[정보분석] 아웃 오브 오더 및 최신 프로세스를 채택하는 향후의 Atom

 

Intel은 약 2 개월 전에 Clover Trail 코드 네임으로 알려진 Atom Z2760을 발표. 이미 OEM 메이커도 Atom Z2760을 탑재한 태블릿을 발표하고, 후지쯔는 그 맨 앞장을 "Arrows Tab Wi-Fi QH55 / J"를 출시했다. 향후, Acer, ASUS, HP, Lenovo 등이 탑재 제품을 예정하고있어, 서서히 모이는 것이다.

　이미 알려진 대로, Intel이 Clover Trail의 라인업을 앞으로도 계속할 계획으로, Clover Trail의 후속으로 22nm 공정  Bay Trai뿐 아니라, 그 후속으로 14nm 공정 Cherry Trail을 예정하고 있다.

　Bay Trail에서 프로세서는 쿼드 코어에, 현재 인 오더 형의 명령 실행 엔진은 Core 시리즈 등과 같은 아웃 오브 오더 형으로 강화된다. 또한, 내장된 GPU는 영국 Imagination Technologies 제의 PowerVR 코어에서 Intel 자신이 설계하는 GPU (Intel HD Graphics)로 변경되어 Direct3D 11 (이른바 DirectX 11)에 새롭게 대응한다고 한다.

 

소비 전력에서 ARM SoC 따라 잡은 Atom 프로세서

 

 

 

씽크패드 태블릿 기판

 

　"예상했던 것보다 훨씬 좋은 성과였다"- 이것은 필자의 질문에 OEM 업체의 엔지니어가 Clover Trail에 한 평가다. 사실 Clover Trail은 너무 기대되는 존재가 아니었다. 왜냐하면 그 이전 제품인 Oak Trail Atom Z670에 실망했기 때문이다.

　Atom Z670도 태블릿용  프로세서로 2011 년 4 월에 발표되었다. 일부 제품에 채용 되었지만, 많은 제조 업체의 채택에는 이르지 못했다. 당시는 Android 3.x/4.x의 등장으로 ARM SoC를 채용 한 태블릿이 등장하고 있었는데, 그러한 제품이 10 시간 정도의 배터리 구동을 실현하고 있던 것에 비해, Atom Z670에서는 몇 시간 정도 밖에 구동 할 수 없었기 때문이다.

　이 평가는 Clover Trail 세대가 크게 바뀌었다. Intel 자신의 표현을 빌리자면 "많은 경우 ARM 계열을 웃돌고 있다"라는 것으로, 실제 Intel이 언론에 공표 한 데이터 ( 다른 기사 참조)에 따르면, Clover Trail 오히려 ARM SoC보다 도 소비 전력이 낮아지고 있다.

　PC 메이커로부터도 Clover Trail을 탑재 한 태블릿의 전력 데이터가 공개되어 시작했다. ThinkPad Tablet 2 기사에서도 언급했듯이 레노보 · 재팬에 따르면 1 년 전 ThinkPad Tablet (Tegra 2 탑재)과 비교하면 대기시의 가동 시간은 260 시간에서 600 시간 및 배 이상 비디오 재생 시간은 7 시간에서 10 시간으로 압도하고 있다고 한다.

　즉 Clover Trail 세대에서 "x86 그래서 소비 전력이 높고, ARM 그래서 소비 전력이 낮다"라는 시대는 끝났다. ISA (명령어 세트 아키텍처)의 차이가 마이크로 아키텍처에 영향을 미치는 것은 사실이다. 실제로 ARM에 비해 x86 디코더 (ISA를 프로세서 내부의 명령으로 변환하는 부분)은 복잡하고, 면적이 크다. 그러나 이제 디코더가 다이에서 차지하는 비중은 몇 %에 지나지 않고, 제조공정의 미세화로 한층 더 작아지고 있다. 즉, ISA의 차이에 따른 소비 전력 차이가 없이 같아지는 것이다.

　결국 해당 프로세서의 소비 전력이 높거나 낮은 지는건 ISA의 차이가 아니라 마이크로 아키텍처 디자인 나름이다. 지금까지 x86 프로세서가 소비 전력이 높았다는 전력 효율성을 희생해서 성능을 추구하는 디자인 이었기 때문이다. 그러나 그역사도 Clover Trail이 종지부를 찍​​었다고 해도 좋다. 위에서 전력을 낮춰가는 x86 프로세서와 아래에서 성능을 올려가는 ARM SoC, 지금 바로 그 크로스 오버 포인트에 도달 한 것이다.


Windows 8 기와 Windows RT기로 전력의 차이를 분석

　이러한 Clover Trail의 특징을 이해 한 다음, 실제로 출시 된 Windows 8/RT 태블릿을 살펴보면, 흥미로운 것을 알 수 있다. 다음 표 1은 Clover Trail을 탑재 한 Windows 8 태블릿과 ARM SoC를 탑재 한 Windows RT 태블릿 비교이다. Windows 8 태블릿 에서 최경량이 되는 Lenovo의 ThinkPad Tablet 2, Windows RT의 퓨어 타블렛으로는 일본에서 정식으로 판매되고 있는 것은 ASUS의 "VIVO Tab TF600T"만 있기 때문에, 그 둘을 비교하고 있다. 일본에서는 판매되지는 않았지만, Windows RT 참조기가 되는 Surface RT 관해서도 비교로 게재했다.

 

 

 

 

Windows 8 태블릿과 Windows RT 태블릿 사양
제품	ThinkPad Tablet 2 (367928J)	ASUS TF600T	Surface RT (32GB모델)
운영체제	윈도우즈8 프로	윈도우즈 RT	윈도우즈 RT
SOC	Atom Z2760	Tegra3 (T30)	Tegra3 (T30)
메모리	2GB (LPDDR2)	2GB (DDR3L)	2GB (DDR3L)
저장장치	64GB (eMMC)	32GB (eMMC)	32GB (eMMC)
액정	1366 x 768 (IPS)	1366 x 768 (IPS)	1366 x 768 (IPS)
배터리 구동 시간 (비디오 재생)	약 10시간	약 9시간	-
배터리 용량	30Wh	25Wh	31.5Wh
무게	약 570g	525g	약 680g
가격	69,300 엔	59,800 엔	약 4만엔

 

 

 

이 표에서 보면 알 수있는 것은 ARM 기반 VIVO Tab TF600T와 x86 기반 ThinkPad Tablet 2 스펙상의 큰 차이는 없다는 것이다.

　예를 들면 무게. VIVO Tab TF600T는 525g으로 ThinkPad Tablet 2 (570g)보다 가볍다. ARM 쪽이 소비 전력이 적기 때문에 VIVO Tab TF600T은 가벼운 것이라고 생각하는 경향도 있다고 생각되지만 실제로는 그렇지 않다. VIVO Tab TF600T 분은 배터리 용량이 25Wh인데 반해, ThinkPad Tablet 2 30Wh이기 때문이다. 이 5Wh 차이가 무게 차이가 있다고 생각할 수있다. 실제로 31.5Wh의 Surface RT는 680g으로 어느 제품보다 무거운 것도 증거의 하나 일 것이다. 이러한 스펙을 봐도, ISA의 차이가 전력, 무게 차이에 거의 영향을 주지 않았음을 볼 수 있다. (CPU자체 무게야 무슨 차이가 있을까만..

발열이 많이 난다던가 하면, 내부 방열판을 더 많이 써야 한다던가, 전력소비가 크면 같은 시간을 구동 하기 위해서 더 큰 배터리를 넣어야 한다던가 하기 때문에.)

　또 주목해야 할 것은 가격이다. ARM 기반 TF600T은 59,800 엔, x86 기반 ThinkPad Tablet 2 69,300 엔으로 약 1 만엔의 차이​​이지만, 스토리지 용량이 전자는 32GB, 후자는 64GB이다. 현재 시장에있는 태블릿은 32GB와 64GB에서 대체로 100 달러 (엔화 8,000 엔 전후)는 가격 차이가 있어 그렇게 생각하면 실질적으로 두 제품은 같은 범위의 가격대라고 말해도 좋다.

　단지 더 공정하게 말하는 경우 Windows RT에는 Office 2013 Preview가 번들 된 것은 언급 할 필요가 있다. 일반적으로 Office가 번들 된 PC는 1 엔 원 정도의 가격이 업되는 것이기 때문에, 그 분은 Windows RT 쪽이 이득이라고 생각할 수있다. 이 점은 분명히 Windows RT의 장점이라고 필자는 생각하고 있다.

　그러나 이미 x86 버전의 Office의 라이센스를 소유하고 그것을 Windows 태블릿에 설치하여 사용하고자 하는 사용자라면 그러하지 않다. Microsoft Office의 라이센스 정책은 패키지 버전의 Office를 소유하고 있는 사용자는 데스크톱 PC + 모바일 PC, 모바일 PC + 모바일 PC라는 조합하면 2 대의 PC에 설치하여 사용하는 것을 인정하고 있다. 따라서 현재 데스크톱 PC 및 노트북 PC 1 대에만 Office 제품 버전을 설치하여 사용하고있는 사용자라면 Windows 8 태블릿에 설치하여 사용할 수 있다.

　또한 이미 여러 번의 설명대로 Windows 8 태블릿은 사용자가 Windows 7까지 사용해온 데스크톱 응용 프로그램은 기본 그대로 작동 (물론 호환성 문제에서 움직이지 않는 경우도 있으므로 확인 요망 ). 특히 기업 사용자의 경우 이 혜택이 크고, 현재 비즈니스에 이용되고 있는 보안 소프트웨어와 비즈니스 애플리케이션 등도 기본 그대로 작동한다.

　또한 USB 포트에 키보드와 마우스를 연결하면, Windows 8 태블릿은 그대로 Windows PC로 사용할 수있다. 이러한 점이 Windows 8 태블릿의 큰 장점이라 할 수 있겠다.

 

차기 Atom 아키텍처를 크게 변경

이처럼 Intel의 Clover Trail 많은 OEM 업체 (Dell, HP, Lenovo, Acer, ASUS, Samsung 등)에 채용되는 등, 분명히 말해 잊혀 질 존재 Oak Trail에 비하면 크게 도약한게 된다.

　Intel은 이러한 성공을 다음으로 연결하기 위해 차세대 프로세서의 개발을 진행하고있다. Clover Trail의 후속으로 2013 년 말부터 2014 년까지 계획되어 있는 것이, 개발 코드 네임 Bay Trail이다.

　이전 기사에서 설명한 대로 현재 제품 Clover Trail은 스마트 폰용 Medfield를 기반으로 개발 된 프로세서 코어를 2배, 그리고 GPU를 PowerVR SGX540에서 PowerVR SGX 545으로 강화하는 등 개량 시킨 버전이다. 즉, 스마트 폰 프로세서의 성능을 끌어 올린 것이 Clover Trail의 정체였다.

 

 

 

인텔 아톰 프로세서 로드맵(2013년 이후는 예상)

 

 

 

인텔 계획 태블릿 아톰 프로세서 사양(Bay Trail 이후는 예상)
플렛폼	Oak Trail	Clover Trail	Bay Trail	Cherry Trail
제품명(CPU 이름)	Atom Z670	Atom Z2760	-	-
CPU 코드명	Lincroft	Cloverview	Valleyview	Cherryview
PCH(칩셋)	Whitney point	x	x	x
구성	2칩 (CPU+칩셋)	1칩 SOC	1칩 SOC	1칩 SOC
프로세서 코어	Bonnell	Saltwell	Silvermont	Airmont
프로세서 코어수 (쓰레드)	1 (2)	2 (4)	4 (4)	4??
Connected Standby 지원	x	O	O	O
제조 공정	45나노미터	32나노미터	22나노미터	14나노미터
내장 GPU	PowerVR	PowerVR	인텔 HD 그래픽스	인텔 HD 그래픽스?
다이렉트 3D	9	9.3	11	11??
메모리	DDR2	LPDDR2	LPDDR3	??
TDP	3W	2W	2W	2W

 

 

 

이에 비해 차기 Bay Trail은 태생이 다르다. Intel은 Medfield(메드필드)의 ​​후속 스마트 폰 SoC "Merrifield"(22nm)(메리필드)를 계획하고 있다. Clover Trail이 개발 된 경위를 생각하면, 같은 22nm의 Bay Trail이 Merrifield의 ​​강화판이라 마땅하지만, 실은 그렇지 않다. 그 힌트는 Bay Trail 프로세서 코드 명 "Valleyview"에 있다.

　까다로운 이야기이지만, Intel은 플랫폼과 프로세서에 모두 코드 네임을 붙이고 있다. 예 Clover Trail이라는 코드 네임은 플랫폼의 코드 네임으로, 칩 자체는 Cloverview된다 (필자로서는 SoC 시대에 플랫폼과 칩 모두에 다른 이름이 있다는 것은 까다로운걸로 생각하므로, 플랫폼의 코드 네임만 언급 하도록 하고 있다).

　즉 일반적으로 ~ Trail 부분을 ~ view로 바꾼 것이 칩의 코드 명이다. Cedar Trail (32nm 버전 넷 북용 Atom) 프로세서는 Cedarview 그러나 Clover Trail라면 Cloverview되는 식이다.

　그러나 이 Bay Trail 칩의 코드 네임은 Valleyview에서 이 명명 규칙에 일치하지 않는 것을 알 수있다. 이것이 Bay Trail의 정체를 찾는데 있어서 중요한 포인트다.

　사실, Intel은 Cedar Trail의 후계로서 Valley Trail는 22nm 세대 넷 북용 Atom의 개발을 진행하고 있었다. 그 Valley Trail 프로세서 코드 네임이 Valleyview, 즉 지금 Bay Trail 용으로 개발 된 SoC 그 자체인 것이다. 하지만 이미 여러 차례 지적하고 있는대로, 넷북 시장 자체가 축소 경향에 그것이 태블릿으로 대체하고 있는 실정이다. 따라서 Intel은 Valleyview 대상을 태블릿에 두고 태블릿 용으로 개발하기로 방침을 전환, 넷 북용은 그 파생 품으로 계획하게 된 것이다.

　이러한 배경이 있고 Bay Trail에는 2 개의 코드 네임이있다. 태블릿 용이 Bay Trail-T, 넷 북용이 Bay Trail-M이된다.

 

아웃 오브 오더의 쿼드 코어 + Intel 제 GPU되는 Bay Trail

　OEM 메이커 관계자의 정보에 따르면, Bay Trail (Valleyview)는 현재 Clover Trail과는 전혀 다른 디자인의 제품이 된다. 먼저 마이크로 아키텍쳐가 일신된다. Atom의 디자인은 45nm의 Bonnell, 32nm의 Saltwell에서 인 오더 방식의 아키텍처를 채택함으로써 디코더를 단순화하고 전력 소비를 최소화하는 구조를 채용했다. 하지만 성능면에서는 패널티가 크고, 특히 Windows의 복잡한 OS 환경에서는 성능면에서 사용자에게 불만을 갖게하는 경우가 많았다.

　그래서 22nm 세대 이후의 디자인인 Silvermont (실버 몬트) 부터 Core 프로세서 등에서도 채용 된 아웃 오브 오더 방식으로 변경한다. 따라서 프로세서의 처리 능력을 크게 끌어 올린다. 또한 프로세서 코어도 Clover Trail까지 2 코어에서 4 코어에 늘려 총 처리 능력을 끌어 올린다.

　또한 Clover Trail 세대에서는 메모리는 LPDDR2 이었지만 Bay Trail 세대에서는 LPDDR3로 변경하여 메모리 대역폭을 끌어 올려 전체의 처리 능력을 향상시키는 것이 가능하게 된다.

　또 하나의 큰 변화는 내장 된 그래픽 코어이다. Clover Trail는 PowerVR SGX545이 있지만 Bay Trail에서는 Intel 자신이 개발하고있는 Intel HD Graphics 변경된다. 제 3 세대 Core 프로세서 (Ivy Bridge)에서 채용되고있는 DirectX 11에 대응한 엔진으로, 엔진의 수 등을 줄임으로써 소비 전력을 억제.

　성능은 향상되지만, 소비 전력은 늘어나지 않을 전망이다. 열 설계 소비 전력은 Clover Trail과 같은 2W 그대로,  활동 소비 전력은 오히려 개선 될 것으로 Intel은 설명하고있다. 이것은 22nm 프로세스로 미세화하는 혜택이라고 생각할 수 있는 것이다.

 

Bay Trail의 후계로서 계획되어 Cherry Trail

　또한 Intel은 Bay Trail의 후속으로 2014 ~ 2015 년까지 플랫폼의 코드명 Cherry Trail (체리 트레일), SoC의 코드 네임이 Cherryview (체리뷰)라는 제품을 개발하고 있다. 이 Cherry Trail에서는 제조 프로세스 룰이 14nm로 이행되어, 새로운 전력 저감을 기대할 수 있다. 현재 Cherry Trail이 어떤 SoC인지 알려져 있지 않지만, OEM 메이커 관계자의 정보에 따르면 여전히 TDP의 테두리는 2W에 설정되어 있다고 한다. 즉, 소비 전력의 방향성은 Clover Trail, Bay Trail 매우 비슷한 경향의 제품이 될 가능성이 높다.

　이전에 언급했듯이, Intel의 대 ARM SoC 전략은 매우 명쾌하다. Intel의 강점은 제조 기술과 제조 시설의 규모로 업체에 차이를 내고 있는 것이다. 특히 첨단 프로세스 규칙의 도입에 관해서는 매우 큰 차이를 내고있어, 실질적으로 1 ~ 2 년 정도의 차이를 내고 있다. 현재 이혜택을 누리고 있는 것은 고성능 용 프로세서 (Xeon 및 Core 등) 뿐이다. 그리고 나서 1 ~ 2 년 늦은 프로세스를 Atom에 채택하고 있었기 때문에, 타사와 같은 세대의 프로세스 규칙으로 승부 했었다. 향후 Intel은 Atom에도 최첨단 프로세스 규칙을 도입하여 혜택을 넓혀 간다. (실제로는 soc 타사보다 공정이 반세대 늦었음)

　실제로 올 여름에는 많은 반도체 메이커가 제조에 이용하고 있는 파운드리 TSMC의 라인 쟁탈전 상태에서 스마트 폰 업체 중에는 SoC 공급이 따라 잡지 못하고, 모처럼의 성수기에 판매 물건이 없는 사태가 되어 버렸던 곳도 있었다. 그러한 점에서 업계에서는 확실히 제품을 공급할 수있는 Intel에 대한 재평가도 진행되고 있어 만일 Intel이 Atom에 최첨단 제조공등을 도입, 앞당겨 성공하면 성능면에서도 공급 측면에서도 PC 메이커 이외에 매우 Atom을 선택하는 이유는 확대해 나가게 될 것 이다.

 

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다 음 스마트폰 아톰에서 인텔 HD가 들어가면 어떻게 될지.. 미리 가늠해 볼 수 있는 [벤치리뷰] x86 ARM 크로스 플렛폼 그래픽 벤치마크(물론 HD4000급 그대로 들어가지는 않습니다.메모리 때문에 차이가 생길지 모르겠지만, 순수 코어만 보면 대략 30% 정도 성능이 나오지 않을까 예상 합니다.EU를 4개 넣는다고 하니.) 제품에 따라서 더 늘어난다면 성능은 증가하겠죠. GPU클럭변수도 있고

 

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