테크윈

샌디브릿지~아이비브릿지 커집니다.)

아이비브릿지 다이구조

3세대 코어i시리즈 '아이비브릿지'

예정은 사실 좀 더 발표되는 제품 수가 많았다. '코어i5-3570/3570T'및 '코어i5-3470/3470S/3470T'까지 총 5종류의 제품도 처음에는 동시 발표하려 했던 것이, 뒷전으로 밀려버렸다. 이들이 밀려버린 이유는 명확하지 않지만 아마도 초기 발표 제품만으로도 수요가 충분치 않고, 만족할 만큼의 공급이 늦어지지 않게 하려는 이유 때문에 보류한 것으로 생각된다.

당초 발표하는 제품은 높은 ASP(Average Sales Price, 평균 소매 가격)를 유지할 수 있는 코어i7과 코어i5의 상위 모델에 실시하고, 좀 더 안정적으로 공급할 수 있게 되면 메인스트림을 공급한다는 전개 는 이해할 수 있고, 이것은 어쩔 수 없는 것이다.

그런데 이 아이비브릿지는 당초 1분기에 발표가 예정되어 있던 것이 2분기로 늦어져 버렸고 또한 발매된 것은 일부 제품뿐이기 때문에 전체적으로 계속 제품의 전개가 늦어져 버리고 있다. 먼저 코어i5 제품군에 관해서는 초 (컴퓨텍스 타이페이 예정 되어있다. 코어i3는 최근에서야 예정하고 있는 것 같다. 따라서 펜티엄-듀얼코어 아이비브릿지 세대로의 이행은 더 뒤에 늦어져서 셀러론은 말또는 알려져있다. 처음에는 좀 더 빨리 최상위에서 낮은 가격대까지, 샌디브릿지에서 아이비브릿지로 전환시킬 예정이었던 것 같지만, 전체적으로 1~2분기 정도 늦어져버린 셈이다.

아이비브릿지의 벤치 마크 결과는 각 매체에 다양한 정보가 있기 때문에 대략적인 특징은 알고 있을 것이다. 요약하자면 다음과 같다.

◎ CPU 성능은 샌디브릿지와 다르지 않다
◎ GPU 성능은 대체로 두배성능
◎ 소비 전력은 샌디브릿지의 절반 정도
◎ 발열은 그대로

원래 인텔이 스스로 샌디브릿지에서 아비비브릿지로의 개량 목표를 '성능/전력의 비율을 2배로 한다'라고 하고 있으며, 이것은 제대로 달성되었다. 단지 CPU성능에 대한 약간의 성능향상을 기대하고 있던 사람에게는 불만족스러운 느낌일 것이다.

엄밀히 말하자면, 아이비브릿지의 CPU코어는 미세 개량을 실시하고 있다. 하지만, IPC의 개선에 효과적이라고 할 정도로 큰 개선은 이미 바랄 수 없게 되어 버렸다. 처음에는 펜티엄Pro로 등장해 펜티엄II/III로 향상된 P6아키텍쳐를 펜티엄M 세대에 재설계하고, 코어/코어2 세대에는 내부 구조를 확충하고, 코어i 세대에서는 펜티엄4 세대에 쌓은 다양한 성능 개선 기술을 포함시키는 형태로 성능 향상을 목표로 해왔다.

최초의 펜티엄Pro의 등장(1995년 따지면 16여년, P6아키텍처 개발 시작(1990년 계산하면 22년 가까이 경과하고 있는 아키텍쳐이므로, 이제 IPC개선도 한계점에 왔다고 생각해도 과언이 아니라고 생각된다. 물론, IPC를 개선하는 방법 자체는 아직도 얼마든지 있다. 이제 '어떤 경우에서도 성능이 오른다'에서 그 어떤 경우를 모두 사용해버린 것이다.

이 즈음에서 AMD는 대담하게 방향을 전환했다.(모듈 구조) 현재 AMD의 정책은 평판이 좋다고는 도저히 말할 수 없는 상태지만, 인텔도 이제 이러한 방향 전환을 시도하는 시기에 도달해 있는 지도 모른다.

그런데 소비 전력은 샌디브릿지에서 반감시켰음에도 불구하고, 아이비브릿지의 발열은 오히려 문제가 되고있다. 요컨대 뜨거워지기 쉬운 셈이다. 이유 중 하나는 다이크기가 대폭 작아졌기 때문에 다이 자체의 열용량도 샌디브릿지 세대보다 작아지고 있는 것이다. 이외에도 트랜지스터 수 자체가 증가하고 열 밀도가 증가하는 것을, 22nm트랜지스터의 특성이라고 생각된다.

혼동을 하기 쉬우므로 다시 설명하자면, 열량 즉 전력 자체는 반감하고 있다. 따라서 정격동작을 전제로하면 기존의 샌디브릿지용 쿨러를 사용해도, 아이비브릿지는 잘 작동한다. 단지 실제로 시험해 보면 오히려 터보부스트시 에서는 샌디브릿지보다 뜨거워지는 현상이 나오고 있다. 요컨대 장시간의 평균을 계산하면, 아이비브릿지는 샌디브릿지보다 발열은 적고 온도도 내려간다는 경향이 있는데, 터보부스트 등 일시적으로 소비전력이 증가함에 따라 온도의 순간적인 상승폭이 커진다는 것이다.

이와 관련해 재미있는 것은, 'TjMAX'(접합 온도의 최대값으로, 회로의 동작 온도의 최대값)이다. 지금까지 인텔은 노트북용 CPU 등에서는 TjMAX 값을 명기하는 경우도 있었지만, 샌디브릿지 세대의 데스크탑용 CPU의 TjMAX값은 발표하지 않았다.

그런데 아이비브릿지 세대 데이터 시트에는 이 TjMAX값이 명시되게 된 것이다. 아래 표가 바로 그것이다.

TDP가 77W인 제품은 무조건 TjMAX 105도로 설정되고있다. 샌디브릿지에서는, 코어i7-2700K의 TDP는 95W, TjMAX값은 100도 정도였다. 아이비브릿지 에서 더 뜨거워지기 쉬운 경향이 데이터 시트에서도 명확하다.

사실이 발열 문제가 향후의 전개를 어렵게 하고 있다. PC업체들은 그동안 데스크탑 전용에서 95W와 130W라는 TDP의 CPU를 탑재하기 위한 열설계 지식이 축적되어 있기 때문에 'TDP가 더 증가해도 좋으니까 빠른 CPU를 갖고 싶다.'는 요청을 내고있는 것 같다. 그런데, 아이비브릿지는 TDP보다 TjMAX가 먼저 한계까지 도달하기 때문에, 예를 들면 TDP 95W의 아이비브릿지 기반 제품을 갑자기 출시하는 것은 상당히 어려운 것 같다.

물론 고성능 CPU쿨러와 조합하면, 아이비브릿지는 TDP가 적은만큼 오버성능이 양호하기 때문에, 수냉 쿨러를 전제로 코어i7-익스트림 에디션 용에 동작 주파수가 높은 제품을 내놓는 방식으로 제품 라인업을 확충할 수도 있다. 단지 AMD FX의 성능이 자사의 메인스트림급에 가깝기 때문에 고가의 익스트림 에디션의 제품 라인업을 늘릴 이유는 없으므로, 당분간 코어i7의 라인업을 늘릴 예정도 없는 것 같다.

아이비브릿지-E와 하스웰

마지막으로 앞으로의 이야기를 정리하자. 인텔은 올해 완벽하게 32nm에서 22nm로 전환을 목표로 하고있지만, 코어i7-익스트림 에디션 및 일부 코어i7에 대해서는 말로 예정했고, '아이비브릿지-E'로 전환할지 여부를 현재 검토중인 것 같다. 이것은 위에서 말한 TjMAX 문제로 인해, 샌디브릿지-E에서 아이비브릿지-E로 바꾸어도 거의 성능의 오르지 않는 것에 기인한다.

제온에는 10~12 코어 이상의 다이를 가진 제품을 투입하지만, 이쪽은 보다 큰 LLC를 탑재하는 형태가 현재 샌디브릿지-E와 같은 정도의 다이 크기로, 동작시의 TDP는 다소 줄어들게 될 것 같다. 즉 동작 주파수는 거의 올리지 않고, 코어와 LLC를 늘려 TDP을 낮추기위해 성능/소비 전력비를 크게 개선하는 방향인 것이다. 서버용은 코어 수를 늘리는 것이 효과적이지만, 코어i7-익스트림 에디션에는 그다지 좋은 선택이 아니므로, 아이비브릿지-E는 패스하고 다음 세대인 '하스웰'로 라인업 한다는 가능성 도있을 것 같다.(이 경우 플랫폼이 전면적으로 바뀐다.)

한편 메인스트림 용은 1분기를 목표로 '하스웰'이 투입되게 된다. 제조공정 차제는 아이비브릿지와 마찬가지로 22nm지만 마이크로 아키텍처가 변경되는데, 그 세부 사항은 아직 불명이다.

사실, PC에 머물지 않고 CPU업계 전체를 바라보면, 지금까지와 같은 IPC(1사이클 당 실행 명령 수)개선에서 처리량(1 사이클 당 처리 데이터량)을 개선하는 방향으로 잡고있다. 이 것을 빠르게 적용한 것이 '불도저'아키텍쳐의 'AMD FX'지만, 하스웰 역시 처리량 중시쪽으로 방향을 잡지 않을 수 없을 것이다.

필자의 개인적인 견해로는 AMD FX급으로 급격하게 적용하지는 않을 것이란 생각이 든다. 기본적인 아키텍처는 기존의 샌디브릿지/아이비브릿지에서 크게 달라지지 않고, 다만 하이퍼스레딩을 사용할 때 처리량을 높이는 등의 실행 유닛 단계 이후의 변화를 주는 것은 아닐까 라고 생각된다.

또한 GPU성능 개선은 계속 중점 항목이며 오히려 외적인 방향은 이쪽이 클 것이다. GPU에 대해서는 아이비브릿지 역시 AMD의 A시리즈 내장 GPU에 크게 뒤쳐져있다. 동세대 AMD APU보다는 부족해도, 최소한 '라노'세대 APU 정도로 개선되는 것은 아닐까라고 예상해본다.

출처: intel, ascii
원문: http://ascii.jp/elem/000/000/691/691736/

[OGTITLE]16 인텔아이비브릿지 세대 CPU와 그 이후[/OGTITLE]