지요. 베이스밴드도 LTE 네트워크를 지원하는 XMM 7160으로 업그레이드됐습니다.

 

아톰 Z2580 프로세서를 탑재한 핸드폰을 처음으로 발표한 곳은 레노보입니다. K800의 업그레이드 버전인 K900은 5.5인치 IPS 스크린, 1080p 해상도, 2GB 메모리, 1300만 화소 카메라를 갖춘 고급형 제품입니다. 안투투 벤치마크에서 25000점 이상이 나왔으니 퀄컴 APQ8064의 수준을 넘어섰지요.

 

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레노버 K900은 아톰 Z2580 프로세서를 쓴 고급형 스마트폰입니다.

 

 

아톰 Z2760. 윈도우 8 태블릿의 선봉

 

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아톰 Z2580보다 아톰 Z2760이 더 먼저 나왔습니다. 둘 다 클로버트레일 플랫폼이지만 Z2760은 윈도우 8 태블릿 시장을 공략하며 경쟁상대는 윈도우 RT 시스템을 쓰는 ARM 태블릿이지요. x86 플랫폼의 호환성 버프를 받아, 아톰 Z2760 프로세서 기반 태블릿은 서피스 RT 태블릿보다 더 많은 소프트웨어 자원을 누릴 수 있습니다.

 

 

총평

 

인텔은 2012년 모바일 시장에서 세력을 확장하기 위해 노력했습니다. 아톰 Z2460만 가지고선 무리였겠지만 인텔은 여러 제품으로 시장을 나눠 다양한 제품을 내놨습니다.

 

인텔의 또 다른 중요한 점은 자신들의 아톰 프로세서가 절전이나 배터리 유지 기술이 ARM보다 뒤떨어지지 않는다고 계속해서 홍보하고 있다는 것입니다. 특히 윈도우 8과 윈도우 RT 발표 후, 인텔은 태블릿 시장에서 발을 넓힐 방법을 찾았습니다. 사람들에게 아톰 Z2760의 장점을 알리기 위해 유명 매체들에게 아톰 Z2760의 전력 사용량 테스트를 맡겼고, 인텔 자신도 여러 태블릿을 내놨습니다.

 

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아난드텍의 아톰 Z2760, 3종 ARM 프로세서 비교

 

인텔이 어떻게 광고하건 간에, 이번 세대의 아톰 프로세서는 여전히 32나노 HKMG 공정이고 아키텍처는 몇년 전의 솔트웰입니다. 22나노 3D 트랜지스터에 새로운 아키텍처를 쓴 차세대 베이 트레일 플랫폼은 2014년에나 나옵니다.

 

인텔의 이번 제품 중에서 스펙이 제일 높은 아톰 Z2580은 고급형 시장에서 충분한 매리트를 가지고 있습니다. 레노버 K900이 납득할만한 가격에 나온다면 말이죠. 그럼 다른 회사들도 도입하게 될 것입니다.

 

하지만 저가형 시장에선 아톰 Z2420이 별로 경쟁력을 갖춘 것처럼 보이지 않습니다. 가격은 싸지만 성능도떨어지니까요. 아프리카 같은 틈새 시장에서 먹힐지는 두고봐야 알겠지만.

 

 

6. 미디어텍

 

앞에서 말한 회사들은 모바일 프로세서 시장에서 현재 어떤 상화잉건 간에, 모두 명성이 높은 회사들이며, 자신의 분야에서 주인공이라 부르기에 부족함이 없습니다. 하지만 미디어텍은 그 이름을 모르는 사람도 심심찮게 있고, 이름을 안다고 해도 중국의 저가형 제품-산자이라고 부르는-이란 이미지가 강합니다. 미디어텍의 창설자인 蔡明介역시 '산자이의 아버지'라는 별명을 가지고 있으니까요.

 

'산자이의 왕'이라는 호칭은 별로 좋게 보이진 않지만, 나쁜 것만 있는 건 아닙니다. 산자이도 만들 기술이 있어야 만드는 거지요. 미디어텍은 분명 일정 수준 이상의 기술을 가지고 있는 회사입니다.

 

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미디어텍의 중저가형 스마트폰 플랫폼 로드맵

 

2012년은 미디어텍에게 있어서도 매우 의미깊은 한 해였습니다. 피처폰 시절에는 중국의 제조사들과 연합해 미국과 유럽의 제조사들이 중국에 들어오는 것을 막았고, 스마트폰이 막 발전하기 시작하자 몰락하는가 싶더니 제빨리 시장을 바꿔, 일년 정도의 시간만에 중국에서도 상당한 위치에 오르게 됐습니다.

 

미디어텍은 2011년 9월에 자사의 첫번째 스마트폰용 프로세서인 MTK6573을 발표했습니다. 작년 2월에 나온 Cortex-A9 아키텍처의 MTK6575은 클럭이 1GHz까지 올라갔고, 7월에는 듀얼코어 Cortex-A9 아키텍처의 MTK6577을 양산했으며, 작년 말부터 올해 초엔 쿼드코어 MTK6589 프로세서를 발표했고, 몇가지 변종 제품들을 내놨습니다. 미디어텍의 최근 일년 간 발전 속도는 절대로 느린 편이 아니었습니다.

 

여기서는 미디어텍의 주요 제품 몇개만 소개하겠습니다.

 

 

MTK6573/6575. MTK 싱글코어 시절의 선봉

 

미디어텍이 스마트폰 프로세서로 제일 먼저 내놓은 MTK6573은 싱글 ARM11 코어로, 클럭은 650MHz, 내장한 베이스밴드는 HSPA 7.2MBps까지 지원, 내장 GPU는 PowerVR 531이었습니다. 지금 보면 매우 뒤떨어진 스펙이지만 시장 반응은 그렇게 나쁘진 않았습니다. 15만 원 이하의 안드로이드 스마트폰은 2011년 말~2012년 초에 딱 이 정도 수준이었으니까 시장에서 안 먹히는 것도 아니었지요. 도 이런 스마트폰은 대부분 약정을 걸어서 파니까 통신사가 저가형 스마트폰을 필요로 하는 것도 이상하진 않습니다.

 

MTK6575은 MTK6573의 업그레이드 모델로 클럭은 1GHz까지 올라갔고 코어도 Cortex-A9가 됐습니다. 내장 GPU는 여전히 PowerVR 531이지만 고킆럭 버전인 PowerVR 531 U울트라를 씁니다. 533MHz로 작동하지요. 표준 버전의 400Mhz보다 1/3이 빠른 셈입니다.

 

 

MTK6577. 메인스트림 듀얼코어 Cortex-A9 프로세서

 

MTK6575가 발표됐을 때는 메인스트림이 듀얼코어로 나가고 있었습니다. 미디어텍은 MTK6575 프로세서를 기초로 해서 MTK6577을 내놨는데, 듀얼코어 Cortex-A9 아키텍처, 클럭 1.0~1.2GHz, 내장한 GPU 코어는 여전히 PowerVR 531 울트라, 1280x720 해상도지원이 특징으로 1080p 디코딩은 불가능했습니다.

 

MTK6577은 서로 다른 베이스밴드와 조합해 중국의 3가지 3G 네트워크를 모두 접수했습니다. 하지만 제일 많은 건 듀얼심을 써서 WCDMA+GSM을 지원하는 것.

 

지금까지도 듀얼코어 MTK6577은 여전히 십만 원 중반대의 안드로이드 폰에서 주력으로 활동하고 있습니다. MTK가 MTK6577을 쓰는 핸드폰의 수를 세어 봤는데, 중국에서만 235개라고 하네요. 화웨이, 레노버, ZTE, 샤프 등을 비롯해서 이름을 말해도 모르실 여러 회사들까지.

 

 

MTK6589. 첫번재 Cortex-A7 아키텍처 쿼드코어 프로세서

 

2012년 하반기부터 어떤 핸드폰이건 쿼드코어 프로세서를 쓰지 않으면 구닥다리라는 인식이 강해졌습니다. 플래그쉽이 듀얼코어를 달고 나오면 얼굴도 못 들 정도로요. 미디어텍은 듀얼코어를 아주 잘 팔고 있었지만 쿼드코어에도 영역을 넓히기로 했습니다. 그러나 다른 회사들이 쿼드코어의 성능을 중시할 때, 미디어텍은 좀 다른 길을 걷기로 합니다.

 

MTK6589는 미디어텍이 작년 12월에 발표한 차세대 쿼드코어 ARM 프로세서로, 제조 공정은 40나노에서 28나노로 업그레이드했지만, 아키텍처는 메인스트림 Cotex-A9에서 Cortex-A7로 오히려 '퇴보' 했습니다. ARM이 A7 아키텍처를 내놓은 시기는 A9보다도 더 늦었지만, A9 아키텍처의 성능은 A7보다 훨씬 높습니다. 그래서 미디어텍의 쿼드코어 MTK6589는 높은 성능을 내기 위해 내놓은 것이 아니라, Cortex-A7의 높은 효율을 고른 것이라고 봐야 합니다.

 

앞에서 Cortex-A9, Cortex-A7, Cortex-A15 아키텍처의 차이를 설명했습니다. 미디어텍이 쿼드코어 A7을 고른 것도 나름대로의 이유가 있어서지요. 미디어텍은 고성능을 추구하지 않았습니다. 그래서 MTK6589는 아마 새로 출시된 쿼드코어 ARM 프로세서 중에서 제일 성능이 뒤떨어질 것입니다. MTK6589를 탑재한 하이센스 HS-T958의 안투투 3.0 벤치마크 점수를 보면 14000점 정도에 머물러 있는데, 이것은 테그라 3보다도 떨어지는 것입니다. 퀄컴 APQ8064를 장착한 Xiaomi 2는 2만 점이고, 엑시노스 4412 쿼드코어는 18000점 정도가 나오거든요.

 

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MTK6589 쿼드코어 스마트폰의 성능

 

전체적으로 말하자면 MTK6588의 성능은 그닥입니다. 클럭이 1.0~1.2GHz에 머물러 있다는 것도 연관이 있겠지요. 다른 쿼드코어 프로세서는 대게 1.4~1.6GHz 정도니까요. TK6589의 클럭은 1/3 정도가 낮은 것입니다.

 

CPU 아키텍처가 취약하다는 걸 빼면  MTK6589의 다른 스펙은 그렇게 뒤떨어지는 건 아닙니다. WCDMA와 TD-SDMA 베이스밴드를 내장해서 중국의 2대 통신사에서 모두 쓸 수 있습니다. 그 밖에 1080p 스크린을 지원하며, 1080p 디코딩과 1080p 30fps 녹화도 가능합니다. 내장한 GPU는 PowerVR 544 급으로 업그레이드되서, 픽셀 필레이트가 PowerVR 531 울트라의 375M/s에서 1600M/s로 올랐고, 삼각형 생성 능력은 36M/s에서 55M/s가 됐습니다. 이 정도면 그리 나쁘지 않지요.

 

MTK6589은 100~200달러 사이의 시장을 공략합니다. 개중에는 화웨이 G520처럼 좀 비싼 것도 있지만, 후기에 나온 MTK6589 폰은 모두 100달러 중반 대를 기록하고 있습니다. 지금 제조사들은 4.5~5인치의 720p나 심지어 1080p 스크린을 달고, 2GB 메모리, 1300만 화소 카메라를 조합한 MTK6589 스마트폰을 내놓고 있습니다.

 

 

총평

 

MTK는 산자이 제품의 대명사지만 그 반응 속도는 다른 회사보다 빠르고, 무작정 고성능을 추구하지도 않습니다. 그리고 듀얼코어간 쿼드코어건 높은 집적도, 낮은 클럭, 낮은 전력 사용량, 낮은 제조 원가라는 확고한 목표를 가지고 있지요. 그래서 MTK 프로세서로 스마트폰을 만들기 쉽고 간단합니다.

 

2013년 말에는 안드로이드폰 시장에서 미디어텍-MTK와 경쟁할만한 회사가 없습니다. 퀄컴은 계속해서 저가형 시장을 공략하고 있지만, 퀄컴이 내놓는 저가형 듀얼코어와 쿼드코어 프로세서는 그닥 좋지 않습니다. MSM8225Q이 Cortex-A5 코어를 쓴다니 더 이상의 설명이 필요 없겠지요. 인텔도 저가형 시장에 아톰 Z2420을 내밀고 있지만 미디어텍의 값싸고 질좋은 제품을 내놓는 정신을 배우진 못했습니다. 미디어텍의 솔루션은 18~20달러면 구입이 가능한데, 여기에 WiFi, 블루투스, GPS, 베이스밴드, 동영상 디코더까지 각종 칩이 다 포함되어 있거든요. 이러다보니 인텔이나 퀄컴이 섣불리 경쟁하기가 어렵습니다.

 

 

텍사스 인스트루먼트. TI

 

앞서 설명한 몇몇 회사들은 비록 규모는 적어도 2012년에 여전히 시장에서 살아남아 있습니다. 하지만 텍사스 인스트루먼트는 긴 역사와 큰 규모에도 불구하고 지금은 손을 땠습니다.

 

TI의 2012년 주력 제품은 OMAP 시리즈의 4430, 4460, 4470의 세가지이며, 그 중 앞의 두개는 2011년 1분기와 4분기에 나온 것입니다. OMAP 4470만 2012년 2분기에 나온 것이니 신제품 취급을 해줄 수 있겠지요.

 

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TI OMAP4 플랫폼 아키텍처

 

TI OMAP4의 4430과 4460은 스펙과 아키텍처가 기본적으로 같습니다. 차이가 있다면 전자가 1.2GHz, 후자가 1.5GHz라는 것입니다. 둘 다 2개의 Cortex-A9 코어가 동기화되어 작동하고, PowerVR 540 GPU는 304MHz로 작동합니다.

 

TI OMAP 4는 한가지 특징이 있습니다. 2개의 Cortex-A9 코어가 동기화되어 작동한다는 것이지요. 하지만 각각의 A9 코어에는 1개의 266Mhz Cortex-M3 코어가 들어 있고, 그 중 하나가 SIMCO 컨트롤을 담당, 다른 하나는 RTOS, ISP와 디스플레이 시스템을 담당합니다. TI는 이 설계가 전력 사용량을 낮추기 위한 것이라 설명합니다.

 

비록 45나노 공정을 썼지만 전력 사용량 조절은 괜찮은 편입니다. 그 밖에 Ti는 다른 각종 칩을 설계하고 생산할 수 있는 회사입니다. 그래서 OMAP도 이런 각종 칩이 내장되어 있지요. 예를 들어 IVA3 비디오 가속 유닛은 출시 당시부터 1080p 하드웨어 디코딩을 지원했으며 여기에 3D 서라운드 가속(4430은 720p를 지원, 4460은 1080p를 지원)이 가능했습니다. 여기에 전용 ABE 사운드 처리 칩을 써서 Ti 프로세서의 음질은 최고라는 평가를 받았습니다.

 

여기에 USB OTG, HDMI 출력, 1080p 해상도 지원 같은 기능도 미리 지원했지요. 상당히 앞을 내다 본 설계입니다.

 

OMAP 4430과 4460을 쓴 스마트폰과 태블릿은 블랙베리 플레이북, LG 옵티머스 3D 시리즈, 삼성 갤럭시 탭 2 7.0, 갤럭시 S 2 9100G 등이 있습니다. 물론 그 중에서도 제일 유명한 건 삼성이 제조한 갤럭시 넥서스와 아마존의 킨들 파이어 HD 7일 것입니다.

 

 

OMAP 4470. PowerVR 544 GPU로 업그레이드

 

OMAP 4470은 비록 듀얼코어 Cortex-A9 아키텍처를 쓰지만 클럭을 1.8GHz로 올렸으며(Ti 공식 사이트에선 1.5GHz라고 설명), 제일 큰 변화는 PowerVR 540을 PowerVR 544로 업그레이드했다는 것입니다. 클럭도 384MHz가 됐지요. Ti는 그래픽 성능이 4460의 2.5배에 달하며, 해상도도 2048x1536까지 지원한다고 설명합니다. 여기에 독립된 2D 가속 유닛도 있지요.

 

그 밖에 4470의 제조 공정, ABE 사운드, IVA 3 동영상 가속 유닛 등의 기능은 변화가 없습니다.

 

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킨들 파이어 HD 8.9 태블릿은 Ti OMAP 4470을 씁니다.

 

아마존은 Ti OMAP 4470의 제일 큰 구매자입니다. 킨들 파이어 HD 7.9가 사용한 프로세서가 바로 이것이지요. 그 외에 눅 HD 태블릿, 갤럭시 카메라가 모두 이 프로세서를 씁니다.

 

 

OMAP5. 장래가 불투명한 Cortex-A15 아키텍처 프로세서

 

Ti가 모바일 프로세서 시장을 떠난다고 발표하기 전에, 사람들은 Ti의 차세대 OMAP 5 프로세서에 큰 기대를 갖고 있었습니다. OMAP 4 시리즈의 표현과 영향이 줄곧 괜찮았으니, Cortex-A15 아키텍처의 OMAP 5가 어떤 성과를 내는지 기대하는 것도 이상하진 않겠지요.

 

계획대로라면 OMAP 5 시리즈는 OMAP 5430과 OMAP 5432의 두 가지 제품이 나오게 됩니다. 전자는 크기가 큰 제품에 들어가며 PoP 패키징과 듀얼채널 LP-DDR2 메모리를 지원합니다. 후자는 LP-DDR3/DDR3L 메모리만 지원합니다.

 

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OMAP 5 시리즈 아키텍처

 

OMAP 5 시리즈는 Cortex-A15 아키텍처로 업그레이드됐지만 쿼드코어가 아닌 듀얼코어입니다. 클럭은 2GHz, 코어 내부의 펠로우 코어도 Cortex-M4 아키텍처로 업그레이드됐으며 클럭은 532Mhz가 됐습니다. 그 외에 2D 가속 유닛, 오디오 프로세서, IVA 가속 유닛도 같이 업그레이드됐습니다.

 

 

전망

 

 모바일 프로세서 시장은 위험 요소가 많고 변화가 큰 시장이지만, Ti가 모바일 프로세서 시장을 벗어날 것이라 예측한 사람은 많지 않았을 것입니다. OMAP 4 시리즈 프로세서는 계속해서 제품에 채용됐고 괜찮은 평가를 받았으니까요. 비록 Ti가 앞으로 임베디드 영역에 계속해서 자사 프로세서를 출시할 것이라고 했지만, 일반 소비자들을 공략하는 시장에선 발을 빼니 2013년에는 Ti의 제품을 만나보기 힘들 것입니다.

 

 

8. 화웨이 하이실리콘

 

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화웨이 하이실리콘 K3V2 프로세서

 

화웨이의 하이실리콘 K3V2는 소리 소문 없이 등장했습니다. 작년 CES에서 화웨이의 플래그쉽 스마트폰에 K3V2가 사용되기 시작했는데, 어쎈드 D1 쿼드코어부터 올해 나온 어쎈드 D2에 6.1인치 어쎈드 메이트까지 모두 이 프로세서가 들어갔습니다.

 

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하이실리콘 K3V2는 비록 정신없는 일년을 보냈지만, 이 프로세서에 대한 자세한 정보는 작년에 알려진 것에서 크게 변하지 않았습니다. CPU는 쿼드코어 Cortex-A9 아키텍처를 유지하지만 그 동안 클럭이 두번 변했습니다. 작년 CES에 처음으로 등장했을 땐 1.5GHz, D1Q 쿼드코어가 발표됐을 땐 1.4GHz, D2와 메이트에선 다시 1.5GHz로 돌아왔습니다. 프로세서의 구체적인 제품 넘버는 알려지지 않아, D1Q와 D2에 쓰인 K3V2가 제조 공정 최적화인지 단순 클럭 향상 버전인지 알 수 없습니다.

 

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GPU의 경우 K3V2는 비반테의 GCxxxx 시리즈를 씁니다. 현재 최고급 제품은 GC4000로, 8개의 SIMD 어레이가 있어 8코어에 해당합니다. 화웨이는 자신의 GPU가 16코어라고 선전하는데 이는 2개의 GC4000을 썼기 때문입니다. 이론 성능은 96GFLOPS에 달하고 삼각형 생성률은 400M/s, 픽셀 필레이트는 더 높은 5000M/s입니다. 이론적인 성능은 아이패드 4의 PowerVR 554MP4를 넘어서는데, 아이패드 4는 76.8GFLOPS밖에 안되거든요.

 

그 밖에 GC4000의 또 다른 장점은 테그라 3의 텍스처 패키지를 지원한다는 것입니다. 이론적으로는 THD 게임도 K3V2에서 똑같은 특수 효과를 누릴 수 있습니다.

 

K3V2의 실제 성능 역시 괜찮습니다. D1Q 핸드폰에서 테스트한 결과 CPU 스코어는 테그라 3를 넘어섰고, 삼성 엑시노스 4412와 비슷한 결과가 나왔습니다. GPU 성능은 최상위급입니다. Nenamark 2.0에서 63.4fps를 기록해 대다수 핸드폰을 뒤어넘는 결과를 보였습니다.

 

K3V2는 TSMC 40나노 공정으로 제조됩니다. TFBGA460 패키징을 쓰며 패키징 크기는 14x14mm입니다. 퀄컴 MSM8660과 패키징 크기가 같으며, 인텔 32나노 아톰 Z2460의 12x12mm보다 약간 큽니다.

 

K3V2의 성능은 확실히 뛰어나지만 비반테의 GPU는 PowerVR, 테그라 3, 퀄컴 Adreno, ARM Mali 등의 GPU에 비해 주류 제품이라 부를 순 없습니다. 게임 최적화가 부족하지요. 그래서 GC4000이 이론 성능은 아이패드 4를 넘어서도 실제 게임에선 그만큼 좋은 결과가 나오지 않았습니다. 아직 최적화가 더 필요하지요.

 

 

K3V3. 쿼드코어 Cortex-A15 아키텍처. GPU는 PowerVR로?

 

화웨이는 올해 안에 K3V3 프로세서를 내놓을 것이라 밝혔습니다. 하이실리콘은 2011년에 Cortex-A15 아키텍처 라이센스를 얻었는데, K3V3가 바로 이 Cortex-A15를 쓰는 제품이 될 거라고 하네요. K3V3는 테그라 4, 엑시노스 5 등과 경쟁하게 될 것입니다.

 

GPU 코어는 인지도가 부족한 비반테 대신 PowerVR로 건너갈 가능성이 있습니다. 화웨이는 작년 5월에 Imagination의 PowerVR 시리즈 GPU 라이센스를 받았거든요. 그 중에서도 신형인 PowerVR 6 시리즈입니다. PoweRVR이 모바일 시장에서 갖고 있는 지위를 생각하면 K3V3에게 분명 호재로 작용할 것입니다.

 

제조 공정에 대해서는 알려진 것이 없습니다. 하지만 출시 시기를 보면 TSMC 28나노로 올라가겠지요. 지금의 40나노 공정에서 Cortex-A15 아키텍처를 올리는 건 어려운 일이니까요.

 

 

전망

 

하이실리콘 K3V2의 발전 속도는 예상보다 늦습니다. 하지만 화웨이는 자신만의 제품을 가지고 있고, 스펙은 크게 약하지 않습니다. 하반기에 나올 A15 아키텍처 K3V3가 어떤 모습을 보일지 두고 봅시다.

 

 

9. 중국의 5개 회사

 

화웨이는중국 회사 중에서 유명한 편이고, 화웨이 외에도 국내에 잘 알려지지 않은 중국의 ARM 프로세서 회사가 있습니다. 실력은 앞서 말한 회사와 비교할 정도는 아니지만, 저마다 특징이 있고 시장에서 어느 정도 비중을 차지하고 있습니다. 그럼 여기서 간단히 소개해 보죠.

 

 

올위너 Allwinner Technology. 소리 소문 없이 돈을 버는 회사

 

여러분들 중에 중국의 Onda가 2012년에 중국 태블릿 판매량이 2위라는 걸 아는 분들은 별로 없을테고, 올위너가 애플에 이어 중국내 태블릿 프로세서 2위를 기록했다는 것도 별로 없을 것입니다. 비록 올위너에서 낸 통계이긴 하지만, 이것은 올위너가 돈을 소리 소문 없이 차곡차곡 벌고 있다는 이야기는 됩니다. 20만 원 이하의 중국 태블릿에는 대부분이 올위너의 A 시리즈 프로세서가 들어가 있는데, 예전에는 싱글코어 A10과 듀얼코어 A20이 나왔고, 올해엔 쿼드코어 A31이 출시되고 있습니다.

 

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A10은 2011년에 출시된 프로세서로 Cortex-A8 아키텍처, 55나노 공정, 최고 클럭 1.2GHz, ARM Mali-400 GPU, 1080p 동영상 녹화 지원, 2160p 동영상 디코딩을 지원합니다(오타 아니에요).

 

A20은 듀얼코어, 코어 아키텍처는 Cortex-A7가 됐고, Mali-400MP2 GPU 코어를 내장합니다. 다른 스펙은 A10과 비슷하지만, A20의 시장 판매량은 A10보다 못합니다. 8만~15만 원대의 저가형 태블릿에 대량으로 쓰였는데, 온다, 델타, 매직큐브 등이 이 프로세서를 썼습니다.

 

A31이야말로 신제품이라 부를 수 있겠지요. 시대의 흐름에 맞춰 쿼드코어로 설계됐으며 다른 스펙도 확실히 개선됐습니다. 아키텔처는 전력 사용량이 뛰어난 Cortex-A7, GPU는 PowerVR 544MP2로 업그레이드됐습니다. 제일 큰 특징은 레티나 급 해상도인 2048x1536을 지원한다는 것. 공식 설명에선 아이패드 2보다 성능이 더 좋다고 합니다.

 

그 외에 다른 스펙을 보면 4K 영상 디코딩을 지원하고, 듀얼채널 64비트 메모리를 지원하며, DDR3/DDR3L/LPDDR2를 쓸 수 있습니다.

 

올위너 A31은 온다 V972 쿼드코어 태블릿, 컬러플 컬러플라이 쿼드코어 태블릿에 쓰였습니다. 올해 저가형 태블릿에서 A31 프로세서를 쓴 제품은 더욱 늘어날 것입니다.

 

 

락칩. 나름 인지도 있는 곳.

 

락칩의 중국에서 나름대로 인지도가 있는 프로세서 제조사로, 자사 제품을 홍보하는데에도 열심인 곳입니다. 하지만 가끔은 틀린 정보를 이야기하는 경우도 있데요. 예를 들어 락칩 RK3188은 세계 최초 28나노 Cortex-A9 쿼드코어지만, 올위너 A31과 미디어텍 MTK6589 같은 Cortex-A7 쿼드코어보다 뒤지기도 하거든요.

 

락칩은 MP3, MP4 시대에 큰 발전을 이루었습니다. 온다, 컬러플 등의 중국 회사들은 락칩의 RK26xx, RK28xx, RK29xx 시리즈 ARM 프로세서를 써서 PMP 같은 물건들을 만들었지요. 안드로이드가 대세가 되면서 락칩의 듀얼코어 RK3066 같은 제품은 태블릿에 쓰이기 시작했습니다.

 

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RK3066. 듀얼코어 시대가 다가온다.

 

중국의 선진 반도체 회사이자 SoC 솔루션을 제공하는 락칩은, 대중적인 시장을 공략할 가성비가 뛰어난 안드로이드 태블릿용 RK3066 플랫폼을 발표했습니다.

이 플랫폼은 ARM IP, 듀얼코어 ARM Cortex-A9 MPCore 프로세서, ARM 쿼드코어 MAli-400 MP GPU 등의 라이센스를 얻었고, Cortex-A9에 ARM Artisan 물리 IP 프로세서 최적화 패키지를 적용했습니다.

 RK30xx는 턴 키 솔루션으로 안드로이드 태블릿을 제조하는 회사가 복잡한 설계를 피하고 제품이 내놓는 시기를 앞당겨, 소비자들의 빠른 수요변화에 맞출 수 있도록 했습니다.

 

듀얼코어 ARM Cortex-A9 프로세서, Artisan 프로세서 최적화 패키지(PoP) 실시

쿼드코어 ARM Mali-400 MP GPU, OpenGL ES 1.1/2.0과 OpenVG 1.1 지원

 DDR3/DDR2/LPDDR2 등 다양한 메모리 지원

고성능 2D 전용 프로세서

1080p 등 각종 동영상 디코더

1080p H.264와 vp8 동영상 인코더

서라운드 3D H.264 MVC 인코더.

 HDMI 1.4a, 3D 디스플레이 지원

60비트/s ECC, MLC 낸드, E-MMC, i-낸드 드라이버 지원

듀얼 스크린과 듀얼 카메라 지원

 

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쿼드코어 시대에 대비한 락칩의 제품은 RK3188입니다. APQ8064 이후 두번째로28나노 쿼드코어 프로세서라 주장하며, HKMG 공정을 사용해 누설 전류가 LP 공정보다 더욱 낮습니다. 그 밖에 성능도 괜찮습니다. CPU 클럭은 1.8GHz, 테그라 3보다 30%가 빠릅니다. 내장 GPU는 Mali-400MP4를 유지하지만 클럭은 500MHz까지 높아졌습니다. 테그라 3보다 40% 빠르지요. 그 외에 4G LTE를 지원하니 다른 스펙도 괜찮은 편입니다.

 

RK3188은 매직큐브, 델타, PiPO 등의 제조사가 사용중입니다.

 

 

주하이 액션. 존재감이 미약한 회사

 

주하이 액션은 중국 10대 IC 설계 회사 중 하나로, MP3/MP4 칩 시장에서 점유율이 제일 높습니다. 그래서 한때는 매우 유명한 곳이었지만 최근 2년 동안 불어닥친 스마트 디바이스 시대에 대한 준비는 그리 철저하지 못했습니다. 특히 중국 MP3 업계를 선도했던 사람이 이 회사에서 발을 빼면서 눈에 띌만한 움직임을 보여주진 못했습니다.

 

액션이 태블릿 시장에 내놓은 프로세서는 ATM7013입니다. 클럭 1.3GHz, DDR2/DDR3 메모리 지원, 1080p 디코딩과 720p 녹화 지원, 구체적인 CPU 아키텍처와 GPU 코어는 알려지지 않았습니다. 시장 경쟁력은 그저 그런 수준.

 

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액션의 ATM7029 쿼드코어 프로세서

 

쿼드코어 프로세서는 ATM7029가 비교적 널리 쓰였습니다. 라모스와 아이놀의 태블릿에 쓰였거든요. 공식적으로는 Cortex-A9 아키텍처에 클럭은 1.5GHz라고 하지만 성능도 그렇고 시리얼 넘버만 봐도 Cortex-A9은 아닙니다. 0xc05가 CPU 파트 넘버에 들어가 있다는 건 Cortex-A5 아키텍처라는 걸 의미하며, 실제 클럭도 최고 1.2Ghz 정도입니다.

 

ATM7029에 내장한 GPU 유닛은 GC1000 두개입니다. 화웨이 K3V2에 사용된 비반테 라이센스지요. 2개의 GC1000은 Mali-400MP4와 비교할만한 성능이 나온다고 하지만, 비반테 GPU는 최적화가 부족해서 실제 성능은 그만큼 나오지 않습니다.

 

 

스프레드트럼. 뭔가 있지만 알려지지 않은 곳

 

스프레드트럼(spreadtrum)은 TD-SCDMA 베이스밴드와 그 칩을 개발하는 회사입니다. 그쪽 시장에서 이 회사는 무시할 곳이 못되지요. 지금 스프레드트럼은 모바일 프로세서 시장에도 참여하고 있는데, 저가형 기기를 위한 SC8810/SC680 프로세서는 삼성 같은 곳도 쓰고 있습니다. 하지만 많이 알려지진 않았죠.

 

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SC8810은 고밀도 저가형 스마트 솔루션으로 클럭 1GHz, Cortex-A5, Mali-400 GPU, 5백만 화소 카메라, 30fps H.264/H.263 디코딩을 지원합니다.

 

 

룽신. 유명하긴 하지만

 

룽신은 앞서 말한 자잘한 회사 중에서는 제일 회사가 크다고 말할 수 있습니다. 중국 최초의 CPU를 만들었고, 나중에는 MIPS 명령어 라이센스를 받아서 룽신을 만들었습니다. 그 후에는 룽신 2, 룽신 3, 룽신 3B 등으로 나뉘게 됩니다.

 

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룽손(loongson)인데 왜 룽신이라고 하느냐면 발음이 longxin이라서...

 

다만 일반 시장을 공략하는 제품이 아닙니다. 지난 10여년 동안 룽신 관련 연구 성과 발표회가 있었고, 작년에는 룽신을 쓴 노트북도 있었지만 전부 중국 정부에서 사갔기 때문에 일반인들이 보긴 힘들죠. 중국에서도.

 

룽신 3는 ISSCC 국제 회의에 나온 적도 있습니다. 2011년 ISSCC에서 논문을 발표한 이후, 이후에는 ISSCC에서 32나노 룽신 3B를 발표하기도 했습니다.

 

 

9. 부록. ARM 프로세서의 절전 방식 4개

 

ARM 프로세서의 제일 큰 장점은 저전력입니다. 임베디드 시장에 대해선 말하지 않겠습니다. 우리 옆에 있는 핸드폰과 태블릿만 봐도 저전력이 배터리 시간을 늘려준다는 것을 알 수 있지요. 노트북하고 비교하면 답이 바로 나오겠지요?

 

성능과 전력은 서로 비대칭 관계에 있습니다. 성능이 높아진다는 건 더 많은 실행 유닛이 들어가 칩이 복잡해지고 전력 사용량이 늘어난다는 것을 말합니다. 다만 기술의 발전은 프로세서의 전력 사용량을 개선할 수 있습니다. 전력을 최적화해 사용량을 줄이는 것은 아키텍처 설계에서 아주 중요한 점이지요.

 

 

Cortex-A9 vs Cortex-A7 vs Cortex-A15

 

ARM의 현재 주류 명령어 셋트는 32비트 ARMv7입니다. 여기에는 Cortex-A5, Cortex-A8, Cortex-A9, Cortex-A7, Cortex-A15 아키텍처가 있는데, 제일 앞의 두개는 이제 많이 쓰이지 않는 편입니다. 하지만 Cortex-A9, Cortex-A7, Cortex-A15는 많이 쓰이는 편이지요. 여기서는 앞의 Cortex는 떼고 말하겠습니다.

 

ARM과(http://infocenter.arm.com/help/index.jsp?topic=/com.arm.doc.dai0093a/index.html) 인터넷에 알려진 정보를 보면 우리는 이들 아키텍처의 1MHz 당 성능을 DMIPS/MHz로 정리할 수 있습니다. 이것은 1MHz 당 Dhrystone VAX MIPs 성능을 가리킵니다.

 

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아키텍처 성능을 따지면 A7은 1.9DMIPS/MHz밖에 안됩니다. A9의 1/4밖에 안되지요. A15 아키텍처의 성능은 A9보다 40% 높습니다. 하지만 프로세서 성능은 제조 공정의 영향에서 벗어날 수 없습니다. A15와 A7은 일반적으로 28나노 공정을 쓰니까 A9의 32/40나노보다 앞선 것입니다. 따라서 클럭도 더 높고, 전력 사용량은 낮습니다.

 

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A7 아키텍처는 ARM이 개발한 프로세서 중 효율이 가장 높은 편입니다. ARM은 메인스트림 급 성능을 내면서 A8보다 5배 이상의 효율을 낸다고 설명합니다.

 

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A7과 A15 아키텍처는 100% 호환됩니다. 백엔드는 공유하구요.

 

그 밖에 A7과 A15는 기능과 소프트웨어가 100% 호환됩니다. 두 아키텍처는 메모리 컨트롤러와 시스템 인터페이스 등을 공유할 수 있어, 서로 작업 전환을 할 때 딜레이가 없습니다.

 

정리하면, 아키텍처 설계는 ARM 프로세서가 전력 사용량을 아끼기 위한 하나의 선택입니다. A7 아키텍처는 A9보다 효율이 뛰어나지만 A9는 ARM이 2007년에 발표한 것이고 A7은 2011년에서야 나온 것임을 알아야 합니다. 심지어 2010년에 나온 A15보다도 더 신형이지요. ARM은 전력 최적화에 상당한 공을 들이고 있는 것입니다.

 

아키텍처는 ARM 프로세서가 전력 사용량을 아끼기 위한 첫번째 방법입니다. 그렇다고 제조사가 다른 방식의 전력 절감을 전혀 생각하지 않는 것도 아니긴 하지만요.

 

 

퀄컴의 독자 기술. 비동기 듀얼코어

 

SSD는 동기 플래시 메모리와 비동기 플래시로 나눌 수 있습니다. 멀티코어 ARM 프로세서도 이런 구분이 가능한데요. ARM이 공식 설계한 멀티코어 프로세서는 모두 동기화되어 작동합니다. 하지만 자체 개발 아키텍처를 쓰는 퀄컴은 독자적ㅇㄴ 기술, 비동기 듀얼코어를 가지고 있지요.

 

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퀄컴은 이를 Asynchronous Symmetric Multiprocessing, 줄여서 aSMP라고 부릅니다. 이름만 보면 이게 뭐하는 건지 감이 오지 않지만 이것은 일종의 절전 기술입니다. 왜냐하면 현재 소프트웨어와 시스템은 멀티코어를 동시에 운용하지 않거든요. 이 때 aSMP 기술을 갖춘 퀄컴 프로세서는 각각의 코어가 서로 다른 클럭과 전압으로 작동하도록 해서 전력 사용량을 낮추는 것입니다.

 

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스냅드래곤 S4 패밀리의 aSMP 기술은 20~40%의 절전이 가능합니다.

 

aSMP 비동기 멀티코어는 현재 퀄컴만 쓰는 기술이며, NVIDIA 같은 회사들은 다른 절전 기술을 쓰고 있습니다. 예를 들자면 바로 아래서 설명할 vSMP가 있겠네요.

 

 

vSMP. 닌자 코어 4+1

 

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NVIDIA의 쿼드코어 테그라 3 프로세서는 새로운 방식의 절전 기술을 씁니다. 정상적인 4개의 A9 코어 외에 닌자 코어라고 부르는 작은 코어가 있는 것입니다. 다른 코어가 1.4~1.5GHz로 작동하는데 이 닌자 코어는 500Mhz로 작동하며 전압도 매우 낮습니다. NVIDIA는 이런 절전 방식을 Variable SMP Processor, 줄여서 vSMP라 부르며 정식 명칭은 4-Plus-1입니다.

 

vSMP의 닌자 코어는 OS에서 볼 수 없습니다. 아이들 상태나 동영상/음악 재생을 할 때만 사용하며, 이 때 다른 4개 코어는 모두 꺼집니다. 이 닌자 코어의 전력 사용량이 상대적으로 낮기 때문에 절전 효과도 뛰어납니다. 특히 음악 재생할 때 좋지요. 테그라 3 프로세서가 12시간 재생이 가능한 것도 다 이 덕분입니다.

 

이런 설계는 테그라 4 프로세서에서도 계속 이어집니다. 닌자 코어의 아키텍처는 A15로 업그레이드되어 다른 코어와 계속해서 완벽 호환을 유지합니다.

 

 

big.LITTLE. ARM의 고성능 저전력 솔루션

 

코어 아키텍처 최적화 외에도 ARM은 big.LITTLE 기술을 통해 ARM 프로세서가 고성능과 저전력을 모두 해결할 수 있도록 했습니다. 간단히 말해서 이 기술은 멀티코어 프로세서 중에 2개의 서로 다른 ARM 코어를 넣어, 작업에 따라 사용하는 코어를 바꾸는 것입니다. 현재 쓰이는 조합은 Cortex-A15와 Cortex-A7이 있습니다. ARMv8 명령어 셋트에선 Cortex-A57과 Cortex-A53 조합도 있지요.

 

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big.LITTLE의 출시는 순조롭게 성공을 고둘 것으로 보입니다. A7 아키텍처 설계는 A15 아키텍처와 100% 호환 문제를 고려해서 만들었고, 둘 사이에 시스템 인터페이스를 공유해 프론트엔드를 강화했으며, 높은 성능이 필요하지 않을 때는 A7 코어를, 높은 성능의 앱이나 3D 게임을 할 때는 A15 아키텍처로 바꿔 작업하게 됩니다.

 

물론 big.LITTLE 아키텍처의 멀티코어는 일정한 한계가 있습니다. A7과 A15 코어는 동시에 작업이 불가능하니까 실제 쓸 수 있는 코어 수는 전체 코어의 절반에 불과합니다. 그 밖에 A7과 A15 코어의 작업 전환에는 2만 사이클이 필요합니다. 하지만 1GHz일 때 각 사이클은 10억 분의 1초밖에 안 걸리니까 2만 사이클이라고 해도 눈 깜짝할 새에 지나가는 것입니다.

 

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big.LITTLE 아키텍처를 사용하면 ARM은 같은 성능에서 50%의 절전 효과를 낼 수 있다고 설명합니다. 앞으로 보급될 Cortex-A15 프로세서에게 분명 도움이 되겠지요.

 

소스: http://www.expreview.com/23749-all.html

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