[분석정보] 아톰기반 임베디드용 SoC Tunnel Creek의 개요

 

IDF 2010 리포트

 

 

Douglas Davis 씨가 기조 강연에서 선보인 Tunnel Creek

기간 : 4월 13일 ~ 14일
장소 : 중국 국가 회의 센터 (China National Convention Center)

 

 IDF 2010 Beijing의 2일째에 진행된 기조 강연 초반 파트에서 Embedded & Communications Group의 General Manager 인 Douglas Davis 씨가 발표한 Atom 기반의 내장계 SoC "Tunnel Creek". IDF에서는 2010년 4분기 출시가 예정되어 있는 본 제품의 개요를 설명하는 기술 세션이 마련됐다.

 

 

Tunnel Creek의 아키텍처와 성능

 아키텍처 개요를 설명한 것은 Senior Principal Engineer인 Pranav Mehta 씨이다. Mehta 씨는 Tunnel Creek이 임베디드에 투입되는 중요성에 대해 지금까지의 인터넷 연결을 4개의 스테이지로 나누어 설명했다.

 

 그에 따르면, 연구 목적으로의 메인 프레임에서의 인터넷 연결이 제 1 스테이지, 많은 사용자가 PC 등을 사용해 연결 가능해진 시기가 제 2 스테이지, 휴대 전화가 인터넷 연결 기능을 갖는 유비쿼터스 환경이 만들어진 것이 제 3 스테이지, 그리고 임베디드 기기가 인터넷 연결 능력을 갖는 지금부터가 4 스테이지로 도래한다는 것이다.

 

 제 4 스테이지는 인간이 동작을 해서 인터넷에 연결되고 있던 제 3 스테이지와 달리 기기와  기기가 항상 인터넷을 통해 통신을 하고 있는 상태가 되는 점을 특징으로 꼽고, 이러한 상황이 임베디드 개발자에게는 매우 흥미로운 시간이 된다고 한다.

 

 2008년에 발표한 Atom은 저전력, 저비용인 IA 기반 프로세서로 임베디드 기기의 수요도 높아졌다. ATM이나 핸드 헬스 기기, 쇼핑카트 등 다양한 분야에서 사용되고 있다.

 

 Tunnel Creek은 이러한 배경을 바탕으로 저가인 것은 물론, 특정 용도에 적합한 제품도 많은  임베디드 기기의 사정을 감안해 맞춤형이 가능한 유연성, 그리고 어떻게 소형 폼 팩터에서 높은 성능을 발휘 하는가 라는 성능 밀도의 3 가지를 중요한 포인트로 개발되었다 한다.

 

 

Intel Senior Principal Engineer의 Pranav Mehta 씨

 

 

 

Tunnel Creek가 제공하는 플랫폼의 유연성, BOM 절감, 성능 밀도 3가지 포인트

 

 아키텍처면에서는 Menlow 플랫폼에서는 독립된 CPU 코어와 FSB로 연결된 칩셋 (SCH : System Controller Hub)을 가진 전통적인 구조로 되어 있었다. Tunnel Creek을 채용한 Queens Bay 플랫폼에서는 프로세서 측을 고도로 통합화. Atom 기반의 CPU 코어, 메모리 컨트롤러와 그래픽 컨트롤러, 오디오 기능, LPC를 통합한 SoC가 됐다. 공정은 45nm.

 

 CPU 코어는 600MHz, 1.1GHz, 1.3GHz의 3 종류의 클럭이 준비된다. 메모리 컨트롤러는 667MHz 또는 800MHz의 DDR2 SDRAM을 지원한다.

 

 그래픽 엔진은 HD 대응의 비디오 디코더, 비디오 인코더가 내장된다. 디스플레이 컨트롤러는 2개의 독립적인 파​​이프 라인을 갖는다. LDVS와 SVO을 통해, 서로 다른 2가지 디스플레이에 하나의 장치에서 출력 가능하다.

 

 LPC를 통합한 것은 플래시 메모리를 여기에 연결하는 것을 상정했다는 것을 말한다. 예를 들어 임베디드 기기에서는 작은 커널 OS를 사용하기에 부트 플래시 메모리를 사용하는 케이스가 드물지 않아, Tunnel Creek에 통합된 LPC에 연결하여 사용할 수 있다.

 

 그리고 먼저 중요 포인트로 꼽힌 유연성의 관점에서는 PCI Express 인터페이스를 통합한 것이 포인트다. Menlow 플랫폼에서는 FSB를 통해 Intel이 제공하는 SCH를 연결하고 있던 것에 비해, 4 레인 분의 대역폭을 제공하는 개방형 표준 PCI Express를 제공함으로써 다양한 칩을 연결하여 이용할 수 있다.

 

 예를 들면, 여기에 USB와 Gigabit Ethernet 컨트롤러를 직결하여 사용하거나 여러 기능을 통합한 ASIC, FPGA를 연결 가능하다. Intel에서도 범용적인 기능을 통합한 IOH가 출시 될 예정이지만, 에코 시스템의 파트너가 PCI Express 연결을 지원하는 고유의 I / O 칩을 제공하는 것도 가능하다. 이것에 의해 특정 용도를 위한 I / O 주변 부분은 변경하지 않고 SoC만을 차세대 것에 변경해 업그레이드 해 나갈 수 있다는 장점도 강조했다.

 

 

Tunnel Creek에서 Atom 기반의 CPU 코어와 메모리 컨트롤러, 그래픽 기능, 오디오 기능,

LPC를 통합. 또한 FSB가 아닌 PCI Express 인터페이스로 I / O 칩과 연결

 

 

스탠다드 PCI Express 인터페이스를 채용한 것으로,

IOH 이외에 다양한 I / O 칩과 연결이 가능

 

 

Intel에서 범용 IOH가 제공되지만,

서드 벤더에서도 독자 용도에 특화한 IOH를 제공하는 것이 가능하다

 

 다음 테마는 BOM 절감에 관한 것이다. Menlow 플랫폼에서는 Intel이 제공하는 범용 ICH에 특정 용도에 적용시키기 위한 칩을 연결할 필요가 있었다. Queens Bay 플랫폼에서 PCI Express를 채용한 것으로, 대상 제품에 특화된 독자의 I / O 칩을 개발해 Tunnel Creek과 전용 I / O 칩의 두 가지로 정리할 수 있는 것이 하드웨어 수준에서의 BOM 절감에 기여하기도 한다.

 

 또한 소프트웨어 수준에서 BOM 절감으로 이어지는 프로젝트가 진행되고 있다. 그것이 "Trinity Lake"라는 Boot Loader Development Kit 이다. 이것은 오픈 키트로 제공되는 것으로, BIOS를 사지 않아도 초기화 가능하다는 것이다.

 

 다만 기기에 따라서는 Trinity Lake로는 불충분한 경우도 물론 있는 것으로,보다 다양한 기능을 필요로 하는 경우에는 서드파티의 BIOS를 구매하는 것이다. 그러한 서드파티의 BIOS 에코시스템 충실에도 노력하고 있다.

 

 

특정 용도의 기기에서도 I / O 칩을 하나로 집약되어

Queens Bay 플랫폼은 BOM 절감으로 이어진다고 한다.

 

 

 

Menlow (위)와 Queens Bay (아래)의 개발 보드의 크기 비교

 

 

 

소프트웨어면의 BOM 절감 방법으로 오픈 부트 로더 개발 키트를 제공하는

"Trinity Lake"라는 프로젝트가 진행되고 있다

 앞서 꼽은 3가지 포인트의 하나인 성능 밀도에 관해서는, Tunnel Creek과 Atom Z5xx 세대 제품으로 성능을 비교.

 

 3D 그래픽 성능에서 50%의 향상. 그리고 점유면적은 Tunnel Creek 환경이 1,013 제곱 mm, Atom Z5xx 환경이 1,890 제곱 mm이기 때문에, 2.7 배의 성능 밀도가 되는 것도 소개했다.

 

 Spec2000 테스트 결과도 10% 이상 향상된 것으로 보인것 외에, 연결 장치에 데이터 푸시에 중요한 의미를 가지는 PCI Express 쓰기 대역폭이 대폭 향상되고 있는 점을 소개.

 

 그리고 더 중요한 것으로, 이 결과가 최초의 A0 실리콘에 의한 것으로, BIOS 및 소프트웨어  튜닝을 하고 있는 단계에 있다는 것을 잊지 말라는 요청도 강조. 어디까지나 퍼스트 넘버이며, B0 실리콘, BIOS 소프트웨어의 튜닝에 의해 의해 더욱 성능 차이는 벌어질 수 있다.

 

 마지막으로 부트 로더의 성능에 대해서도 소개가 있었다. Intel에서는 OS 부팅 전의 비디오 BIOS 레벨에서의 그래픽 기능의 기동 속도를 고속화 하는 드라이버를 제공하고 있으며, 현재의 Atom Z5xx 환경의 예에서는 CPU 리셋에서 500ms로 디스플레이를 출력할수 있다.

 

 

Atom Z5xx와 3DMark06 점수를 비교하면 50%의 성능 향상.

점유면적은 46% 감소되어 성능 밀도가 2.7 배가 되는 것을 보여준다

 

 

 

어디까지나 A0 실리콘인 것을 강조하고 제시된 Tunnel Creek과 Atom Z5xx의 성능차

 

 

 

부트 로더 부분의 그래픽 드라이버도 높은 성능을 제공하는 것을 어필했다

 

Tunnel Creek의 활용 예

 여기에서는 Intel Fellow & Director Matthew Adiletta 씨가 Tunnel Creek을 활용한 임베디드 예를 소개.

 

 산업 자동화 분야에서는 프로그래머블 컨트롤러 유닛으로의 활용을 제안했다. 여기에서는 프로그래머블 컨트롤러 유닛만이 아닌, 공장 수준에서 IA를 채용하는 것으로, 통일된 소프트웨어 코드에 의한 소프트웨어 중심의 자동화 시스템이 구축 가능한 것을 어필했다.

 

 IP Media Phone의 활용 예로는 다양한 기능을 작은 점유면적에 저가로 집약 가능한 장점을 소개. 비디오 디코딩 인코딩을 하드웨어 가속 가능한 점이나, 잡음 제거 등의 기능을 전용 I / O 칩에 넣은 점 등이 그 예이다.

 

 Smart Adabtable ECR (Electronic Cash Register)의 예는 주로 신흥 시장으로 위한 것으로, POS와 같은 고비용 / 고기능 것과 간단한 전자 금전 등록기의 중간을 채우기 솔루션이 되는 것. 저비용이며 터치 스크린에 의한 조작이나 인터넷 접속에 의한 상품 데이터의 다운로드 등을 할 수 있다.

 

 마지막으로 소개 된 것은, In-Vehicle Infotainment (IVI), 즉 자동차에 탑재하여 정보의 참고나 음악 / 동영상 등의 엔터테인먼트를 즐길 수 있는 시스템이다. 여기에서는 성능은 물론, 가동 가능한 온도 범위가 넓은 것, PC 분야에서 구축된 에코 시스템을 이용할 수 있는 점 등을 장점으로 꼽았다.

 

 이 IVI는 Douglas Davis 씨의 기조 강연에서도 언급 된, Intel로서도 주력하고 있는 분야이다. 그러한 것도 있어서, 여기에서는 IVI 용으로 제공되는 ICM (In-Vehicle Infotainment Compute Module)의 소개도 진행됐다. ICM은 모바일 GPU 등에서 사용되는 MXM 폼 팩터를 활용한 모듈 보드로 Que​​ens Bay 플랫폼을 이 위에 탑재. MXM 커넥터를 통해 베이스 보드에 다는 것이 가능하다.

 

 베이스 보드 부의 변형에 의해 제품의 성격을 바꾸는 것이 가능하기에, 프로세서 + I / O 칩의 측면은 통일된 모듈을 사용하게 된다. 더구나 미래에 Tunnel Creek의 차세대 프로세서가 등장했을 때에도 베이스 보드는 그대로에 모듈을 바꾸는 올리는 것만으로 업그레이드가 된다, 라는 점을 장점으로 꼽았다.

 

 

Intel Fellow & Director의 Matthew Adiletta 씨. 손에 들고 있는 것은 아래의 IVI를 위한 ICM

 

 

 

 산업 자동화의 프로그래머블 컨트롤러 유닛.

공장 단위로 IA로 통일함으로써 소프트웨어 코드의 통일을 도모

 

 

IP Media Phone은 노이즈 제거 등을 포함한

다양한 기능을 통합한 I / O 칩을 사용하는 것으로 비용 절감, 소형화로 연결

 

 

 

저가 ECR과 고기능 고가의 POS 사이를 메우는 솔루션이 되는 Smart Adaptable ECR.

신흥 시장에 호소한다

 

 

 

자동차 시스템인 IVI는 성능과 가동성, 에코 시스템 등 여러가지 이점을 가져오는 것을 보임

 

 

 

IVI용 MXM 폼팩터를 사용한 모듈 (ICM)을 제공.

ODM 형식, 라이센스 제공, 사양만을 제공하는 3단계의 제공 수준이 준비

 

ICM의 블록 다이어그램. Queens Bay 플랫폼에 DDR2 메모리, NAND 플래시 등을 탑재한다

 

 

 

베이스 보드는 ICM을 통일한 채로 제품의 성격을 바꿀 수 있다.

또한 ICM을 바꾸는 것으로 업그레이드도 가능

 

 

2010년 4월 15일 기사

 

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