2. 2012 모바일 AP 파악하는 주요 스펙은?
모바일 AP 성능에 영향을 주는 ARM CPU 아키텍처
지난 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.
(ARM 호환 CPU 아키텍처별 DMIPS/MHz 성능)
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 개선
PC나 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.
(역할이 다른 코어를 조합하는 big.LITTLE 프로세싱 / 출처: ARM)
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 공정
모바일 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.
(TSMC의 28nm 모바일 AP는 SiON LP 공정을 사용한다 / 출처: TSMC)
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.
(모바일 AP 스펙 기반 DMIPS 계산치로 실제 성능과 다를 수 있다)
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 관건
스마트폰의 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 탑재
모바일 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.
올해도 LPDDR2가 스마트 기기 주력 메모리 (출처: 삼성전자)
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.
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