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[정보분석] 배터리로 20일간 아이들 상태로 가능한 차세대 하스웰 Ultrabook

tware 2013. 4. 26. 22:06

 

 

지금부터 10년 전 이맘때는 Intel이 초대 Centrino Mobile Technology를 출시한 직후에 있어서 많은 OEM 업체에서 매력적인 얇은 노트북 PC가 속속 발매되고 있던 시기에 해당한다. 그로부터 10년지나 이제는 얇은 노트북 PC는 당연하게 되어, 당시로서는 혁신적이었던 30mm 같은 형태 ​​노트북 PC는 이제 저렴한 세그먼트에서도 판매 될 정도로 당연한 제품이됐다.

 Intel 자신이 "Centrino부터 빅 체인지"라고 부르는 새로운 플랫폼이 곧 시장에 투입된다. Intel은 4월에 열린 IDF Beijing 기자 회견에서 제 4세대 Core 프로세서 제품군 (코드 명 : Haswell) 출하를 OEM 메이커에 시작하고 2분기에 탑재한 제품이 발표될 것이라는 전망을 내놨다. 4세대 Core 프로세서를 채용한 모바일 플랫폼 SharkBay (샤크 베이)의 개발 코드 네임으로 알려져 있으며 현재 세대 3세대 Core 프로세서 용 플랫폼이다 Chief River와 비교하여 성능면도 그렇지만 소비 전력면에서도 그리고 패키지 크기의 축소로 통상보다 소형의 장치가 허용되는 점 등에서 큰폭으로 진화하고 있다. Intel 말대로 플랫폼의 관점에서 "혁명적"이라고 말해도 좋을 제품이 된다.

 


CPU보다 GPU의 강화로 움직인 Haswell


 개발 코드 명 Haswell로 알려진 4세대 Core 프로세서지만, 이미 본 연재에서도 몇 번 언급해 왔기 때문에, 본 연재의 독자라면 정보가 어느 정도 파악되고 있지만, 복습을 겸하고 어떤 프로세서가 되는지를 다시 한번 되짚어 보고 싶다.

 Haswell의 가장 큰 특징은 프로세서뿐 아니라 칩셋을 포함한 소비, 특히 아이들시의 소비 전력을 크게 줄일 수 있다는 것이 가장 큰 특징이다.

 물론 성능면에서 강화한 것도 특징이지만, CPU 부분에 대해서는 현재 세대 3세대 Core 프로세서 (개발 코드 명 Ivy Bridge)의 향상된 버전에 머문다. 분기 예측이나 캐시 부분의 효율 개선 등의 개량이 진행된 정도에 큰 변화라고 할 정도는 아니다. 프로세서 코어가 4코어 (쿼드 코어)와 2코어 (듀얼 코어)가 준비되어 있는 점도 같고, 특별히 큰 변화는 없다. 그러나 새로운 추가 명령어 세트로 AVX2이 추가된다.

 GPU 대해서는 크게 향상된다. 다음 슬라이드는 Intel이 지난해(2012 년) 가을 IDF에서 공개 한 것으로, Haswell의 GPU에는 GT3, GT2, GT1의 세 가지 등급이 준비되어 있으며, 각 엔진 수가 다르기 때문에 알 수 있다.

 

 

 

Intel이 지난해 (2012 년) 가을 IDF에서 공개 한 Haswell의 GPU를 설명하는 슬라이드. GT3, GT2/GT1과 분리가 용이​한 구조로 되어 있다

 


 그러나 GT1은 GT2의 컷오프 (실리콘은 같은) 버전. 실제로는 GT3와 GT2의 2 개만 있다. Intel은 공식적으로 엔진 수 등을 밝히고 있지 않지만, OEM 메이커 관계자의 정보에 따르면 GT3가 40 엔진, GT2가 20 엔진으로 되어있다. 현재 제품의 Ivy Bridge의 최상위 SKU인 GT2 (Intel HD Graphics 4000)가 16 엔진으로 되어 있으므로, Haswell의 GT2는 같은 GT2에도 엔진이 25 % 증가, 성능 향상을 기대할 수있다. 또한 Direct3D 11.1을 지원하는 것은 GT3 뿐이다.

 또한 GT3는 노트북 PC용 Haswell에만 제공되며, 데스크톱 PC 용으로는 제공되지 않지만, 프리미엄 게이밍 노트북 PC 용으로 되어있는 경우도 있고, GT3에는 또 다른 특징이있다. 그것은 패키지에 온다이 캐시로 eDRAM을 구현할 수 있는 것이다. 이 eDRAM은 원래는 메인 메모리에 있는 프레임 버퍼의 일부를 캐시 할 수 있으므로, 메모리 대역을 절약 할 수 있고 3D 게임 성능 향상한다. 또한 GT3 + 온다이 캐시는 Intel HD Graphics 5200, GT3에는 Intel HD Graphics 5100 / 5000, GT2는 Intel HD Graphics 4600/4400/4200의 번호가 주어질 예정이다.

 새로운 메모리 지원도 Haswell 세대의 큰 특징이다. Ivy Bridge 세대는 1.35V에서 작동하는 DDR3L의 지원이 추가 되었지만, Haswell에서는 LPDDR3 지원이 추가된다. LPDDR3는 스마트폰이나 태블릿에서 이용되어 왔다. 저전력용 DRAM에서 프로세서가 아이들 상태에 있을 때에도 DRAM이 스스로 리프레쉬를 건다. (셀프 리프레쉬) 때의 소비 전력을 크게 줄일 수 있는게 가장 큰 특징이다. Intel이 IDF 등에서 공개하는 자료에 따르면, DDR3L에 비해 아이들시의 소비 전력이 5 분의 1 이하가 된다고 한다. 또한, Haswell에 새로 도입된 1칩 버전 (SoC 버전, 그러나 반도체로서는 종전대로 프로세서와 칩셋의 두 부분으로 구성되어 있으며, 패키지를 하나의 칩으로 함) 및 Ivy Bridge 세대와 같은 2 칩 버전이 존재하지만, LPDDR3가 이용할 수 있는 것은 1 칩 버전 뿐이다.

 


1칩 버전 Haswell를 탑재한 시스템의 아이들 소비 전력은 100mW 이하


 이미 본 연재에서도 여러 번 설명한대로 Haswell의 가장 큰 특징은 아이들시의 소비 전력 절감이다. IDF Beijing에서 Intel 클라이언트 PC 사업을 총괄하는 Intel 선임 부사장 겸 PC 클라이언트 사업 본부장 커크 스코겐 씨는 "4세대 Core 프로세서는 아이들시의 소비 전력이 기존에 비해 20 분의 1이 된다 "고 말했던 대로 이번에 절감되는 전력은 피크시의 소비 전력이 아닌 아이들시의 소비 전력이 된다. 하지만 이것이 PC 사용에 혁명적인 변화를 가져오게 된다.

 구체적으로 살펴 보자. 우선 피크시의 소비 전력이지만, 이것은 기본적으로 이전 세대가되는 Ivy Bridge에서 약간 감소되지만 크게 감소되는 것은 아니다. 표 1은 OEM 메이커 관계자의 정보에서 정리해 보았다, Haswell의 TDP (열 설계 소비 전력, PC 메이커가 설계시에 참조하는 가정의 피크시 소비 전력)이다.

 

 

 

(이 다음기사에서 약간 정정이 되는데,

아래 표상에 있는 TDP 25W버전은  실제로는 28W라고 합니다.)


[표 1] Haswell의 TDP

 

   칩 구성  TDP  SDP  cTDP cTDP UP
cTDP Down
LPM
 H프로세서  2칩  37/47/57W  -
(XE전용)
 67W 47W  37W
 M프로세서  2칩  37/47/57W  -  -  -  -  -
 U프로세서
+ GT3
 1칩  25W  -  불명 불명  불명  불명
 U프로세서
+GT3
 1칩  15W  -  O  25W  13W  12.6W
 U프로세서
+GT2
 1칩  15W  -  O  25W  11.5W  11W
 Y프로세서  1칩  11.5W  7.5W  O  9.5W  -  불명

 

 

 Intel은 Haswell 세대 프로세서를 4가지 범주로 나누어 프로세서 번호의 마지막에 붙는 알파벳으로 구별된다. 각각 H, M, U, Y의 4 개로, H가 고성능 및 게이밍 노트북 PC 용. M이 전통적인 일반 노트북 PC 용. U가 Ultrabook . Y가 태블릿과 컨버터블의 Ultrabook 전용이라고 자리 잡게 된다.

 Ivy Bridge 세대는 M 프로세서가 35/45/55W, U 프로세서가 17W, Y 프로세서가 13W 이었기 때문에 일반 노트북 PC용 TDP는 약간 증가 Ultrabook 다음은 약간의 감소라는 것이 될 것이다. 그러나 U / Y 프로세서는 SoC로만 되어있어 이 TDP는 칩셋 분이 포함되어 있다. Ivy Bridge 세대 칩셋의 TDP가 대략 2W 이었기 때문에, 간단히 말하면, U 프로세서가 17W +2 W = 19W에서 15W로 Y 프로세서가 13W +2 W = 15W에서 11.5W로 및 감소 된 셈이다 . 삭감률로 하면 U 프로세서가 26 %, Y 프로세서가 30 %라는 수치다.

 이것도 큰 감소라고 말할 수 있는 것이지만, 자리수 하나 차이가 나는 것이 아이들시의 소비전력 절감이다.

 Haswell의 1칩 버전은 새로 C8 ~ C10라는 패키지 전체에 전력을 실현하는 C 상태가 도입된다. Haswell의 1칩 버전은 패키지로 하나이지만, 실제로는 패키지 내에서 프로세서와 칩셋 두개의 다이가 구현되어 있으며, 각각 독립적으로 작동하고 있다. 따라서 아이들 상태 일 때 저전력을 실현하려면, 프로세서뿐만 아니라 칩 세트 측의 전력을 유지해야 할 것이다. 따라서 Intel은 OEM 메이커에 대해 PowerOptimizer라고 불리는 저전력 솔루션 세트로 제공하고 C8 ~ C10의 이용을 가능하게 한다. 전체 패키지 C10 상태에 들어가면 C7에 비해 6 분의 1의 전력으로 끝난다고 한다. 이미 C7에도 상당한 절전이기 때문에 효과가 크다.

 

[아키텍처] 차세대 CPU "Haswell"(하스웰) 의 2배 강력한 GPU 코어

 

[정보분석] IDF 2011 인텔 하스웰(Haswell)의 다이와 절전 기술

 

 

Haswell의 SoC 버전은 C10라는 새로운 C 상태가 도입된다. C7에 비해 소비 전력이 6 분의 1이 된다

 

 

IDF Beijing에서 Intel이 공개한 Haswell 세대 Ultrabook에서 아이들시의 소비 전력. 디스플레이의 전원이 꺼진 아이들시에 100mW로 삭감이라는 지금까지 PC에 비해 숫자가 하나 다른 저소비 전력을 실현

 이러한 구조를 도입함으로써 Intel은 Haswell의 SoC 버전에서 전체 시스템에서 아이들 상태일 때 100mW 이하의 매우 낮은 소비 전력을 실현한다. 이전에도 언급된 바와 같이 동일한 용량의 배터리 구동 시간을 연장하려면 평균 소비 전력을 삭감 할 필요가 있는데, 시스템이 작동하고 있는 중 90 %는 아이들 상태에 있다고 생각되기 때문에, 아이들 평균 소비 전력이 100mW로 삭감하는 것은 대폭적인 구동시간 연장으로 결합된다. 절전 기술에 뛰어난 OEM 메이커라면 하이엔드 ARM 태블릿에 가까운 평균 소비 전력을 Core 프로세서로 실현하는 것도 불가능이 없어지는 것이다.

 그 무엇보다의 증거가 하나의 칩 버전 Haswell (U 프로세서 내지는 Y 프로세서)는 Microsoft의 Connected Standby을 지원하는 것이다. 이전에도 언급했듯이 Connected Standby를 지원하려면 Microsoft가 정한 요건을 통과해야 16 시간 동안 아이들 상태에서 배터리가 5% 밖에 감소하지 않음을 충족할 필요가 있다. 현재 PC에서 일반적으로 사용되는 리튬이온 배터리는 44Wh 내지는 48Wh이기 때문에 2.2Wh 내지는 2​​.4Wh 밖에 소비하지 못할 것이다. 그러나 전체 시스템의 아이들이 100mW로 삭감되어 있으면 0.1W × 16 시간 = 1.6Wh 밖에 필요로 하지 않게 계산되기 때문에 확실하게 클리어 할 수 있다. 반대로 말하면, 48Wh의 배터리가 있는 시스템에서 한번도 디스플레이를 켜지 않으면 480 시간 = 20 일 동안 배터리만으로 움직일 수 계산된다. 더 이상 PC를 off하지 않으면 배터리가 없어져 버리는 상식은 과거의 물건이 되어 사용자의 사용감은 한없이 태블릿에 접근하게 된다.

 또한, 하나의 칩 버전 Haswell은 GPU의 드라이버로 32bit 버전의 Windows 8을 지원하지 않는다. 현재 Microsoft는 아무것도 밝히지 않았지만 즉 이것은 64bit 버전의 Windows 8에도 Connected Standby 지원이 추가된다는 것을 의미하는 것이다. Microsoft는 Windows 8의 기능 업데이트로 Blue를 올해 계획하고 있지만, 거기서 지원된다고 생각하는 것이 타당 할 것이다.

 


I2C 지원 등에 의해 각종 센서류도 표준 대응


 Haswell에서 2칩 버전과 1칩 버전이 포함되어 있다. 또한 프로세서는 쿼드코어 버전과 듀얼코어 버전, GT3, GT2가 있어, 각각의 조합 4 종류의 다이가 준비되어 있다.

[표 2] Haswell의 다이 편차 (필자 예상)

 

   4+3  4+2  2+3  2+2
 CPU  쿼드코어  쿼드코어  듀얼코어  듀얼코어
 GPU  GT3  GT2  GT3  GT2

 


[표 3] Haswell 패키지 (필자 예상)

 

분류  H 프로세서 M 프로세서 U 프로세서 Y
프로세서
 패키지 BGA PGA BGA BGA
 칩구성 2 1칩  
 다이  4+3 4+3 4+2 4+2 2+2 2+3 2+2 2+2
 eDRAM O - - - - - -

 


 패키지는 3 종류가 준비되어 H 프로세서는 BGA가 M 프로세서는 PGA가 그리고 U 프로세서와 Y 프로세서는 1칩 BGA가 준비되어 있다.

 칩셋으로, 2칩 버전 (H 프로세서, M 프로세서)에 QM87, HM87, HM86라는 3개의 SKU가 준비되어, 패키지 내에 봉입된 1칩 버전은 기본 버전과 프리미엄 버전으로 제공되고 있다.

[표 4] Haswell 노트북 PC 용 칩셋 (필자 예상)

 

  2칩 버전 1칩 버전
  QM87 HM87 HM86 프리미엄 기준
패키지 크기 20 x 20mm 20 x 20mm 20 x 20mm SoC SoC
vPro O - - O(*SKU에 따르면) -
PCIe 3.0 x 16 O O O - -
유연한
I/O 포트
최대 16 최대16 최대 16 최대 14 최대 14
USB (3.0) 14(4-6) 14(4-6) 14(2-4) 8(2-4) 8(2-4)
SATA (6Gbps) 6(2-4) 6(2-4) 4(2) 2(0-2) 4(0-4)
PCIe 2.0 6-8레인 6-8레인 6-8레인 최대 12레인
/ 6장치
최대 10레인
/ 6장치
I2C / UART - - - 1 1
SDIO - - - 1 1
3화면 출력 O O O O O
VGA O O O - -
윈도우 8
Connected
Standby
- - - O -

 

 

(I/O Port Flexibility에 대해서는 아래 기사를 참고 하세요.)

[정보분석] CeBIT 메인보드 제조사 제4세대 코어 프로세서용 메인보드 전시

 

 또한, 하나의 칩 버전은 PCI Express x16이 준비되어 있지 않다. 따라서 향후 Ultrabook에서 개별 GPU를 탑재하는 것은 거의 불가능하게 되었다 라고 말해도 좋을 것이다. 무엇보다, GT3에서 이미 높은 성능을 실현했기에 그 필요성이 얇은 것이다.

 또한 하나의 칩 버전의 SoC는 태블릿과 스마트 폰의 센서 등을 연결하는 버스로 일반적으로 이용되고 있는 "I2C '등이 마련된다. Intel은 OEM 업체에 대해 표준 GPS, 가속도 센서, 자기 센서, 자이로 센서, 근접 센서, 압력 센서, 환경 광 센서 등에 I2C 및 UART를 이용하여 연결하는 솔루션을 제공하고 있으며, 태블릿이나 스마트폰에 상응하는 센서류를 Ultrabook에 구현할 수 있다. 또한 NFC에 대해서도 Magnetics Peak-2라는 개발 코드 네임, 자체 디자인 솔루션을 OEM 제조 업체에 제공하며, NXP 등 타사가 제공하는 솔루션을 이용하는 것도 가능하다. 따라서 Haswell 세대로, PC와 태블릿 센서의 차이는 빠르게 없어 질 것이다.

 


IEEE 802.11ac를 지원하는 Wi-Fi/Bluetooth 4.0 콤보 모듈이 등장


 Wi-Fi 모듈 솔루션도 SharkBay 세대 확장한다. 개발 코드 네임으로 Wilkins Peak (윌 킨스 피크)로 알려진 제품으로 2x2의 Wi-Fi 및 Bluetooth 4.0을 1 단위로 제공한다. 이전 세대의 제품과 마찬가지로 PCI Express Mini Card (소위 Mini PCI Express)의 하프 미니 카드 (HMC) 내지는 M.2 (기존 NGFF라고 불리고 있던 차세대 내장 모듈의 규격)에서 준비한다.

 Wilkins Peak의 특징은 최상위 SKU에서 최근 화제인 고속 통신이 가능한 IEEE 802.11ac를 지원하는 것이다. Wilkins Peak 탑재 제품이 등장하면 노트북 PC에도 내장 Wi-Fi가 표준으로 IEEE 802.11ac 지원하기 때문에 현재 라우터 제조업체들이 적극적으로 판매하고 있는 IEEE 802.11ac 라우터의 보급에도 탄력이 붙을 것이다.

 단지, 일본의 사용자에게 "슬픈 소식"을 전하여야 한다. 현재 상황에서 Intel이 HMC의 형상으로 제공하는 WiMAX / Wi-Fi 콤보 모듈 "Intel Centrino Advanced-N + WiMAX 6250"(개발 코드 명 : Kilmer Peak)의 M.2 버전은 전혀 계획이 없는 것이다. 따라서 OEM이 Haswell 세대 노트북 PC 디자인에서 PCI Express Mini Card 소켓이 아닌 M.2 (NGFF) 소켓을 이용하여 설계한 경우 WiMAX를 내장하여 제공 할 수 없게된다 .

 현시점에서는 전 세계적으로 봐서 WiMAX가 지속 될 것으로 보이고 있는 활동은 일본의 UQ WiMAX 정도로 WiMAX 지원 여부는 바로 일본 시장의 특수한 사정이 되어 버렸기 때문에 이러한 결단이 된 것이다 (물론, OEM 메이커가 Haswell 세대에서도 HMC를 이용하여 해결책을 제시하면 계속 Kilmer Peak 이용 가능. 일본 시장에 특화 한 PC를 설계하고 있는 업체라면 그 가능성이 있다). 향후 Ultrabook은 M.2로 전환이 가속하고 현재 내장 PC 용으로 WiMAX 모듈을 제공하고있는 것은 Intel 뿐이므로, 점차 WiMAX 내장 PC는 줄어들 가능성이 높다.

 일본 시장에서는 WiMAX가 뿌리 내리고 있어 노트북 PC 사용자 중 일부는 대역 제한이 없기 때문에 WiMAX를 계약하는 고객도 적지 않다고 생각되는 만큼, 적어도 일본 시장 만은 Intel 제가 아니어도 좋으니 M.2에 대응한 내장 WiMAX 모듈이 제공되게 기대하고 싶은 것이다.

 


Haswell의 발표는 2 분기 중이지만 탑재한 Ultrabook의 등장은 9월 이후가 될것


 따라서, 모바일 용 Haswell, 칩셋까지 포함하여 말한다면, SharkBay 플랫폼의 가장 큰 특징은 저전력이다. Intel은 Ivy Bridge 세대 Ultrabook을 자칭 요구 사항으로 MobileMark 2007 5시간 구동 할 수 있게 OEM 제조 업체에 부과하고 있었지만, Haswell에서는 그것이 8시간으로 되어있다. 즉, 아무리 나빠도 1.6 배는 될 것이라고 Intel 자신이 생각하고 있다. 좀 더 기합이 ​​들어가 있는 OEM 메이커가 설계하면 2 배는 넘을 것이다.

 GPU도 강력 해졌다. 동일 GT2에서도 Ivy Bridge에 비해 연산 엔진이 증가하고, 또한 내부 아키텍처를 개선한 것으로, 적어도 2 배의 성능 향상이 있다고 Intel은 설명하고 있다. GT3를 채용하면 더 결과를 얻을 수 있는 것은 말할 필요도 없을 것이다. 이 밖에도 단일 칩 패키지의 채용, 이전 세대보다 30 % 가까운 TDP 감소, NFC 및 I2C를 지원하는 센서류 강화, IEEE 802.11ac의 고속 무선 통신을 지원하는 Wi-Fi 모듈등 플랫폼 수준에서 보면 3 세대 Core 프로세서 (Ivy Bridge) 기반 Cheif River 플랫폼과 비교하면 "혁명"이라고 말하지 않으면 언제 그 말을 사용 하는가 라고 할 것이다.

 마지막으로, 발표시기에 대해서도 언급 해두고 싶다. 이전부터 설명하고 있는대로, Intel은 Haswell의 제품 출시에 대해 3 단계로 하는 것을 의도하고 있다. 우선 2분기 (시기적으로 생각 COMPUTEX TAIPEI 전후 생각할 수 있을 것이다) 제 1탄 발표가 진행된다. 제 1탄은 2 칩 (M 프로세서) 중 쿼드 코어 제품이 투입된다. 즉, 우선 전통적인 노트북 PC에 탑재되는 제품이 가장 먼저 출시된다.

 그리고 제 2단계가 되는 1칩 버전 (U 프로세서 및 Y 프로세서)으로 3 분기 동안이다. Intel은 예년 신세대 Ultrabook의 발표를 백 투 스쿨 (서양 학생들이 여름 방학이 끝나고 신학기를 맞이하는 9 월)의 타이밍에 맞추고, 작년도 재작년도 독일 베를린에서 9 월 진행된 IFA에 맞추어 왔다. 그렇게 생각하면 올해도 그시기에 1칩 버전의 Haswell이 발표되어 탑재 제품이 IFA에서 선보일 생각하는 것이 타당한 선 것이다. 마지막으로, 2 칩 버전의 듀얼코어가 4 분기에 발표 투입되어 Haswell의 3단계 출하는 완료된다.

 따라서 Haswell 탑재 제품은 종전과 같이 한꺼번에 등장하는 것이없고, 특히 6월과 9월에 집중되어 등장하게 되고, 특히 본지 독자의 관심이 높은 Ultrabook은 9월 이후가 목표가 될 것이다.

 

 

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