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2012년 10월 22일 월요일

애플 A6 의 실체를 파헤치다






 이미 아난드텍은 프리뷰 단계에서도 아이폰 5 에 쓰인 A6 에 대한 가장 상세한 리뷰를 작성한 바 있지만 아이폰 5 에 대한 정식 리뷰를 내놓으면서 A6 에 대한 사실상 대부분의 궁금증을 해소했다고 할 수 있습니다. A6 는 1.3 GHz 로 작동하는 듀얼코어 커스텀 CPU (swift 아키텍처) 를 사용하고 있으며 266 MHz 로 작동하는 SGX 543 MP3 를 GPU 로 사용하고 있습니다.


(참고 : 이전 아이폰 5 리뷰 - http://blog.naver.com/jjy0501/100167801067   )



(애플 A 시리즈의 비교.   클릭하면 원본.   Source : Wikipedia )


 A6 의 스위프트 아키텍처 (A15 와 몇가지를 공유하지만 분명이 A15 가 아님) 에 대해서는 나중에 이야기 하기로 하고 이 표에서 한가지 흥미로운 사실이 몇가지가 있습니다. 우선 A 시리즈 중 가장 거대했던 A5X 의 165 ㎟ 에서 크기가 96.7 ㎟ 으로 스마트폰에 들어가기 적합한 정도로 크기가 감소했다는 점입니다. 하지만 CPU 퍼포먼스는 거의 2배 정도이고 GPU 성능도 비슷하면서 전력 소모는 크게 줄었기 때문에 아이폰 5 가 꽤 얇아질 수 있었을 것으로 보입니다. 


 구체적으로 A6 가 얼마나 많은 트랜지스터를 집적했는지는 알려지지 않았지만 32 nm 공정으로 만든 다른 칩과의 비교를 통해서 이것이 최소한 수억개 이상의 트랜지스터를 집적했고 초창기 ARM AP 와는 비교할 수 없이 복잡하다고 말할 수 있을 것입니다. 사실 이점은 삼성의 엑시노스 4xxx 시리즈나 스냅드래곤 S4 시리즈, 테그라 시리즈도 마찬가지 입니다. 


 테그라 3 의 경우 40 nm 공정으로 제조되었음에도 불구하고 80 ㎟ 가 채 안되는 면적을 가지고 있습니다. 또 인텔의 32 nm 공정 샌디브릿지 2코어는 131 ㎟ 의 면적에 5억 400 만개의 트랜지스터를 집적하고 있습니다. 이들과는 삼성의 32 nm HKMG 공정이 다르고 칩이 다르기 때문에 직접 비교는 어렵지만 아무튼 A6 역시 꽤 복잡한 칩이라고 말할 수 있을 것입니다. 



(A6 의 다이샷   ) 

 A6 에 사용된 새로운 ARM 아키텍처는 스위프트 (Swift) 라고 명명되었는데 초기에 A9 인지 A15 인지 의견이 분분했으나 결국 어느 쪽에도 속하지 않는 애플의 커스텀 아키텍처로 밝혀졌습니다. 기본적으로는 ARMv7 (Cortex  - A/M/R 그룹의 CPU 들) 에 속하는 건 A9이나 A15 와 동일하지만 A15 에서만 지원하는 Advanced SIMDv2 지원을 인해 스위프트가 초기에는 A15 라고 알려지기도 했습니다. 


 아난드텍의 비교 테스트에 의하면 스위프트는 대략 Cortex A9 에 비해 IPC 가 30% 정도 향상된 아키텍처로 특히 전력대 성능비를 끌어올리는데 집중한 것으로 보입니다. 하지만 구체적인 성능 향상은 어떤 항목이냐에 따라 큰 차이를 보이게 되며 스위프트에 최적화된 코드를 사용한다면 더 큰폭의 향상도 기대할 수 있을 듯 합니다. 








(각각의 아키텍처 다이어그램. 제일 위에 A9, 중간에 swift, 마지막 A15   Source : 아난드텍)


 예를 들어 단정밀도 (single precision) 연산에서는 오히려 스위프트가 동클럭의 A9 보다 -7% 정도 뒤지는 모습을 보였지만 배정밀도 (double precision) 연산에서는 스위프트가 같은 클럭의 A9 에 비해서 123% 나 향상된 연산 능력을 보여주었습니다. 따라서 이런 연산을 많이 하는 경우 스위프트가 더 유리한 성능을 낼 수 있을 것입니다. 




 스위프트는 A15 와 비교시 triple wide frontend 를 가지고 있다는 점은 동일하나 좀더 단순화된 구조로 A15 에 비해 전력 소모를 줄인 것으로 추정됩니다. 또 이전 설명했듯이 PA Semi 의 독자적인 저전력 기술을 스위프트에 적용해서 전력대 성능비를 높인 것으로 추정할 수 있습니다. 그 결과 전체적인 CPU 성능은 2 배이상 향상되었으나 전력 소모는 오히려 감소한 것으로 보입니다. 


 GPU 부분은 CPU 와는 달리 큰 변화가 있지는 않지만 다른 방식으로 4S 대비 2 배 정도 성능을 향상시켰습니다. 그 방법이란 트리플 코어 SGX 543 MP3 를 사용하되 클럭을 266 MHz 로 끌어올리는 것이죠. 이를 통해 25.5 GFLOPS 의 연산 능력을 지닐 수 있고 테그라 3 나 Mali 400, Adreno 225 정도는 쉽게 따돌릴 수 있습니다. 다만 새로 나온 Adreno 320 의 경우 GLBenchmark 에서 소폭이나마 A6 를 앞서고 있습니다.


 한가지 더 주목할 만한 부분은 메모리 대역폭이 A5X 의 12.8 GB/s 보다 작은 8.5 GB/s 라는 것인데 이는 쿼드채널 32 bit LDDR2 대신 듀얼 채널 (인데 1066 MHz LDDR2 를 사용) 을 사용했기 때문입니다. A5X 보다 메모리 대역폭을 줄인 이유는 아이폰 5 쪽이 3세대 아이패드 보다 해상도가 낮기 때문이라는 의견이 지배적입니다. 따라서 4 세대 아이패드는 다시 메모리 대역폭이 증가될 가능성도 있습니다. 


 개인적으로는 A6 의 모습이 CPU 부분보다 GPU 에서 더 변화가 있을 것으로 예상했는데  (예를 들어 cortex A9 + SGX 6xxx ) 반대로 CPU 부분이 크게 변하고 GPU 는 이전 걸 그냥 가져다 쓴 느낌입니다. 그렇다면 다음 번 변화는 GPU 쪽이 중점이 되지 않을까 예상하지만 이 역시 두고봐야 알겠죠. 현재 OpenGL (ES) 2.1 을 지원하는 SGX 543 은 나온지 좀 된 GPU 라고 할 수 있습니다. 이전 소개드렸듯이 새로 등장할 GLBenchmark 3.0 을 완전히 지원하지도 못할 것입니다. 


 다른 AP 들이 2013 년에 계획하고 있듯이 차세대 GPU 코어의 도입은 선택이라기 보단 필수 사항입니다. 테그라는 새로운 쿠다 코어를 넣게 될 것이 거의 확실해 보이고 Mali 시리즈도 600 대 모델로 넘어가게 됩니다. 이미 스냅드래곤은 Adreno 320 을 내놓았습니다. 과연 차기의 A 시리즈 칩들이 어떤 모습이 될지 궁금합니다. 


   참고 




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