인텔은 아톰보다 더 작은 CPU 쿼크를 발표인텔은 아톰보다 더 작은 CPU 쿼크를 발표

Posted at 2013. 12. 29. 22:37 | Posted in Moblie/H/W

웨어러블 디바이스를 위한 CPU 쿼크

 

인텔은 한층 더 저전력의 레벨에까지 x86 CPU 코어의 지원범위를 늘린다.그것이, 새로운 인텔의 프로세서 「Quark(쿼크)」패밀리의 의미다. 종래의 아톰 베이스의 제품에 대해서, Quark는 5분의 1의 사이즈로, 10분의 1의 소비 전력을 달성할 수 있다고 한다.이른바 마이크로 콘트롤러의 레벨의 프로세서다. 그렇다고는 해도, 인텔의 목적은, 마이크로 콘트롤러를 옮겨놓는 것은 아니고, 이 칩으로 새로운 시장을 여는 것이다.


 더 명료하게 말하면 「The Internet of Things(IoT)」, 즉, 모든 디바이스가 인터넷에 접속되는 세계에 Quark로 대응하려고 하고 있다.그리고, IoT로 여는 대표적인 어플리케이션은 웨어블컴퓨팅이다.현재, 컴퓨터 업계는 이 비전으로 힘차게 달리고 있어 인텔도 거기에 대응했다고 말할 수 있다.



▲Internet of Things

간단한 예를 들면 스마트와치나 헬스밴드를 들 수 있다.


무엇보다, 실제로는, IoT나 웨어블에 대해서는, 원래 편입에 강한 ARM이 손을 뻗고 있었다(예를 들면, Google Glass).편입 프로세서의 진화형이므로, 본래적으로는 ARM의 씨름판이다.그 때문에, 여기서 손을 팔짱을 끼고 있으면, ARM에 점유한 모바일 시장의 반복된 실패가 될 수도 있다.그 때문에, 인텔은 서둘러 대응할 필요가 있어, Quark가 그 해답으로서 급거 등장했다.


원자(atom)보다 작은 쿼크

 

 현재 미국 샌프란시스코에서 개최 된 개발자 컨퍼런스 「Intel Developer Forum (IDF)」에서 Quark 제품군을 발표했다. Quark의 특징은 초 저전력 프로세서 코어에서 SoC의 핵이되어, 합성할 수있는 완전한 합성기 블루코어이다. 네이밍은 매우 알기 쉽고, "원자 (Atom)"작은에서 "쿼크 (Quark)"(원자의 중심에있는 원자핵의 양성자와 중성자는 각각 3 개의 쿼크로 구성되어있다)이다 .


 Quark 전체 신디사이저 블루 소프트 IP이기 때문에 원리적으로는 인텔이 직접 제조하진 않는다. Intel의 CEO 인 Brian Krzanich 씨도 Intel 밖에서 제조할 수 있다고 인정하지만, 현재의 계획은 인텔 내부에서의 제조에 고정한다. 신디사이저 블루에 한 것은, SoC 설계의 자유도를 높이기 때문이라고한다.



▲웨어러블 디바이스의 컨셉을 선보였다

 

Quark에서 목표 디바이스의 예로 Krzanich 씨는 암밴드형 컴퓨팅 장치를 보여 주었다. 삼성전자가 손목시계 형의 갤럭시 기어를 발표하고 애플이 "iWatch"를 개발하고 있다고 소문되는 가운데의 인텔 x86 플랫폼판 웨어러블 장치의 개념 선보였다이다.


인텔은 초저전력 x86 CPU 테스트 칩을 ISSCC 등에서 이미 발표

 

Quark 같은 x86CPU 기반의 초 저전력 SoC 자체는 사실 어렵지 않다. CPU 코어에 관해서는, 더 낮은 전력으로 낮은 성능의 코어를 준비하면 좋다 때문이다. 그리고 Atom보다 전력 소비가 낮고 전력 효율적인 코어를 만들 수 자체는 그다지 어렵지 않다.


 사실, 인텔은 이러한 테스트 칩을 만들고있었다. 2012년 2월의 ISSCC (IEEE International Solid-State Circuits Conference)에서 자세한 내용을 발표했다 "Claremont (클레어몬트)"이 그 것이다. Claremont는 "가까운 문턱 전압 (Near-Threshold Voltage : NTV)"회로 기술 테스트를 위해 개발 된 x86 CPU와 I/O를 집적 한 칩이다. 인텔은 2012년 칩 컨퍼런스 「Hot Chips "라고 Intel의 연구 부문의 컨퍼런스 「Research @ Intel 2012 '에서도 이 칩에 대한 설명을하고있다.


 LSI 로직 칩은 동작 전압을 일정 비율 이하로 떨어지지 안정 동작시키는 것이 어렵다. 이를 위해 고성능 CPU가 일정 이하의 저전력 동작이 가능하고, 동작시 낭비 전력을 소비 해 버린다. 그러나 NTV 기술을 사용하여 논리 회로의 동작 전압을 문턱 전압 근처까지 떨어 뜨려도 안정적인 동작 할 수있게된다. 그리고 NTV 범위에서 작동하면 성능 / 전력 효율은 정상 작동시보다 최대 5 배 높아진다.


▲NTV 기술을 이용한 낮은 문턱 전압의 효율

▲인텔 클레어몬트

  

 Claremont이 NTV 기술로 제작 한 CPU로, 프로토 타입 칩의 다이 (반도체 본체)는 5mm 각 정도 소비 전력은 작동시의 최저 전력 20mW이다. 재미있는 것은,이 스펙이 이번 인텔이 말한 Quark 기반 칩의 스펙에 유사 것이다. 인텔이 공개한 Quark 칩은 손에 들고 크기를 보면 패키지가 1cm 각도를 조금 넘는 정도, 다이는 5mm 각 전후에 보인다. 5mm 각면의 크기는 25 평방 mm 정도에서 Atom 프로세서 SoC의 3 분의 1 ~ 5 분의 1 크기이다. 전력은 NTV 작동라면 20mW 이하로, 이것도 초대 Atom과 비교하면 10분의 1이하다.




Claremont는, 이 NTV 기술로 시작한 CPU로, 시작 팁의 다이(반도체 본체)는 5 mm각 정도, 소비 전력은 동작시의 최저 전력으로 20 mW다.재미있는 것은, 이 스펙이, 이번 Intel이 말한 Quark 베이스의 팁의 스펙에 잘 비슷한 것이다.Intel이 공개한 Quark 팁은 손에 가진 사이즈를 보면 패키지가 1 cm각을 조금 넘는 정도, 다이는 5 mm각 전후로 보인다.5 mm 모난들 면적은 25평방 mm정도로, Atom계 SoC의 3분의 1~5분의 1의 사이즈가 된다.전력은 NTV 동작시라면 20 mW이하로, 이것도 초대의 Atom와 비교하면 10분의 1 이하다.



▲Quark X1000를 IDF로 발표

Claremont 의혹이 있는 인텔 쿼드CPU

 

이렇게 해 보면, 인텔이 이번 IDF로 보인 Quark는, Claremont는 아닐것인가 라고 하는 의문이 끓어 온다.Claremont라면, 벌써 테스트 실리콘이 있으므로, 보일 수 있다.Claremont의 내용은, 풀 신디사이저블”Pentium 코어(P54C)로, 신디사이저블 x86 코어라고 하는 Quark의 조건도 채워 있다. die size적으로는, IDF로 보인칩에 거의 가깝다.



▲1994년 펜티엄1 아키텍쳐를 쓴다.

▲클레어몬트 프로토타입은 32나노공정으로 제조되었다.

▲최대클럭 741Mhz에서 전압은 1.1v로 동작 이 때 소비전력은 445mW

 최소클럭 10Mhz에서 전압은 380mV 이 때 소비전력은 1.5mW로 엄청난 저전력칩이다.


그러나, Intel이 Claremont를 정말로 제품으로서 가져 오는가 하면, 거기는 의문이다.Claremont는 테스트칩으로, 제품으로서 설계된 칩은 아니다.프로세스는 32nm의 HKMG 프로세스로, 다이의 대부분은 I/O에리어에서 차지할 수 있고 있다.P54C의 CPU 코어 자체도, 32nm로 2평방 mm와 결코 작지는 않다.다이 에리어에 최적화한 CPU 코어 매크로가 되어도 좋은 있어로부터일 것이다.


 이러한 상황을 생각하면, 다음과 같은 시나리오가 떠올라 온다.인텔은 The Internet of Things(IoT)에의 대응을 강요당하고 있었다.쇄신된 새로운 경영진은, 그에 대한 해답을 빨리 보이지 않으면 안 된다. 그것도, 할 수 있다면, 형태가 있는 것이 좋다.그렇다면, 우선, 눈앞에 있는 테스트칩을 우선이 보여주면서 프레젠테이션 하자.그렇게 말한 경위였는지도 모르다.


진정한 Quark는 앞으로가 시작이다.

 

어쨌든, 인텔은 제대로 제품으로서 설계한다면, Pentium(P54C) 코어보다 아득하게 진보적인 코어를, 동일한 정도의 다이 에리어에 밀어넣을 수 있다.최신의 저전력파워 코어 「Silvermont(실버몬트)」조차, 22nm로 2평방 mm대의 사이즈가 되어 있던 것을 생각하면, 가능성은 얼마든지 있다. 예를 들면, 1세대 아톰인 Bonnell(본넬) 코어를, 싱글 디코드&발행으로 바꾸면, 꽤 코어는 작아진다.Quark의 실제의 제품은, 그러한 코어가 되어 있을지도 모르다.


 1개만 명확한것은, 프로세서 전쟁의 무대는, PC&서버를 위한 CPU 코어로부터, 저전력인 모바일 CPU 코어로 퍼져, 그 다음은,  초저전력으로 작은 코어의 영역에까지 퍼지려 하고 있는 것이다. 다음의 전장의 무대는 ARM의 제품 계열로 말하면, Cortex-A5/A7나 Cortex-R계의 영역을, 인텔이 거기에서도 대응하려고 하고 있다고 보여진다.덧붙여서, 애플도 제2의 CPU 개발을 시작했다고 하지만, 그것도 같은 영역인 웨어러블 디바이스타겟으로 하고 있을지도 모르다.


앞으로 새로운 혁신이 기대된다.


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