주로 반도체 및 프로세서 관련 칼럼을 주로 다루는 일본의 유명 IT 칼럼니스트 고토 히로시게 (後藤弘茂 Hiroshige Goto ) 는 최근 PC watch 에 기고한 Weekly 해외 뉴스란에 하스웰 이후 인텔 CPU 에는 전력 대 성능비를 한단계 더 끌어올릴 비밀 무기인 VRM (Voltage Regulator Module : 전압 레귤레이터 모듈) 의 CPU 통합이 있을 것이라고 이야기했습니다. 같이 소개한 일부 슬라이들은 인텔에서 직접 제작한 것으로 보여 주장에 나름 신빙성이 있어 보입니다.
오늘날 나오는 CPU 들은 대부분 전압 조절 모듈 (VRM) 이 CPU 외부 메인 보드에 존재하며 CPU 한개를 하나의 전압 레귤레이터가 조절하고 있습니다. 따라서 CPU 전체에 같은 전압이 공급될 수 밖에 없습니다. 과거 CPU 가 하나의 코어만 가지고 있었을 때는 이것이 큰 문제가 되지는 않았지만 멀티 코어화가 급속히 이루어지고 있고 실질적으로도 4 코어 이상 멀티 코어 CPU 도 널리 보급된 시점에서 이는 저전력화에 장애가 되는 요인으로 지적되고 있습니다.
즉 현재 CPU 의 각 코어를 작동 상태에서 따라 클럭을 달리해서 전력대 성능비의 조화를 꾀하고 있는데 (즉 터보 부스트 처럼 싱글 쓰레드에서 한 코어의 클럭을 높이거나 혹은 사용하지 않는 코어의 클럭을 낮추는 것) 실제로는 CPU 블록에 공급되는 전력 자체가 동일해서 동작 주파수를 낮춰도 전압을 낮추기 힘들다는 단점이 있습니다. 그렇다고 CPU 블록 전체의 전압을 낮추게 되면 링 버스 내부의 전압이 낮아져서 성능이 전체적으로 떨어지게 되는 문제가 생깁니다.
(현재 나와있는 CPU 들은 내장 그래픽 및 노스 브릿지 부분 전압은 별도지만 CPU 와 링버스 전압은 동일하게 유지)
(멀티 코어화 하는 CPU 에서 개별 코어의 전압을 달리 해서 동작 상태에 맞춘 최적의 전압을 관리하는 Fine Grain Power Management 가 미래의 전력 대 성능비를 높일 수 있는 새로운 방안)
향후 인텔은 CPU 안쪽으로 VRM 을 가져와 각각의 코어나 코어 클러스터를 최적의 전압으로 조절하므로써 각 코어가 저전력 상태 혹은 최고 성능 상태에 따라 독립적으로 작동할 수 있게 한다는 복안입니다. 메인 보드에 여러개의 전압 레귤레이터를 장착하는 것은 복잡도를 향상시킬 뿐 아니라 제조 단가 상승, 소형화의 어려움등 여러가지 문제가 있기 때문에 이를 아예 CPU 안쪽으로 통합한다는 것이죠.
고토 히로시게에 의하면 인텔은 하스웰과 브로드웰에서 부터 각 CPU 코어는 말할 것도 없고 링 버스까지 전압을 분리해서 각 파트가 최적의 효율을 낼 수 있는 전압을 유지하므로써 와트당 성능비를 끌어오리고 더 세밀한 저전력을 실현할 수 있다는 것입니다. 이전 하스웰 아키텍처에서 소개된 것과 같은 칩셋 및 주변 기기 조절에 의한 저전력과 대기 전력 (idle power) 의 대폭 감소와 연결되면 하스웰에서는 저전력화가 상당히 이루어질 것으로 예상할 수 있을 것입니다. (이 부분은 이전 포스트 http://blog.naver.com/jjy0501/100168838922 참조 ) 이것은 타블렛 PC 등 미래의 모바일 PC 시장을 노리고 있는 인텔로써는 시급한 과제이기도 합니다.
(통합 전압 레귤레이터. 각 CPU 코어와 링버스의 전압을 다르게 조절. Credit : Hiroshige Goto )
인텔은 고객들에게 하스웰의 전압 레귤레이터 기술을 FIVR (Fully Integrated Voltage Regulator) 라고 소개했는데 그 자세한 내용이 공개되지는 않았지만 고토 히로시게에 의하면 인텔이 이전에 학회에 발표한 대로 통합 전압 레귤레이터를 하나의 CMOS 프로세스로 개발하고 향후 on die 방식으로 CPU 에 통합하는 것 같다고 합니다.
이런식의 통합 레귤레이터가 하스웰에 사용될 가능성도 있지만 아직 인텔에서 자세한 기술적 내용을 공개한 것은 아니라 정확한 내용은 실제 하스웰이 나와봐야 알 게 될 것으로 생각됩니다. 따라서 아직 일부 내용은 확정된 것이 아니라 루머일 수 있습니다. 어찌되었든 이런 이론적인 배경보다 하스웰의 실제 성능이 꽤 궁금해 집니다. 실 성능은 역시 나와봐야 알 수 있는 것이니까요.
만약 실제 하스웰이 이런 미세 전압 조절 기술을 탑재하고 나온다면 미래 아톰 제품군등으로 확대되는 것은 물론 와트 당 성능비를 중시하는 서버 제품군, 그리고 제온 파이 (Xeon Phi) 같은 병렬 컴퓨팅 부분으로까지 확대될 것으로 예상됩니다. 더 세밀한 전압 조절은 확실히 더 최적화된 전압을 통해 와트당 성능비를 더 끌어낼 테니 말이죠. 그리고 14 nm 공정으로 이전까지 진행되면 브로드웰에서는 실제 상당한 수준의 저전력화를 이룩할지 모르겠다는 느낌입니다.
다만 그 때가 되면 ARM 진영도 적어도 22 nm 공정으로 이전을 진행하면서 Cortex A50 대 제품을 선보일 예정이라 (그리고 빅리틀 프로세싱도) 인텔 vs ARM 의 싸움은 계속될 것으로 생각됩니다. 오히려 걱정되는 쪽은 ARM 이 아니라 AMD 네요. 향후 한동안은 대대적인 공정이전도 없을 예정이고 아키텍처 개선도 2014 년에나 가능할 것인데 과연 잘 버틸 수 있을 지 걱정됩니다.
참고
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