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2012년 11월 24일 토요일

ARM 에 대한 잡설 3


(이 포스팅은 리비전 2.0 으로 이전 내용에서 개정합니다. 2011.2.27 일 2.0 개정)


 7. 인텔의 귀환



 2008년 인텔은 회심의 대작 아톰 (Atom) 프로세서를 내놓으면서 다시 소형 모바일 시장으로의 인텔의 귀환을 알렸다. 45 nm 공정에서 제작된 이 x86 CPU 는 넷탑 및 넷북 시장을 타겟으로 등장한 다이아몬드빌 (Diamondville) 과 MID 및 UMPC 같은 소형 모바일 PC 용으로 제작된 실버손 (Silverthorne) 으로 나뉘어 출시했다.



(아톰 CPU 인 Z520 과 1 유로센트 동전과의 크기 비교. 아톰이란 단어는 매우 작은 프로세서라는 의미에서 나온 것이다. 그러나 이 아톰 CPU 마저도 가장 큰 ARM CPU 보다 거대하다고 할 수 있다. CCL 에 따라 복사 허용, 저자 표시  Bundesstefan )


 인텔이 이를 출시했을 때는 사실 모바일 시장을 강화한다는 의도가 더 컸을 것이다. 그러나 막상 시장에 제품을 출시해보니 실제로는 의도하지 않게 넷북 시장에서는 큰 인기를 끌었지만 MID 및 UMPC 는 시장에서 반응이 무덤덤했다.


 아무튼 인텔은 과거 ARM 의 아성이었던 모바일 분야에 x86 칩들을 진입 시키기 위해 일을 착착 진행했다. 특히 향후 모바일 시장에서 전략 상품이랄 수 있는 실버손 프로세서의 경우 0.8 - 2.0 GHz 의 동작 클럭에서 0.6 - 2.5 W 의 TDP 를 가지고 있다. 이 정도면 그러저럭 MID 정도에 적용될 수 있어도 스마트 폰에 적용하기는 다소 전력 소모가 큰 편이다. 참고로 ARM 의 최신 스마트폰 칩들은 400 mW 정도 미만의 전력 소모를 가지고 있다.


 사실 아톰 CPU 의 저전력 버전인 실버손의 경우 아이폰 3GS 에 사용된 Cortex A8 (65nm 공정) 에 비해 훨씬 진보된 45 nm 공정을 사용하고 있다. 따라서 전력 소모가 더 적을 것 같지만 전혀 그렇지 않다. 왜일까 ?


 지금까지 필자의 허접한 연재 포스트을 보신 분이라면 그 이유를 쉽게 짐작할 수 있으실 것이다. 실버손 아톰의 경우 4700만개의 트랜지스터를 사용하고 있으며 다이 크기는 25 ㎟ 로 매우 작다. 따라서 300 mm 웨이퍼에서 CPU 를 무려 2500개 생산할 수 있다. (여담이지만 웨이퍼의 제조 원가가 약 5000 - 6000 달러 인점을 감안하면 아톰 CPU 의 원가가 얼마나 저렴한지 대충 짐작할 수 있다)


 그러나 Cortex A8 의 경우 CPU 자체만 따지면 65 nm 공정에서조차 다이 크기가 4 ㎟ 에 미치지 못할 만큼 작다. 이 말을 바꿔 말하면 그만큼 트랜지스터 숫자가 아주 적다는 의미이다. 작고 간단한 RISC 프로세서와 크고 복잡한 CISC 프로세서는 작다라는 개념에서 서로 이만큼이나 차이가 있다. CPU 만 단독으로 비교할 경우 가장 큰 ARM CPU 조차 가장 작은 인텔 x86 CPU 와 체급이 어른과 아이 수준정도로 크게 차이가 난다.(다만 L2 캐쉬를 장착하고 그래픽 부분 및 여러가지를 포함한 SoC 의 경우 사실 45 nm 공정에서도 50  - 60 ㎟ 수준으로 커진다. )


 이렇게 덩치가 차이가 날때 결국 와트당 성능비에서 유리한 건 바로 작은 쪽이다. ARM 이 이렇게 작은  CPU 인건 태생부터 꼭 필요한 것 이외는 장착하지 않는 작고 간략한 RISC 프로세서를 지향했을 뿐 아니라 발전 과정에서 모바일 용으로 주로 쓰였기 때문에 이런 경향이 더욱 굳어진 셈이다. 심지어 초기 모델들은 캐쉬조차 생략했으며 L2 캐쉬도 최근에 와서야 장착했으니 말이다.


 반면 인텔의 x86 CPU 들은 경쟁사를 압도하기 위해 전력 소모는 크더라도 성능면에서 우위를 차지할 수 있으면 충분히 정당화 될 수 있었다. 따라서 전력 소모가 크더라도 성능이 우수한 CPU 가 그 개발 목표였다. 인텔 CPU는 각종 멀티미디어 및 게이밍 성능을 향상시키기 위해 MMX/SSE 는 물론 하이퍼스레딩 기술 및 거대한 L2 캐쉬등 각종 기능을 추가하다 보니 CPU 자체가 거대해졌다.


 비록 나중에 들어서 너무나 전력 소모가 거대해 진데다 노트북 같은 대형 모바일 기기 시장이 커지자 이에 대비하여 전력 효율적인 제품을 내놓긴 했지만 태생 부터가 이렇다보니 애시당초 ARM 의 수준으로 저전력으로 만든다는 것은 그렇게 쉽지 않은 일이었다. 정말 꼭 필요한 것 위주로 된 ARM 에 비해 이런 저런 이유로 많은 트랜지스터를 집적하다보니 필연적인 일이었다. 더구나 이렇게 추가된 트랜지스터는 항상 사용되는 게 아닐 수 있기 때문에 절대 성능에선 몰라도 와트 당 성능비에서 인텔은 ARM 에 비해 결정적 이점을 차지할 수 없었다.


 사실 이런 점은 누구보다도 인텔이 잘 알기 때문에 인텔은 처음부터 스마트폰 시장을 노리기 보다는 대략 4 - 7인치 화면을 가진 보다 큰 모바일 기기인 MID 및 UMPC (그런데 이 둘의 구분이 사실 애매모호하다) 에 집중하고자 1세대 MID 제품인 멘로우 (Menlow) 플랫폼을 내놓았다. (엄밀히 말하면 McCaslin 플랫폼이라고 이전에도 MID 플랫폼이 있었지만 누구도 알 지 못할 만큼 시장에서 외면 받았다)


 멘로우는 실버손 아톰 프로세서와 그래픽/메모리 컨트롤러 등이 포함된 풀스보 (Poulsbo) 가 합쳐진 것이다. 이름이야 어찌 되었던 낮은 성능과 상대적으로 비싼 가격으로 MID 는 시장에서 그다지 성공적이지 못했다.


 다시 인텔은 2010년에 2세대인 무어스타운 (Moorestown) 을 발표했다. (엄밀히 말하면 2009년에 발표되었다. 그러나 2010년 무어스 타운을 사용하는 제품은 사실상 시장에서 전무하다 시피했다. 초기 이 문제에 대해서 인텔측은 보안 문제 때문에 공개하지 않았다고 했지만 너무 보안을 잘 지켜서인지 결국 실제 이것을 사용한 스마트폰은 시장에서 볼 수 없었다.) 무어스타운은 CPU 에 GPU 및 메모리 콘트롤러를 통합했으며 랑웰 (Langwell_ 칩셋을 사용해서 크기와 전력 소모를 더 줄였다고 한다.


 이 제품은 45 nm 공정이라도 2세대 아톰이 그러하듯이 칩들을 통합시켜 시스템 전체의 전력 소모를 줄인 것으로 보인다. 무어스타운은 다시 MID 및 스마트 폰 시장을 향해 출격할 예정이긴 했지만 이미 2010년 경에는 시장에 테그라라는 걸출한 대항마가 등장한 상태였다. 결국 테블릿 시장에서는 테그라를 비롯한 ARM 기반 SoC 들이 시장을 장악하는 모습이 2010년말에서 2011년초에 연출되었다. 


 루머에 의하면 인텔은 은근히 무어스타운을 차세대 아이폰에 탑재하기 희망했으나 애플 측에서 전력 소모가 높다는 이유로 거절 당했다고 한다. 더구나 애플 입장에서는 Intrinsic을 인수한 이후 A4와 같은 ARM 기반 SoC를 스스로  설계했기 때문에 인텔의 플랫폼을 사용해야할 이유가 없었다. 


 한편 인텔은 2010년초 노키아 및 LG 와도 무어스타운에 대해서 협력관계를 구축했다고 한다. 아무튼 2010 년 1월 CES 를 통해 LG 는 첫번째 무어스타운 스마트 폰인 GW990 을 공개했다. 1024 X 480  해상도의 4.8인지 화면을 탑재하고 배터리 용량도 1850 mAh 나 되는 제법 거대한 최초의 무어스타운 스마트폰 제품이다.  그러나 결국 이 제품은 컨셉으로 끝나고 실제 시장에는 투입되지 못했다. 


(사진은 여기에서)




 사실 이 제품이 선보일때는 국내 언론이나 여론의 반응보면 '괴물폰' 이나 넷북에 맞먹는 성능등 호의적인 반응이 많긴 하지만 사실 무어스타운 자체는 실패했다고 봐야 할 것이다. 공개 1년이 지난 지금까지 시장에서 무어스타운 스마트 폰을 보기 힘들고 심지어 타블렛도 보기 쉽지 않다는 게 그 증거다. 


 또 인텔이 밀고 있는 자체 운영체제인 모블린 역시 마찬가지이다. 무어스타운은 윈도우 7을 굴리기엔 사양이 낮기 때문에 인텔은 저사양에 보다 최적화된 리눅스 기반 운영체제인 모블린을 같이 밀고 있다. GW 990 에도 모블린이 탑재되었다고 한다.


 인텔도 모블린 만으로는 힘들다고 생각했는지 역시 스마트 폰 진영에서 죽어지내는 노키아와 손잡고 Meego를 만들기로 했지만 역시 실제 제품으로는 보기 힘든데다, 2011년 초 노키아가 MS 와 손잡고 ARM 기반인 윈도우폰 7 을 채택하기로 하므로써 역시 인텔의 모바일 운영체제는 미래가 더 불투명해졌다. 


  시연 동영상만 본다면 그래도 성능은 어느 정도 나와주는듯 하지만 근본적으로 스마트 폰이던 타블렛이던 간에 결국 여기서 사용할 수 있는 어플리케이션이 없다면 아무 의미도 없는 기계에 불과하다. 인텔의 무어스타운은 자체 성능은 어찌되었던 간에  윈도우 운영체제를 구동시키기엔 성능이 너무 낮고 (물론 데스크톱 용으로 개발된 윈도우 자체가 무겁기 때문이다) 그렇다고 ARM 기반으로 된 iOS나 안드로이드 (물론 안드로이든 아톰에서도 돌아갈수 있는 버전이 있기는 하다. 하지만 앱 호환성이 어느 정도인지 알려져 있지 않은 상태다) 를 돌릴수 있는 것도 아니다. 


 여기에 자체적으로 개발한 모블린이든 MeeGo 든 시장에서는 별로 인기를 못끌고 있고 사용할 수 있는 어플리케이션도 거의 없어서 제조사 입장에서는 설령 무료라고 해도 이걸 사용해야 하는 이유를 알지 못하는 상태이다. 


 어차피 모바일 시장이라는게 결국 전력 소모와 크기라는 족쇄가 얽어맬 수 밖에 없기 때문에 사실 하드웨어 스펙이야 아주 큰 차이가 나기 힘들고 승부는 소프트웨어에서 날 수 밖에 없다. 어떤 플랫폼이 사용할 수 있는 소프트웨어가 좋은지가 가장 큰 승부수랄 수 있기 때문에 인텔이 앞선 공정을 내세운다고 해도 데스크톱 및 노트북 CPU 시장처럼 선두 기업의 입지를 굳히기 쉽지만은 않은 상황이다. 어쩌면 인텔내부에서는 괜히 XScale 팔았다고 생각할 수 도 있는 일이다.


 하지만 인텔은 곧 모바일 부분에서도 32nm /22nm 공정으로의 이전을 준비중에 있으며 최근 엄청난 수익을 올리고 있기 때문에 막강한 자금력과 앞선 공정을 바탕으로 계속 스마트폰 및 소형 모바일 기기 시장을 공략하려 들 것이다. 


 비록 현재까지 인텔이 '역시 XScale 팔기를 잘했어' 라고 할 만큼 시장에서 좋은 성과를 거두지 못하고 있기 때문에 앞으로 진행 상황이 어떻게 될지 주목해 볼만 하다. 물론 모바일 시장의 절대 강자 ARM 은 이 상황을 즐기고 있을 테지만 말이다. 아니 즐기고 있다기 보단 인텔에 복수를 하려고 준비 중이라는 게 더 맞지 않을까 ?




 8. ARM 의 귀환


 앞서 포스팅에서 설명했듯이 사실 ARM 은 데스크탑 PC 시장을 타겟으로 출시되었던 제품이었다. 그러나 낮은 성능으로 인해 결국 데스크탑 및 노트북 시장에서 완전히 밀려난 상태였다. 대신 모바일 및 임베디드 시장으로 전환해서 큰 성공을 맞본 회사라고 할 수 있다.


 그러나 세월이 흘러흘러 강산이 변할 때가 되자 ARM 도 변할 때가 되었다. 과거 PC 시장에서 인텔의 CPU 들은 ARM과 아콘 컴퓨터에게 너무나 무서운 적이었다. 이 분야에서는 인텔이 절대 강자였기 때문이다.


 하지만 사자가 육지에서는 백수의 왕이라도 물속에선 그힘을 제대로 쓰지 못할 수 밖에 없다. 즉 PC 시장과는 룰이 다른 모바일 시장에서는 인텔도 그 힘을 잃게 된다는 것이다. 모바일 시장에서 ARM 은 인텔 같은 거대한 회사는 못되긴 했지만 그래도 강자로 군림할 수 있었다.


 따라서 인텔과 ARM 은 육지와 바다처럼 완전히 다른 시장에서 강자로 군림했다. 그러니 이제 싸울 일도 없어진 셈이었다. 한동안 인텔과 ARM 은 서로 자기 영역을 지켰다. 인텔은 모바일 시장에 진출할 때도 ARM 아키테처에 기반한 XScale 을 사용했고 이로써 두 회사는 원한 관계를 버리고 서로 협력하기도 했다.


 그러나 ARM 의 부모인 아콘 컴퓨터를 밀어낸 인텔과 ARM 은 본래 숙명적 원수인지도 몰랐다. 인텔이 모바일 시장에도 x86 을 진입시킬 야욕을 불태우자 ARM 은 다시 카운터 펀치를 준비했다. 즉 넷북 및 넷탑 시장을 호시탐탐 노린 것이다.


 사실 ARM 은 초창기 애플과 PDA 시장에서 협력할 때 이를 기반으로한 저가형 랩톱인 eMate 300 을 출시한 적이 있었다. 이는 지금 보면 넷북의 조상뻘 되는 기기이기도 하면서 디자인 측면에서 나중의 1세대 iBook 에 영향을 준 기기이기도 했다. 1년만에 단종되는 비운의 기기이긴 했지만 말이다.




(애플의 eMate 300 의 모습. 꽤 오래된 제품이지만 왠지 애플 스럽긴 하다.   CCL 에 따라 복사 허용 저자 표시   저자   Yanngeffrotin )


(나중에 출시된 1세대 아이북과 비슷하지 아니한가  Photo derived from this image, taken by Carlos Vidal (chiste) and released under CC-BY-2.0. )



 당시 ARM 의 성능상의 한계로 ARM이 진출할 수 있는 시장은 PDA 까지였다. 최근까지도 스마트폰이나 넷북 보다 작은 MID 나 PMP, 네비게이션 같은 모바일 기기가 ARM 이 진출할 수 있는 시장의 한계였다. 그러나 시대가 점차 변하고 있다.


 퀄컴이나 엔비디아는 ARM CPU 를 채택한 통합 제품인 스냅드래곤이나 테그라를 출시했고 이를 통해 엔트리 레벨의 넷북에 충분히 사용될 수 있는 성능을 확보하게 되었다. 또 운영체제 면에서도 안드로이드를 비롯 이미 ARM 및 스마트 폰을 위해 운영체제들이 널리 개발된 상태이다. 한마디로 ARM 이 현재까지 인텔의 아성인 넷북 시장에 도전장을 내밀 수 있게 된 것이다.


(퀄컴의 스냅드래곤을 스마트 북 중의 하나인 Wistron Pursebook   CCL 2.0 에 의해 저자 표시   저자  
nDevilTV)



 사실 ARM 기반 SoC 들은 넷북과 비슷한 스마트 북에서는 아직까지는 큰 재미는 보지 못했다. 그러나 아이패드를 비롯한 타블릿 영역에서는 완전히 다른 이야기다. 타블릿 시장은 비록 가끔씩 아톰 기반의 타블랫이 없지는 않지만 그래도 시장의 대세는 아이패드 처럼 ARM 기반 SoC 를 사용하는 제품으로 넘어가는게 확실해 보인다. 2011초에는 특히 테그라 기반 테블릿들이 대거 쏟아져 나오고 있는게 현실이다.


  결국 이런 이유로 해서 넷북의 판매량도 하향 곡선을 타고 있으며 인텔은 점차 엔비디아, 애플, 퀄컴 등 여러 제조사를 등에 업은 ARM 의 공세를 몸으로 실감하고 있을 것이다. 여기다가 2011년 초에는 MS 가 심지어 차기 윈도우는 ARM 에서도 돌아가게 한다고 선언했기 때문에 절대 강자인 인텔도 긴장하지 않을 수 없는 상황이다. 





 사실 이 포스트를 처음 작성한 2010년 초만 해도 인텔과 ARM 중 어디가 더 강세라고 말하긴 어려웠다. 그러나 2011년 초에는 ARM 에 웃어주는 상황이다. 여기에 엔비디아가 향후 슈퍼 컴퓨팅 부분에서도 ARM 아키텍처를 이어가겠다고 선언했기 때문에 인텔의 심기가 더 불편할 것이다.

 과거 인텔은 새로운 블루오션인 스마트폰 시장에서 ARM 을 몰아내고 그자리를 차지하고 싶지만 전력 소모등에서 ARM 에 뒤지는 문제로 인해 이를 실현시키지 못했다. 반면 ARM 역시 성능상의 한계와 윈도우를 구동하지 못한다는 한계로 인텔과는 어느 정도 영역이 갈려서 인텔에 직접 도전을 한다고 보기는 어려웠다. 


 아직까지는 양 회사간의 경쟁이 서로 영역이 어느 정도 갈리는 문제로 인해 아주 원활하진 못하지만 필자생각으론 앞으로가 기대된다. 두 회사가 피튀기게 싸우면 그 과실은 소비자의 몫이기 때문이다. 이러한 경쟁이 미래에는 더 강력한 스마트 폰, 그리고 더 강력한 넷북과 MID, 그리고 심지어는 더 강력한 슈퍼 컴퓨터로 찾아오기를 기대해 본다. 어쩌면 인텔의 진정한 경쟁자는 AMD 에서 ARM 으로 바뀌게 될지도 모른다는 성급한 기대도 해봅직하다. 


 솔직히 변화무쌍한 IT 분야에서 미래를 예측한다는 것은 매우 어려운 일이다. 따라서 일단 섯부른 예상은 가능하면 하지 않을 계획이다. 몇년후 필자가 다시 이 포스트를 볼때 과연 그때와 지금은 얼마나 달라져 있을 지 궁금해진다. 이런 상상을 해보면서 허접한 본 포스팅을 마치기로 한다. 지금까지 지루함을 참고 다 읽어 주신분들이 있다면 감사드린다.



 참조 : ARM 의 역습은 시작되는가 ? 


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