2012년 스마트폰과 태블릿에 들어가는 모바일 AP
갈수록 진화하는 스마트 기기, 올해는 얼마나 좋아지나?
애플 아이폰 3GS 출시부터 대중화된 국내 스마트폰 시장은 이후 아이폰과 안드로이드의 대결, 스마트 태블릿의 등장, LTE 네트워크 상용화 등으로 치열해지면서 불과 3년 만에 국내 IT 시장의 판도를 완전히 바꿔 버렸다.
스마트 기기의 대중화와 함께 모바일 인터넷 환경 개선, 애플리케이션 스토어 대두, SNS와 팟 캐스트 등 새로운 커뮤니케이션의 발달 등 거대한 스마트 기기 생태계가 구축되었지만 그 중심에는 이런 변화를 수용하기 충분한 하드웨어 기술의 발달도 큰 역할을 했음은 분명하다.
2010년 안드로이드 스마트폰 레퍼런스 사양으로 불리던 구글 넥서스원은 당시만 하더라도 "이 정도의 사양이 이 정도로 저렴하게?"라는 반응으로 주목을 받았지만, 지금에 와서는 보급형 스마트폰이라 불리는 제품들도 대부분 넥서스 원의 사양을 가볍게 뛰어넘을 만큼 스마트 기기의 하드웨어 발전 속도는 과거 PC 시장의 성능 경쟁을 보는 것처럼 치열하고 빠르다.
2010년 1GHz 싱글코어 프로세서와 WVGA(800x480) 해상도가 기본이었던 스마트폰 사양은 2011년 1.5GHz 듀얼코어 프로세서와 HD(1280x720) 해상도로 올라갔고, 올해는 더욱 강력한 듀얼 혹은 쿼드코어 프로세서와 PC 모니터를 뛰어넘는 수준의 태블릿 디스플레이가 등장하리라고 예상되고 있다.
이번 기사에서는 올해 스마트폰/태블릿 성능 향상의 중심이 될 모바일 애플리케이션 프로세서(모바일 AP)에는 어떤 것들이 있는지 살펴보도록 하자.
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2012 모바일 AP 파악하는 주요 스펙은?
모바일 AP 성능에 영향을 주는 ARM CPU 아키텍처지난 해 출시된 스마트폰 및 태블릿이 ARM Cortex-A9 또는 퀄컴 Scorpion 아키텍처 기반 모바일 AP를 사용했다면, 올해 출시되는 제품들은 이들 AP에 새롭게 등장하는 Cortex-A15와 Krait CPU 아키텍처가 들어가는 모바일 AP를 사용한다.
기존의 ARM11 아키텍처에서 Cortex-A8, A9, A15로 넘어오면서 DMIPS/MHz(클럭당 성능)은 꾸준히 향상되고 있으며, ARM Cortex-A 아키텍처가 아니라 독자적인 설계를 적용한 퀄컴도 Scorpion에서 최신 Krait 아키텍처로 바꾸면서 Cortex-A15에 근접한 DMIPS/MHz 성능을 보인다. 따라서 최신 CPU 아키텍처를 사용하면 CPU 클럭이나 코어 숫자를 올리지 않더라도 성능이 향상된다. 동일클럭을 기준으로 ARM Cortex-A8에 비해 Cortex-A15는 75%, 퀄컴 Krait는 65% 정도 성능이 올라간다. 여기에 CPU 클럭을 더 올리고 멀티 코어가 들어가면 훨씬 큰 폭의 성능 향상을 기대할 수 있다.
멀티 코어 구성으로 소비 전력과 성능 개선PC나 서버용 CPU가 클럭 경쟁을 포기하고 CPU 코어의 숫자를 늘리는 멀티 코어 쪽으로 전략을 수정한 것처럼, ARM을 중심으로 하는 모바일 AP도 MPCore라는 이름으로 여러 개의 코어를 탑재하는 쪽으로 발전하고 있다. 하나의 SoC(System on Chip)에 여러 개의 CPU 코어를 넣으면 멀티 스레드 환경에서 CPU에 걸리는 부하와 지연 시간을 줄이고 발열과 소비 전력에도 도움을 준다.
특히 ARM의 big.LITTLE이나 엔비디아 테그라 3처럼 SoC에 들어가는 CPU 코어를 똑같은 모델만 사용하지 않고 고성능과 저전력용으로 구분해 성능과 소비전력의 두 마리 토끼를 잡을 수 있다는 것도 멀티코어 CPU 설계의 장점이다.
발열, 전력, 클럭에 영향을 주는 제조 공정모바일 AP의 성능이 올라갈 수 있는 것은 아키텍처 개선 뿐만 아니라 제조 공정 미세화를 통한 고클럭 멀티 코어 구성이 가능해진다는 점도 크게 작용한다. 올해 등장하는 모바일 AP들이 사용하는 제조공정은 TSMC를 중심으로 하는 28nm LP 공정과 삼성전자/인텔에서 사용하는 32nm HKMG(High-K Metal Gate) 공정으로 나눠진다. 눈에 보이는 숫자만 보면 28nm LP 공정이 우수한 것 같지만 TI 28nm LP는 HKMG 공정이 아니라 SiON LP 공정으로만 진행하기 때문에 32nm LP HKMG 공정보다 누설 전류 문제에서 오히려 불리할 수도 있다.
예를 들어 퀄컴 스냅드래곤 S4는 처음 발표 당시 최대 2.5GHz의 CPU 클럭으로 발표됐지만, 현재 스냅드래곤 S4 라인업 최대 클럭은 1.7GHz다. LP 공정은 CPU 성능이 올라갈수록 더 많은 전력을 소모한다는 점에서 누설 전류 문제가 있는 TI 28nm SiON LP 공정이 고클럭 스냅드래곤 S4 출시를 어렵게 만든 것이 아닌가 추측된다.
올해 등장하는 모바일 AP들의 예상 성능은?모바일 AP 제조사들이 밝힌 CPU 스펙에 따른 DMIPS를 계산해보면, 매년마다 큰 폭의 성능 향상을 보인다.
2012년에 등장할 모바일 AP는 국내 스마트폰 시장이 본격적으로 시작된 2010년 주력 제품 싱글코어 스냅드래곤 1GHz(MSM8250)과 비교해 최대 7배 이상의 성능 향상을 기대할 수 있다. 단순히 DMIPS/MHz 계산으로는 Cortex-A9 아키텍처로 쿼드코어를 만든 1.5GHz대의 모바일 AP와 새로운 Cortex-A15 아키텍처로 듀얼코어 2GHz로 나온 모바일 AP의 성능이 거의 같다. (PC 시장에서 인텔 코어 2 시리즈부터 논쟁이었던 고클럭 듀얼코어와 저클럭 쿼드코어의 장단점이 스마트 기기에서도 재현되는 것 같다) Cortex-A15 쿼드코어가 등장하면 성능 부분에서 가장 높은 평가를 받겠지만, 배터리 문제가 해결되지 않는 스마트폰은 순수 Cortex-A15 쿼드코어보다 big.LITTLE처럼 '고성능 듀얼 + 저전력 듀얼'과 같은 쪽으로 발전할 것으로 보인다.
내장 그래픽은 고해상도 디스플레이 지원이 관건스마트폰의 경우 이미 2011년 하반기에 태블릿과 동일한 수준 WXGA(1280x800) 해상도를 지원하는 제품들이 출시되었다. 그러나 스마트 태블릿의 해상도는 큰 변화가 없었는데, 올해는 스마트폰처럼 고해상도를 지원하는 모델들이 등장할 예정이다.
애플 아이패드 3는 오래 전부터 현재 해상도의 4배인 2048x1536 해상도를 지원할 것이라는게 기정 사실화되고 있다. 안드로이드 태블릿도 풀HD(1920x1080) 해상도부터 디스플레이 전시회에서 선보인 QHD(2560x1440)급 제품까지 기대할 수 있다. 디스플레이 패널 해상도가 올라가면 그래픽 처리 성능도 올라갈 수밖에 없다. 하지만 PC에서도 풀HD급 이상의 3D 게임을 위해서는 거대한 외장 그래픽 카드를 필요로 하므로 모바일 기기에서 패널 해상도를 뒷받침할 수준의 3D 그래픽 성능을 기대하는 것은 무리다. 따라서 모바일 AP에 들어간 GPU를 볼 때는 3D 성능과 함께 3D API 지원, 기본 UI나 애플리케이션 환경에서 얼마나 GPU 가속을 지원하느냐, 외부 디스플레이 출력, 3D 디스플레이 화면 지원 등 성능 외적인 요소도 얼마나 갖추고 있는지를 잘 살펴봐야 할 것이다.
메모리 - LPDDR2 중심에 고성능 DDR3도 탑재모바일 AP에서는 CPU 코어/클럭과 GPU 사양에 가려져 잘 언급되진 않지만, 메모리 대역폭 역시 갈수록 멀티 코어화되는 모바일 AP의 CPU와 GPU 성능을 뒷받침하기 위한 주요 스펙이다. 모바일 AP들은 저전력을 위한 LP(Low Power) DDR 메모리와 일반 PC와 같은 DDR 메모리를 모두 지원하지만, 플랫폼 소형화 및 저전력을 필수로 하는 스마트폰/태블릿에서는 LPDDR 계열을 사용한다. PC 플랫폼은 이미 DDR3 메모리가 주력으로 자리잡고 있지만, 스마트 기기는 아직까지 LPDDR2 제품군이 사용된다. 메모리 용량은 최대 1GB에서 올해 출시되는 AP 일부는 2GB까지 늘어났고, 32bit 메모리 인터페이스를 듀얼 채널로 구성하게 된다.
작년에는 LPDDR2 800MHz를 듀얼채널로 구성해 6.4GB/s의 메모리 대역폭을 제공하는 모바일 AP가 많았는데, 올해는 LPDDR2 1066MHz 메모리까지 지원해 대역폭을 8.5GB/s까지 올린 제품이 등장한다. 다만 스마트폰보다 제품 설계 면적이나 배터리 사용 등에서 여유가 있는 태블릿 계열은 LPDDR2 대신 고성능을 추구하는 DDR3 또는 DDR3L 메모리를 사용할 가능성이 높다. 예를 들어 삼성전자가 올해 2분기부터 양산하는 엑시노스 5250은 메모리 대역폭이 최대 12.8GB/s로 올라간 것으로 발표됐는데, 이는 듀얼채널 LPDDR2 메모리로 만든다면 LPDDR2 1600 메모리가 필요하게 된다. 따라서 12.8GB/s라는 대역폭은 DDR3나 DDR3L 1600 메모리를 사용하는 것으로 추정된다. 개선된 Krait 아키텍처, 퀄컴 스냅드래곤 S4 퀄컴은 그 동안 스냅드래곤(Snapdragon)이라는 브랜드로 모바일 AP를 만들어왔는데, 지난 해 스냅드래곤 + 칩셋 명칭에서 각 칩셋을 세대별로 구분하는 스냅드래곤 S 시리즈로 이름을 바꾼 바 있다. 스냅드래곤 S3는 프리미엄, 스냅드래곤 S2는 하이엔드, 스냅드래곤 S1은 보급형 시장을 타겟으로 하는 제품 전략을 세웠다.
그러나 퀄컴에서는 스냅드래곤 S1, S2, S3, S4로 각각의 시장을 공략한다는 전략을 변경해 Krait CPU 아키텍처가 들어가는 스냅드래곤 S4 브랜드로 프리미엄부터 보급형까지 모든 시장을 공략한다는 방침을 내세웠다.
2세대 3G/LTE 통신 칩과 Krait 적용된 스냅드래곤 S4퀄컴은 지난 해 다른 업체보다 빨리 LTE 통신 기능을 지원하는 모바일 AP + CP 솔루션을 선보이면서 1세대 LTE 스마트폰 거의 모든 제품에 스냅드래곤 S3 + LTE 모뎀을 탑재하는데 성공했다.
스냅드래곤 S4 시리즈의 상반기 주력 모델은 MSM8960으로 TSMC 28nm LP 공정으로 만들어지며, LTE 모뎀을 SoC에 내장하고, 기존의 Scorpion 아키텍처에서 발전한 Krait 아키텍처의 CPU가 탑재된다. 먼저 TSMC 28nm LP 공정을 사용하면서 기존의 스냅드래곤 S3 시리즈보다 발열이나 소비 전력이 줄어들기 때문에, 열로 인한 성능 제한 없이 고성능 AP를 만들 수 있게 된다.
퀄컴 스냅드래곤 S4에 들어가는 Krait CPU 아키텍처는 기존의 Scorpion 아키텍처에 비해 약 1.6배 가량 성능이 향상된 것으로 알려지고 있는데, 초기 스냅드래곤 S1(싱글코어)에 비해 스냅드래곤 S4 쿼드 코어 제품은 8배까지 성능이 향상된다.
전력 효율적인 측면에서는 28nm LP 공정을 사용하는 스냅드래곤 S4가 기존의 스냅드래곤 S1, S2/S3를 비롯해 경쟁 모델의 CPU들에 비해서도 훨씬 낮은 전력을 소모한다고 설명하고 있다.
퀄컴은 AMD 모바일 GPU 사업부를 인수해 만든 Adreno GPU는 Adreno 200 시리즈부터 이미 통합 쉐이더 아키텍처를 사용했다.
끝으로 Adreno 3xx 시리즈의 도입을 통해 내장 그래픽의 높은 성능 향상을 기대할 수 있다. 상반기 출시되는 스냅드래곤 S4는 Adreno 225가 들어가므로 기존 모델에 비해 50% 정도 성능이 향상되지만, 3분기 이후 선적되는 Adreno 320은 훨씬 큰 폭의 그래픽 성능 향상이 이뤄진다. 특히 Adreno 320 GPU의 성능 증가는 올해 말에 모습을 드러낼 MS의 윈도우 8 ARM 버전을 염두에 둔 것으로 보인다. 퀄컴은 지난 CES 2012에서 LTE가 통합된 스냅드래곤 S4로 구동되는 윈도우 8 태블릿을 시연한 바 있다.
이에 따라 상반기 출시되는 스냅드래곤 S4 시리즈 CPU 클럭은 1.5GHz~1.7GHz 사이가 될 전망이다. 그러나 하반기에 선보이는 스냅드래곤 S4 시리즈(MSM8930 등)들은 Adreno 305 GPU를 탑재하지만 CPU 클럭은 1GHz~1.2GHz로 낮아진다. 단순히 CPU/GPU 스펙 차이 뿐만 아니라 동작 클럭, 디스플레이 해상도를 비롯해 제품별로 기능 차이를 두고 다양한 시장을 공략한다. Cortex-A15 듀얼코어 탑재 TI OMAP5430 TI(Texas Instruments)사의 모바일 AP OMAP 시리즈는 ARM 최신 아키텍처에 충실한 로드맵을 선보이고 있다. 삼성전자 역시 최신 ARM 아키텍처를 기반으로 하지만, AP 외부 판매보다 자사 제품을 우선으로 사용하고 있기 때문에 제조사들이 접근하기는 TI OMAP 시리즈가 삼성보다 쉬울 것으로 보인다. 지난 해 선보인 TI OMAP 4 시리즈는 국내에서는 LG전자 프라다 3.0과 옵티머스 3D, 모토로라 레이저 등에 탑재됐으며, 최신 OMAP4460은 ICS 레퍼런스폰인 삼성 갤럭시 넥서스에 들어갔지만 국내에는 2010년만큼 OMAP 계열 제품이 많이 출시되진 않았다.
CP 통합 설계 쪽에 특화된 장점을 지닌 퀄컴이나 자체 SoC 위주로 사용하는 삼성과 애플을 빼면 올해 등장하는 TI OMAP 5 시리즈는 엔비디아 테그라 시리즈와 경쟁할 가능성이 높은데, TI는 엔비디아와 다른 노선을 가지고 있기 때문에 제조사들이 어떤 제품을 선택할 것인지가 주목된다. TI는 OMAP 5 시리즈 외에도 기존 OMAP 4 시리즈를 4430/4460/4470 등으로 세분화했는데, 이는 OMAP 5 시리즈가 빨라야 3분기에 등장할 예정이어서 올해는 기존의 OMAP 4 라인업을 강화해 주력 제품으로 삼겠다는 생각인 것으로 보인다.
28nm LP 공정의 Cortex-A15 듀얼코어 선택
TI OMAP 5 시리즈는 스마트폰과 태블릿 시장을 위한 OMAP5430과 모바일 컴퓨팅 및 소비자 가전 부문을 위한 OMAP5432로 구분된다. OMAP5430은 SoC 크기가 작은 14 x 14mm PoP 패키징에 LPDDR2 메모리를 지원하며 이미징 성능이 높다.
엔비디아는 TSMC 28nm 공정을 고려해 기존 40nm 공정을 사용한 Cortex-A9 쿼드코어로 테그라 3를 만들었다. 반면 TI는 다른 모바일 AP 제조사처럼 TSMC 28nm LP 공정을 쓰는 Cortex-A15 듀얼 코어 제품을 선보인다. 삼성 엑시노스 5250처럼 최대 2GHz로 동작하는 A15 듀얼코어는 DMIPS 기준으로는 1.3GHz Cortex-A9 쿼드코어인 엔비디아 테그라 3보다 성능이 높다. CES 2012에서 OMAP 5 프로세서 데모를 선보였던 TI는 Cortex-A15가 Cortex-A9보다 2배 빠르며, 800MHz로 동작하는 듀얼코어 Cortex-A15가 1.5GHz로 동작하는 Cortex-A9보다 높거나 같은 성능을 보여준다고 언급하기도 했다.
OMAP5430에는 Cortex-A15 듀얼 코어 외에도 ARM Cortex-M4 듀얼 코어가 추가되어 있다. 저전력 듀얼 코어가 추가로 들어갔다는 점에서 ARM big.LITTLE 프로세싱이나 엔비디아 테그라 3를 떠올릴 수도 있지만, Cortex-M4는 32bit ARMv7-A ISA를 풀로 지원하는 게 아니라 16bit ARM Thumb/Thumb-2 명령어 셋만 지원해 저전력 구현 및 빠른 응답성을 갖도록 도와준다.
OMAP5430은 내장 그래픽도 애플이 A5에서 듀얼 코어 방식의 SGX543-MP2를 썼던 것처럼 SGX544-MPx GPU를 탑재한다. 특히 OpenGL ES나 OpenGL, OpenVG 등 임베디드 API 뿐만 아니라 DirectX 윈도우 API를 지원하기 때문에 ARM용으로 출시되는 윈도우 8 단말기에도 사용 가능하다.
모바일 AP에 들어가는 내장 그래픽은 동작 클럭이 제한되는데, OMAP5430에 들어가는 SGX544-MPx도 100~400MHz의 클럭 범위에서 성능을 더 향상시키기 위해 1~16개의 멀티 코어 GPU를 구성한다. OMAP5430에 들어가는 GPU 코어 갯수는 모바일 AP 특성을 고려했을 때 2~4코어 정도가 아닐까 하는 추측이다. CES 2012에서 발표했던 OMAP 5 샘플 제품이 듀얼 GPU 아키텍처를 사용했다고 알려지고 있어 SGX544MP2일 확률이 높다.
기존의 OMAP 4 시리즈와 새로 출시될 스마트폰/태블릿용 OMAP5430을 비교해보면 제조공정과 CPU 아키텍처, 동작 클럭, 메모리 대역폭, 내장 그래픽, HD 멀티미디어 처리 성능, 이미지 프로세싱, 디스플레이 해상도, USB 3.0, SATA 2.0 등 다양한 부분에서 향상된 스펙을 볼 수 있다. 다만 TI에서 밝힌 OMAP5430의 양산일정은 올해 3분기라 하반기가 넘어야 시장에서 OMAP5430을 탑재한 제품이 등장할 것으로 보인다. 40nm Cortex-A9 쿼드코어, 엔비디아 테그라3 엔비디아 테그라 3는 TSMC 40nm 공정을 기반으로 Cortex-A9 아키텍처의 쿼드코어 모바일 AP를 먼저 도입했다.
특히 테그라 3는 Cortex-A9 쿼드코어 외에 추가로 컴패니언 코어를 넣어 저전력 작업 환경에서 메인 쿼드코어를 사용하지 않아 소비 전력을 절감할 수 있도록 설계했다. 또한 테그라 2에서는 빠졌던 MPE(Media Processing Engine)가 추가되어 동영상 호환성이 개선되었을 것으로 보인다.
공정 기술의 차이를 응용한 고성능 쿼드 + 저전력 싱글 코어
테그라 3는 TSMC의 40nm LPG 공정을 통해 만들어진다. LP 공정과 G 공정은 성능과 소비 전력에서 다른 특징을 보이는데, 테그라 3는 고성능에서도 누설전류가 적은 40nm G 공정으로 Cortex-A9 쿼드코어를 만들고 저성능 구간은 별도의 40nm LP 공정을 사용한 컴패니언 코어를 사용해 누설 전류를 최소화시켜 배터리 시간을 늘리는 것이다.
5번째 컴패니언 코어와 메인 쿼드코어는 모바일 AP의 작업량에 따라 실시간으로 전환되도록 설계되었다. 싱글-듀얼-쿼드의 작업 환경은 일반 쿼드코어 모바일 AP에서도 똑같이 적용되는 것이지만, 컴패니언 코어가 동작하는 작업이 바로 소비 전력을 절감할 수 있는 구간이 된다. 엔비디아는 이런 컴패니언 코어 사용 비중이 스마트폰 전체 사용 시간의 상당수를 차지할 것으로 보고 있다.
또한 테그라 3에는 기존 테그라 2보다 그래픽 성능이 3배 향상된 새로운 12코어 지포스 GPU가 들어간다. 버텍스 쉐이더의 수는 테그라 2와 같은 4개지만 픽셀 쉐이더 유닛의 갯수를 2배인 8개로 늘려 픽셀 연산이 많은 최신 3D 게임에서 성능이 증가한다.
또한 PC 게임 시장에서 게임 마케팅 전략을 구사하고 있는 엔비디아는 모바일 게임 시장에서도 테그라 존(Tegra Zone)을 도입해 엔비디아 테그라를 지원하는 게임들을 모아서 소개하거나 관련 정보를 제공하고 있다. 엔비디아 테그라 3에 대한 자세한 내용은 보드나라의 이전 기사 "쿼드코어 스마트 기기 시대를 여는 엔비디아 테그라3"를 참고하기 바란다.
그러나 테그라 3의 GPU 성능은 멀티코어 형태로 그래픽 성능을 강화한 다른 모바일 AP와 비교하면 그리 인상적이지 못한데, 기존의 40nm 공정에 Cortex-A9 쿼드코어 및 저전력 컴패니언 코어를 탑재하기 위해 상대적으로 GPU 아키텍처는 기존 테그라 2의 개선 수준에 그친 것으로 추측된다. 따라서 TSMC 28nm LP 공정을 사용할 것으로 예상되는 차세대 테그라 4(Wayne)에서는 Cortex-A15 쿼드코어와 윈도우 8 지원을 위해 강화된 통합 쉐이더 아키텍처 구조의 ULP GeForce를 볼 수 있지 않을까 한다.
엔비디아 테그라 라인업은 기존의 테그라 2를 듀얼코어 제품군으로 유지하고 쿼드코어 모델로 테그라 3를 새로 투입하게 된다. 어차피 40nm 공정을 계속 사용하고 있으니 테그라 2를 듀얼코어 보급형으로 한 단계 내리고 고성능 시장을 타겟으로 테그라 3를 판매한다는 전략이다. 다만 테그라 2는 NEON이라 불리는 MPE(Media Processing Engine)이 빠져있어 동영상 호환성이 떨어졌던 기존의 단점이 계속되고, 테그라 3는 2048x1536 이상의 고해상도 태블릿 디스플레이를 지원하지 않는다는 것이 문제다. 메모리도 기존과 같은 싱글채널이라 메모리 대역폭이 다른 모바일 AP보다 떨어진다. A9 쿼드와 A15 듀얼을 모두 준비? 삼성 엑시노스 삼성전자에서 지난 해 자사의 모바일 AP 제품군에 엑시노스(Exynos) 브랜드를 도입하면서 처음 선보인 엑시노스 4210은 우수한 CPU와 GPU 탑재로 갤럭시 S II의 하드웨어 가치 및 엑시노스 탑재 기기에 대한 소비자 선호도를 높이는 역할도 했다.
올해 등장할 엑시노스 모바일 AP는 일단 공식 발표된 엑시노스 5250과 4212가 있다. 엑시노스 4212는 기존 엑시노스 4210의 32nm HKMG LP 공정 버전으로 CPU와 GPU의 클럭 향상을 위해 4210보다 높은 성능을 보일 것으로 예상된다. 엑시노스 5250은 새로운 ARM Cortex-A15 CPU와 Mali-T604 GPU 아키텍처가 들어가 성능이 크게 향상될 것으로 기대되고 있다.
엑시노스 5250에 들어갈 것으로 보이는 ARM Mali-T604 GPU는 4개의 쉐이더 코어가 들어갔고, Tri-pipe 아키텍처를 통해 기존의 Mali 그래픽 프로세서에 비해 5배 향상된 성능을 제공하며 에너지 효율성도 높인 것으로 알려졌다. 또한 GPGPU 지원 및 확장 API로 Khronos 그룹의 OpenCL이나 MS의 DirectX를 지원하며, 멀티 코어 방식으로 1개부터 최대 4개까지 코어 확장이 가능하다.
2분기부터 양산될 예정인 엑시노스 5250은 현재 발표된 모바일 AP 가운데 가장 높은 2560x1600 해상도를 지원하므로 지난 해 삼성전자가 디스플레이 전시회 등에서 선보였던 2560x1600 WQXGA 해상도 디스플레이를 탑재한 태블릿에 사용될 가능성이 높다.
한편, 삼성전자에는 공식 발표된 엑시노스 4212와 5250 외에도 국내 블로그를 통해서 Cortex-A9 쿼드코어 버전인 엑시노스 4412의 존재가 알려진 바 있는데, 올해 2분기부터 양산에 들어가는 엑시노스 5250 대신 엑시노스 4412가 갤럭시 S III를 비롯한 상반기 삼성전자 스마트 기기들에 탑재될 거라는 전망이 있다. 삼성전자의 2012년 모바일 AP 중에서 공식 발표한 엑시노스 4212와 엑시노스 5250의 스펙은 대강 알려졌지만, 엑시노스 4412에 대해서는 Cortex-A9 쿼드코어라는 것 외에 정확한 정보가 없다. (메모리는 쿼드코어임을 감안하면 LPDDR2 1066 메모리가 들어갈 가능성도 있지만 기존의 LPDDR2 800을 쓸 수도 있다)
다만 ARM Mali 로드맵에서는 쿼드코어 Cortex-A9에 쿼드 Mali-T604가 2012년 슈퍼폰 사양이 될 것이라고 명시하고 있는데, 삼성전자가 엑시노스 4412를 출시한다면 ARM의 2012 슈퍼폰 모바일 AP 사양과 비슷할 가능성이 높다. 아이패드3 발표 전까지 베일에 가려진 애플 A6 애플(Apple)은 자사의 스마트 기기에 독자적으로 만든 모바일 AP를 사용하고 있다. 그러나 차세대 아이패드 3와 아이폰 5에 들어갈 A6는 기존의 A4/A5보다 스펙을 짐작하기가 더 어렵다. 애플이 그 동안 자사의 모바일 AP를 생산해오던 삼성전자와 특허 소송이 심화되면서 TSMC로 모바일 AP 생산 업체를 변경하려고 하기 때문이다.
애플 A4는 삼성전자 S5PC110(허밍버드)와 기본 설계가 같았으며, A5는 Cortex-A9 듀얼코어 1GHz CPU에 PowerVR SGX543-MP2 GPU를 탑재해 그래픽 성능에서 경쟁 모바일 AP들을 크게 앞섰다. 하지만 A6 프로세서에 어떤 CPU와 GPU가 들어갈지는 아직 확실하지 않다. 다만 애플을 제외한 ARM 모바일 AP 제조사들의 신제품 출시 일정을 검토해보면 상반기 발표될 아이패드 3에 들어갈 A6 프로세서가 어떤 사양일지 짐작할 수 있다.
Cortex-A15 대신 아이패드 3에 맞춰 A9 쿼드코어?스마트폰/태블릿에 들어가는 ARM 계열 모바일 AP 주요 제조사 퀄컴, TI, 엔비디아, 삼성전자의 로드맵을 보면 2012년 초에 사용해야 하는 경우는 Cortex-A9 계열, 2분기 이후 등장할 제품에는 Cortex-A15 듀얼코어가 탑재된다. ARM Cortex-A15 아키텍처를 사용하는 삼성전자 엑시노스 5250과 TI OMAP5250, 엔비디아 테그라4(Wayne) 등이 빨라야 올해 2분기~연말에 생산 일정이 잡혀있기 때문에 애플이 Cortex-A15 기반 모바일 AP를 이보다 빨리(아이패드 3 출시에 맞춰서) 내놓기란 쉽지 않을 것이다. 또 TSMC의 28nm LP 공정 수율이 생각만큼 나쁘지 않다고 해도 애플 A6 뿐만 아니라 퀄컴과 TI의 28nm 모바일 AP를 생산해야 하는 TSMC가 애플 주문량을 맞출 수 있일지도 미지수다. 때문에 만약 애플이 TSMC에 모바일 AP 주문을 넘기는 과도기로 삼성전자에 A6 프로세서까지 주문을 했다면 엑시노스 4412에 들어가는 Cortex-A9 쿼드코어가 될 가능성이 높다. 32nm HKMG LP 공정으로 기존 대비 크기, 발열, 소비 전력이 줄어들기 때문에 쿼드코어 CPU에 기존의 A5보다 향상된 PowerVR SGX5xx 멀티코어 GPU 탑재가 가능하다. 물론 삼성 엑시노스 4212과 마찬가지로 32nm HKMG LP 공정을 바탕으로 A5에 사용된 Cortex-A9 듀얼코어에 CPU 클럭만 1.5GHz 정도로 끌어올릴 수도 있지만, 디스플레이 해상도가 4배(2048x1536)로 올라가는 아이패드 3에 맞추려면 GPU 뿐만 아니라 CPU의 사양도 올라갈 가능성이 많다. x86 스마트폰을 꿈꾸는 아톰 Z2460, 올해는? 인텔은 저전력 x86 아톰 프로세서를 기반의 오크 트레일 플랫폼을 사용한 아톰 태블릿과 무어스타운으로 불리는 아톰 스마트폰이 제조사들에게 선택받지 못하자 저전력에 신경 쓴 메드필드(Medfield) 플랫폼으로 다시 한번 시장 진입을 노리고 있다.
지난 2011년 2월 MWC에서 스마트폰용 메드필드 플랫폼과 미고 소프트웨어를 발표했던 인텔은, 올해 1월 초 CES 2012에서 메드필드 기반 스마트폰 레퍼런스 디자인을 공개했다.
ARM과 견줄 소비 전력을 구현한 메드필드 아톰메드필드 플랫폼은 펜웰(Penwell)로 불리는 SoC에 XMM 6260 모뎀의 조합으로 기존 무어스타운보다 저전력 모드 진입이 더 빨라졌다.
아톰 Z2460은 ARM이 아닌 x86 아톰 마이크로프로세서 아키텍처 기반 1.6GHz 싱글코어 CPU가 들어간다. 싱글코어지만 인텔 하이퍼스레드(HT) 기술이 들어가 멀티 스레드 작업이 가능하며, 512KB L2 캐시가 들어갔다. 메모리는 듀얼채널 LPDDR2 800까지 지원해 다른 ARM 계열 모바일 AP 메모리 대역폭(6.4GB/s)과 같으며, 내장 그래픽(GMA)으로는 PowerVR SGX540 400MHz GPU가 들어갔다. 외부 디스플레이 출력은 1920x1080 해상도를 지원하는 HDMI 1.3a 규격을 갖췄지만, 내부 디스플레이 해상도는 1280x1024(또는 1366x768)로 알려져 HD급 스마트폰/태블릿에 맞춰진 것으로 보인다.
특히 아톰 Z2460이 들어가는 메드필드 플랫폼의 아톰 CPU 코어는 작동 전압을 낮추기 위해 재설계했고, 클럭 스피드를 100MHz 단위로 조절해 넓은 범위에서 클럭 조절이 가능하다. Z2460의 파워 게이트는 C6 스탠바이 모드를 통해 idle 상태에서 소비 전력을 0로 줄일 수 있다. 인텔 메드필드 플랫폼에 대한 자세한 내용은 보드나라의 이전 기사 "인텔 메드필드 SoC의 세부 정보 및 벤치마크 성능 공개"를 참고하기 바란다.
CES 2012를 통해 인텔과 레노버(Lenovo)는 메드필드 플랫폼 기반의 K800 스마트폰을 선보였다. 아톰 Z2460 프로세서와 3G HSPA+를 지원하는 XMM6260으로 구성된 K800의 메드필드 플랫폼은 인텔 x86 프로세서를 사용하면서도 ARM 수준의 스마트폰 구성이 가능하다는 점에서 매력적이다.
그러나 아톰 Z2460이 들어간 레노버 K800 스마트폰의 AnTuTu 벤치마크 CPU 성능은 Cortex-A9 쿼드코어가 들어간 테그라 3(아수스 트랜스포머 프라임) 뿐만 아니라 A9 듀얼 코어가 사용된 엑시노스 4210(갤럭시 S2, 갤럭시 노트)보다도 떨어진다. 물론 아톰 Z2460은 싱글 코어 CPU에 인텔 하이퍼스레딩 기술을 사용했으므로 모바일 AP의 코어당 성능 기준으로 환산하면 아톰 Z2460 성능이 Cortex-A9보다 높다.
하지만 Cortex-A9/A15는 듀얼 또는 쿼드코어로 만들어도 스마트폰에 사용 가능한 발열 및 소비 전력을 유지할 수 있는데 비해, 메드필드 기반 아톰 Z2460은 인텔이 내년에 발표할 22nm 공정의 아톰 SoC로 넘어가야 본격적인 성능 경쟁을 벌일 수 있게 될 것이다. 계속해서 2페이지 개선된 Krait 아키텍처, 퀄컴 스냅드래곤 S4가(이) 이어집니다. |
이수원 수석기자 / swlee@bodnara.co.kr
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