[분석정보] 2013 컴퓨텍스 타이페이 4세대 Core 프로세서로 시작된 PC 업계의 대역습

컴퓨텍스 국내사이트 기사는 보드나라   베타뉴스   또는 나중에 올라올지 모르겠지만 케이벤치   브레인박스 등에서 보세요.

Intel은 6월 4일(대만 시간) 개막한 COMPUTEX TAIPEI 장소에서 자사의 최신 제품인 4 세대 Core 프로세서를 공식적으로 발표했다. 지금까지 Haswell이란 개발 코드명으로 알려졌던 이 제품은 Intel 선임 부사장겸 PC 클라이언트 사업본부 본부장인 커크 스코겐 씨가 말하는 "Intel 역사상 가장 소비 전력이 절감된 제품"과 같이 지금까지 PC용 프로세서에 비해 숫자가 한자리 다른 대기시 소비 전력을 실현하고 있다.

　4세대 Core 프로세서를 탑재한 시스템은 이전 세대에 비해 배터리 구동 시간이 50% 늘인다. 이는 같은 배터리 구동 시간을 실현하는 경우 시스템을 경량화 할 수 있고, 같은 용량의 배터리를 탑재하면 배터리 구동 시간이 1.5 배가 되는 것을 의미한다.

　Intel은 이 특징을 살리는 것으로, 지금까지 PC용 프로세서는 커버 할 수 없었던 얇고 가벼운 태블릿과 키보드 독을 조합한 것 같은 탈착형 하이브리드 PC 등에도 Core 프로세서의 침투를 도모해 나갈 방침. 그리고 그러한 제품의 일부는 여기 COMPUTEX에서도 모습을 드러냈다.

ASUSTeK Computer가 발표 한 Transformer Book Trio

Haswell은 SoC와 전력의 차이가 적어진다

　이번 Intel이 발표한 제 4세대 Core 프로세서는 프로세서의 관점에서 말하면, 완전히 새로운 디자인 이라는 것은 아니다. CPU 아키텍처에 관해서는 이전 세대가 되는 제 3세대 Core 프로세서 (Ivy Bridge)의 향상된 버전이며, 개선된 점은 많지 않다. 새로운 명령어 세트로 AVX2가 추가되어 내부의 효율이 개선된 것이 눈에 띄는 정도로 동일한 클럭끼리 비교한 경우에는 AVX2를 사용한 소프트웨어가 아니라면 큰 성능 향상은 기대할 수 없다.

　한편 GPU 관해서는 큰 발전이 더해지고 있다. GT3는 GPU 코어를 탑재하고 있는 제품으로는 내부 엔진 40 기로 Ivy Bridge의 16 개에서 비교하여 크게 증가하게 되므로 상당한 성능 향상을 기대할 수 있다. GT3에 비하면 절반 엔진이 될 GT2에서도 엔진 수는 20으로 증가하고 있으므로, GT2에서도 3D 성능이 향상된다. Intel에서는 4세대 Core 프로세서의 그래픽 성능 향상을 이전 세대에 비해 2 배 이상 이라고 설명하고 있지만, GT3 (Intel Iris Graphics 및 Intel HD Graphics 5000)를 탑재하고 있는 제품은 충분히 그것을 기대할 수 있을 것이다.

　하지만 이번에 사용자가 4세대 Core 프로세서에서 받는 혜택은 거기가 아니라고 필자는 생각하고 있다. 이번 최대의 혜택은 마이크로 아키텍처의 회로 설계 및 공정방식의 최적화 실현해, 대기 전력이 20분의 1이 된다는 점일 것이다. 일반적으로 SoC를 포함한 프로세서의 소비 전력이라고 하는 것은 몇 가지 지표가 있다. OS가 정상 작동 중에 있을 때의 전력 (영어 Active Power, )과 OS가 대기 상태에 있을 때의 전력 (영어 Idle Power,)의 두 가지가 있다 . 또한 일반적으로 전력 피크 인 숫자로, OEM 시스템을 디자인 할 때 일종의 한계 값으로 사용되는 TDP (Thermal Desgin Power)도 본 연재 독자는 잘 알려진 숫자 것이다.

　프로세서의 소비 전력의 우열을 결정하는 것은 통상시 전력이라고 보이지만, 실은 그렇지 않다. 일반적인 용도에서는 구동 시간 중 90 % 이상이 대기 상태에 있기 때문이다. 왜냐하면 CPU라는 것은 어떤 연산이 진행되고 있을 때 조금이라도 여유가 있으면 절전 모드로 전환하고 대기 상태로 전환하려고 하기 때문이다. 따라서, 만일 배터리 구동 시간을 늘리고 싶은 생각을 한다면, 평상시 전력을 줄이기 보다 대기 전력을 줄이는 것이 좋은 아이디어다.

　지금까지의 x86 프로세서가 안고 있던 문제는 실은 여기에 있었다. 그림 1은 기존의 x86 프로세서와 ARM SoC의 전력 범위를 나타낸 것이다. 또한 미리 말하지만, 이것은 개념적 그림이고 정확한 숫자를 보여주는게 아니다. ARM의 SoC도 제품에 따라 이 범위에 들어 가지 않는 물건도 있다. 어디 까지나 개념을 보이는 것 이라고 이해 받고 싶다.

대표적인 프로세서의 소비 전력 범위 (필자 작성)

　그림에서 빨간색 원이 TDP 검은 실선이 평상시 전력 검은 점선이 대기 전력이 된다. 이 그림에서 예로 나타내고 있는 x86 프로세서는 3세대 Core 프로세서 (Ivy Bridge)에서 U 프로세서의 TDP가 17W 칩셋이 3W이므로, 합쳐서 20W가 된다. CPU는 단계적으로 절전 모드가 되어, 궁극적으로 수백 mW 수준까지 전력을 낮출 수 있게 된다.

　이에 비해 ARM 프로세서와 ARM 프로세서에 맞서 만든 32nm의 Atom 프로세서의 SoC (예 Medfield 및 Clover Trail)는 TDP 자체가 2 ~ 3W 정도이고, 대기시에는 몇 mW, 제품에 따라서는 1mW 다음의 수백 μW 범위까지 소비 전력을 낮추고 있다. 이 대기 전력 수백 mW와 수 mW의 차이는 그림 1에서 말하면 ① 부분의 차이로 나타나 결과적으로 배터리 구동 시간의 차이가 되는 것이다.

　Intel은 4 세대 Core 프로세서에 도입된 새로운 절전 기술을 통해 이 대기 전력을 20 분의 1로 했다. Intel이 IDF 베이징에서 공개한 자료에 따르면, 제 4세대 Core 프로세서의 최소 전력 소비는 수십 mW 라고 한다. ARM의 SoC 및 Atom SoC의 수 mW에 비하면 아직 자리 하나가 크지만 그래도 차이를 훨씬 줄인 이라고 말해도 좋을 것이다. 게다가 4세대 Core 프로세서는 필요에 따라 더 큰 전력을 이용하여 이동할 수 있다. 일반적으로 절전을 중시한 설계를 하면 이번에는 위가 어려워 진다. 하지만 4세대 Core 프로세서는 최고분도 15W (내지는 2​​8W)까지 확장 할 수 있게 되었다.

(공정과 관련이 있을텐데 이부분은 [아키텍처] 인텔 22나노 아톰..... 을 참고 하세요.)

　즉, 성능이 필요할 때는 큰 전력으로 높은 처리 능력을 발휘할 수 있으며, 배터리를 절약해야 할 때는, ARM 및 Atom에 꽤 가까운 수준의 대기 전력으로 전환 할 수 있는 이것이 제 4세대 Core 프로세서의 가장 큰 특징이며 장점인 것이다.

비밀은 새로운 C10 상태와 공정방식

　그러면 이러한 대기시 소비 전력은 어떻게 해서 실현된 것일까? 크게 하면, 두 가지 요소가 있다고 생각된다. 하나는 마이크로 아키텍처 및 회로 설계 등의 하드웨어 수준의 향상이고 다른 하나는 공정방식 수준의 향상이다.

　하드웨어면 에서의 향상은 새로운 C 상태가 추가 된 것을 들수있다. C 상태라는 것은 CPU의 전원절약 상태를 나타내는 용어로, CPU가 통상상태에 있을 때를 C0이라고 정의한다. 이하, CPU의 대기상태에 따라 C1, C2, C3 ......와 같은 상태로 전환시키고, 숫자 부분이 클수록 CPU의 클럭이 중지하거나 캐시가 중지 상태가 되거나 CPU의 필요 없는 부분의 전원이 꺼지거나 해 나간다. 3세대 Core 프로세서까지 C6 (종래는 Deeper Sleep 라고 했다, C5가 Deep Sleep 이었기 때문에 그것보다 절전 의미에서 이렇게 불리고 있었다)까지 C 스테이트가 정의되어 있었지만 제 4세대 Core 프로세서는 C7 이라는 새로운 C 스테이트가 정의되어, 모든 클럭이 정지되고 CPU의 대부분에 대한 전압 공급이 중단되게 되었다.

　또한 U 프로세서와 Y 프로세서 같은 SoC 판의 제 4세대 Core 프로세서는 여기에 C8, C9, C10 등이 정의되어 있다. 이 C8 ~ C10 에서는 CPU 내부뿐만 아니라 패키지 내에 봉입된 칩셋에 대해서도 절전의 정의가 추가되어 새로운 전력 컷이 실현된다. Intel에 따르면 C10은 C7에 비해 전력이 6분의 1이 된다고 하니 효과가 매우 크다.

　또한 Intel은 4세대 Core 프로세서의 제조를, 3세대 Core 프로세서 제조에 이용한 22nm 공정박식을 사용하여 수행 하지만 실제로는 약간의 개량이 더 해지고 있어, 누수 전력이 2분 1에서 3 분의 1로 감소하고 있다고 한다. 이것도 대기 전력을 절감하고 있다고 Intel은 설명하고 있다.

프리미엄용 제품은 Windows 8 Connected Standby에 해당하는

　앞서 언급한 대로, 같은 용량의 배터리를 구현한 경우에는 기존과 비교하여 배터리 구동 시간이 늘어나는 것이 큰 장점이다.

　다음은 Intel이 공개한 구체적인 데이터에서 동일한 50Wh의 배터리를 탑재한 3세대 Core 프로세서 시스템과 4세대 Core 프로세서 시스템을 비교한 것이다.

Intel이 공개 한 3세대 Core 프로세서와 4세대 Core 프로세서의 배터리 구동 시간의 차이. 모두 같은 50Wh 배터리를 이용하여 측정된 결과

　HD 비디오 재생시 3 세대 Core는 6시간 밖에 구동할 수 없었던 것이 4세대 Core 로써 9.1 시간으로 증가하고 있다. 즉, 50% 정도 배터리 구동 시간을 연장하는 셈이다.

　또 하나 주목한 것은 대기시 배터리 구동 시간이 크게 증가하고 있는 것이다. "Intel Smart Connect Technology (ISCT)"라는 일정한 간격으로 대기 모드에서 복귀하여 이메일 등을 수신하여 대기로 돌아가기 기술을 선택한 상태로 비교하면 3세대는 배터리로 4.5 일 밖에 대기 못한 반면 4세대는 10 ~ 13일 동안 대기시켜 두는 것이 가능하다.

　또한 4세대 Core 프로세서 SoC 버전은 Windows 8의 Connected Standby에도 대응한다. Atom 프로세서에 구현 된 S0ix (S0를 확장하고 Connected Standby을 실현하는 Intel 자신의 모드) 기능이 구현되어 디스플레이의 전원을 끈 것만으로, OS는 움직이는 상태로 대기하는 대기를 PC에서도 구현할 수 있다.

　다만, 제 4세대 Core 프로세서 SoC 버전을 탑재한 모든 PC가 Connected Standby에 해당하는 것은 아니다. Connected Standby에 대응 하려면 전원회로 등을 Connected Standby에 대응하는 것 같은 고효율로 해야 하고, 메인 메모리에 셀프 리프레시로 소비 전력을 억제하는 DRAM인 LPDDR3를 채용할 필요도 있다. 이들은 모두 비용 상승의 요인이 되므로, 당초 Connected Standby에 해당하는 PC는 하이 엔드 일부 제품에 머무를 전망이다.(그래서 LPDDR3는 데탑은 지원을 안합니다. DDR3L 까지 지원하죠. 1년도 전부터 이미 알려진 내용이죠.)

　반대로, PC 제조업체로는 Connected Standby에 대응할 수 없는 업체와 차별화 되기 때문에 프리미엄 브랜드 제품 등은 대응해 올 것으로 예상되고 사용자는 특히 태블릿과 하이브리드 PC 등에서는 Connected Standby에 해당하는지 여부는 체크 포인트가 될 것이다.

　또한 지금까지 Connected Standby에 대응하는 Windows 8은 32bit 버전만 이지만, 4 세대 Core 프로세서 출시에 맞춰 Microsoft는 64bit의 Windows 8 에서도 Connected Standby 지원을 시작한다. 따라서 OEM 메이커는 Blue (Windows 8.1)을 기다릴 필요가 없고, 현재의 64bit 버전 Windows 8에서 (어떤 추가 모듈 설치가 필요할 것으로 생각되지만) Connected Standby에 대응하는 것이 가능하게 된다.

배터리 용량을 작게함으로써 디자인의 자유도를 얻을

　대기 전력이 20분의 1이 되는 또 다른 장점은 3세대 Core 프로세서를 탑재한 시스템과 같은 배터리 구동 시간을 실현하고자 한다면 배터리의 용량을 줄일 수 있다는 것이다. 예를 들어, 방금 전의 Intel의 벤치 마크 결과에서 계산하면 만일 4세대 Core 프로세서에서 6시간의 배터리 구동 시간을 실현하면 된다고 생각하면, 배터리는 33Wh의 용량이 있어도 좋다고 계산으로 구할 수 있다 . 3세대 Core 프로세서의 50Wh와 비교하면 배터리의 무게를 33 % 줄일 수 있는 계산이 된다.

　그러면 OEM은 Ultrabook이나 태블릿을 설계할때 기존보다 배터리의 크기를 줄일 수 있기 때문에, PC를 더 얇고 더 가볍게 할 수 있다. 현재 노트북 PC와 태블릿은 배터리의 질량이 전체에 차지하는 비율이 매우크고, 그것을 33% 축소 할 수 있다고 생각하면 효과는 결코 작지 않다. 지금까지 PC 아키텍처에서는 실현할 수 없었던 평면 가공 또는 10 인치 이하의 액정을 탑재한 것 같은 UMPC 등이 다시 PC 아키텍처에서 실현 가능하게 된다. 즉, OEM은 디자인의 자유도를 손에 쥐는 것이다.

　이것이, OEM 제조업체들에게 4세대 Core 프로세서의 장점이며, 실제로 OEM 업체들은 다수의 제 4세대 Core 프로세서 기반 태블릿 및 Ultrabook 디자인을 하고 있다. 이러한 제품의 일부는 여기 COMPUTEX의 다른 보고서에 언급된대로 다 앞으로도 서서히 시장에 투입되게 될 것이다.

　Intel의, 그리고 PC 산업의 역습이 COMPUTEX에서 지금 막 시작이다.

COMPUTEX 개막 전날 진행된 ASUSTeK의 기자 회견에서 자세히 밝혀지지 않았지만 전시된 제 4세대 Core 프로세서가 장착된 Zenbook Infinity. 매우 평면을 실현하고 있는 것도 장점을 살리려 했기 때문이라고 볼 수 있다

[분석정보] 태블릿 윈도우 라이센스 재검토 시작 윈텔(Wintel) 제국의 역습

[분석정보] 인텔(intel) CPU의 큰 이정표가 될 하스웰(Haswell) 드디어 등장

[정보분석] 인텔 8 시리즈 칩셋의 문제점"에 대해 GIGABYTE에게 물어 봤다

[벤치리뷰] 인텔 아이리스 프로 5200 그래픽 리뷰 코어 i7-4950HQ 테스트

[벤치리뷰] 인텔 코어 i7-4770k 리뷰 - Xbitslabs

[벤치리뷰] 인텔 4세대 코어 i7-4770K 리뷰 : 하스웰 성능 탐스하드웨어

[정보분석] GDC 2013 하스웰 탑재 울트라북 지금보다 게임이 잘된다? 인텔 확장 설명

[벤치리뷰] 코어 i7-4770K 하스웰 성능,프리뷰

[2000.08.25] 그래픽 통합 CPU 팀나(Timna)의 개요를 분명히-극적인 다이 크기 축소를 실현

[아키텍처] Intel의 차기 CPU 하스웰(Haswell) eDRAM의 수수께끼

[정보분석] 하스웰 (Haswell)의 GPU 코어 아이리스(Iris) 왜 강력한가

[정보분석] 배터리로 20일간 아이들 상태로 가능한 차세대 Ultrabook

[정보분석] IDF 2013 Beijing에서 공개 된 하스웰(Haswell)의 절전 & 오버 클러킹 기능

[정보분석] CES 2013 Intel, Haswell을 탑재한 레퍼런스 하이브리드 PC 공개

[아키텍처] IDF 2012 인텔 차세대 주력 CPU Haswell(하스웰) 공개.

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

[정보분석] Hasell(하스웰) 최강의 무기 통합 전압 조절기

[정보분석] Intel의 "Ozette"칩에서 Haswell(하스웰)까지의 전압 레귤레이터 통합​​의 길

[정보분석] 인텔의 2013년 CPU 하스웰로 이어지는 네할렘 개발 이야기

[아키텍처] 인텔 22나노 아톰(ATOM) CPU코어 실버몬트(Silvermont) 세부 사항