이번에는 인텔의 데스크탑용 로드 맵을 업데이트한다.

 

2012년～2015년까지 인텔 CPU 로드맵

268회로 설명했듯이 2014년 6월에 4GHz 동작의 Core i7-4790K이 하이엔드로 투입된 것이 하스웰 코어로서는 마지막 데스크탑 제품이다.

	Devil's Canyon "Core i7-4790K"

ark.intel.com에서 검색하면 현재 데스크탑만 65개 제품이 하스웰 코어의 CPU가 라인업되어 Core i7에서 Celeron까지 모든 세그먼트에 투입되고 있는 것을 알 수 있다.

반대로 말하면 마지막으로 투입된 "Pentium G3450T/3460"과 "Core i3-4160/4370"이 2014년 7월이어서 하스웰-E 기반의 Core i7 Extreme/Core i7을 제외하면 9개월 정도간 신제품이 추가되지 않은 상황이 계속되고 있다.

지난 예상으로는 올해 9월경에 브로드웰-K/H가 투입되는 것을 예상했지만 좀 더 빨라진 8월이 됐다. IDF 15 SanFrancisco가 현재로선 8월 18일~20일로 예정되어 이 시점에서 브로드웰-K 베이스의 Core i7/i5이 발표된다고 예상되기 때문이다. 

그럼 브로드웰 세대 이야기로 넘어가 보자. 브로드웰은 2014년 8월쯤에 단면도를 공개할 정도가 됐다. 단, 양산으로 넘어가는데는 조금 더 시간이 걸렸다. 결국 2014년 중에 출하된 브로드웰은 TDP 4.5W의 Broadwell-Y 베이스의 "Core M" 프로세서였다.

Broadwell-Y 코어의 "Core M". TDP는 4.5W로 매우 저전력

Core M 자체의 성능은 매우 좋고 예를 들면 "Core M-5Y71"은 최대 2.9GHz 클럭을 내지만 정격 클럭은 불과 1.2GHz에 지나지 않는다.

"Core M-5Y71"의 경우 Configurable TDP의 설정을 변경하면 1.4GHz 구동이 되지만 그 경우의 TDP는 6W다. 즉 2.9GHz는 Turbo Boost를 이용한 순간 최대 속력 같은 것으로 연속적으로 이 동작 주파수로 움직이는 것은 아니다.

다행히도 올해 2월 들어 같은 모바일용면서 소비 전력이 15/28W로 공급되는 브로드웰-U가 라인업 되었다.

작동 주파수는 "Core i7-5557U"에서 정격 3.1GHz/최대 3.4GHz로 현실적인 곳까지 상승했고, 이것은 28W 정도로 돌아가게 되어 있다. 이제 P1272는 안정되어 양산이 가능하다고 보는 것이다.

그런데 이 기사를 쓴 시점에서 Intel ARK에는 브로드웰 코어 제품이 합계 26개 제품이 등록되어 있다. 24개 제품은 모바일이지만 최근 발표가 된 "Xeon D"시리즈 2제품도 포함되어 이러한 26개 제품의 TDP와 동작 주파수를 정리한 것이 아래의 그래프다.

브로드웰 코어 26개 제품의 TDP와 동작 주파수

대부분의 제품은 2코어지만 Xeon D 만 4/8 코어이므로 TDP는 2코어로 환산(즉 Xeon D-1520이라면 22.5W정도, Xeon D-1540이면 11.25W 정도)

또 Core M은 Configurable TDP에서 동작 주파수가 조금 오르는데 이것도 데이터에 넣고 있다. 파란점이 제품의 스펙, 파선이 근사값을 나타내지만 2GHz에서 급격히 상승하고 있는 것을 알 수 있다.

이는 브로드웰-H를 구성하기 위해서는 별로 좋지 않고 브로드웰-H는 메인 스트림을 위한 4코어 제품으로 TDP는 37/47W다. 4코어에서 37/47W라 2코어에서는 18.5W/23.5W 정도의 TDP로 구성하지 않으면 안된다.

근사치로 정리하면 18.5W는 2.3GHz 이상, 23.5W에서도 2.7GHz에 이르거나 다소 미묘하게 된다. 사실 이 추세라면 22nm 세대의 하스웰보다 동작 주파수가 떨어지게 된다.

예를 들면 하스웰 베이스의 "Core i7-4900MQ"의 경우는 4코어에서 정격 2.8GHz/최대 3.8GHz구동으로 47W 범위에 들어가 있기 때문이다.

알기 쉽게 하기 위해 하스웰의 숫자도 가미한 것을 밑의 그래프로 나타했다. 빨강이 하스웰, 파란색이 브로드웰이다.

Broadwell과 Haswell의 TDP와 동작 주파수

브로드웰이 성능으로 우위인 것은 3.2GHz 근처까지며 그 다음은 오히려 급격히 소비 전력이 오르는 추세다.

요컨대 브로드웰이 같은 TDP 범위에서 하스웰보다 우위를 내려면 동작 주파수를 3.2GHz 미만으로 억제하지 않으면 안된다.

이것은 몇 번 기고한 대로 현재의 브로드웰에 이용되고 있는 P1272 프로세스는 SoC등 저전력용 프로세스로 동작 주파수가 낮은 곳에서는 에너지 절약성이 뛰어난 반면 동작 주파수를 올리면 빠르게 소비 전력이 늘어난다.

한편 하스웰에 이용되고 있는 P1270은 22nm 프로세스는 동작 주파수를 내려도 소비 전력은 줄어들지 않고 작동 주파수를 올려도 소비 전력의 증가 속도도 완만하다.

즉, 브로드웰-H와 브로드웰-K는 14nm세대의 로직용으로 설계 된 P1273을 이용하면 더 위까지 상승 할 것으로 기대된다.

본론의 로드맵으로 돌아가면 정작 P1273이 어떻게 되고 있는지는 상황이 전혀 보이지 않는다. 따라서 여기에서는 완전한 예상이다.

원래 P1272가 제품으로 나오지 않은 이유는 P1272의 성숙에 시간이 걸렸기 때문이다. 물론 뭐가 문제인지는 공식적으로 일절 발표되지 않았지만 복수의 관계자 말을 종합하면 한계 성능에 가까운 영역에서의 흔들림이 가라앉지 않았다는 것 같다.

원래 FinFET의 경우 Fin의 두께가 10nm이하가 되면 양자 효과에 따른 특성의 불균일이 거세지는 것은 널리 알려져 있다.

이 편차를 이용해 더 성능을 개선한다는 공격적인 연구도 있는 것 같지만 연구소 수준에서는 몰라도 양산 현장에서는 어떻게 불균일을 누를까의 대책이 필수적이다.

연재 267회에 있는 TEM(투과형 전자 현미경)사진과 그 치수를 비교하자면 Fin의 두께는 바로 10nm를 자를 듯이 되어 있는 것을 알 수 있다.

14nm FinFET의 트랜지스터를 TEM에서 본 화상		Fin의 치수

이렇게 보면 특성의 컨트롤이 어려운 것은 무리가 아니다. 최종적으로 어떤 형태로 이를 해결했는지는 아직도 인텔의 발표가 없지만 브로드웰-U가 양산에 들어갔다는 것은 분명히 해결책을 손에 넣었다는 것이며 이는 아마 P1273의 개발에도 도움이 된다고 생각한다.

P1273 개발의 어느 정도의 부분은 P1272와 병행으로 실시된 것이며 그렇게 생각하면 P1272→ P1273의 기간은 P1270→ P1271의 기간(약 1년)보다 다소 단축이 가능하며 반년~9개월 이내라는 부분이 아닐까 생각된다.

최단 반년라면 올해 8월 9개월이 걸린다고 해도 올해 11월에는 제품 출하가 가능한 것이 아닐까라고 필자는 예상한다.

로드맵으로 돌아오면 브로드웰-K의 출하는 일정이 순조롭게 되면 8월 출하, 좀 더 시간을 요하는 경우에는 4분기가 예상된다.

그런데 이에 관련되는 것이 스카이레이크의 존재다. 과거 스카이레이크는 브로드웰 다음이라는 위치에 있었지만 브로드웰의 지연에 의해 거의 같은 타이밍에 투입할 수 있는 상황이 되고 있다.

스카이레이크 자체의 내부 구조 등은 아직 불명이지만 본인은 하스웰 베이스의 프론트 엔드를 강화한 것으로 추정하고 있다.

현재의 하스웰/브로드웰은 프론트 엔드가 4명령(3 simple+1 complex)의 x86/x64 명령을 해석하는 In-order, 백엔드가 8개의 실행 유닛으로 병행해 움직이는 Out-of-order 구성이다.

스카이레이크의 백엔드는 작은 변경으로 전단을 5명령(4 simple+1 complex또는 3 simple+2 complex)로 확장하는 것이 아닌가 싶다.

Xeon D의 설명 가운데 브로드웰은 백엔드 측에 버퍼의 확장 등이 나타났지만 전단부는 거의 손대지 않고 있기 때문에 다음은 프론트 엔드 측이라고 생각하는 것은 당연하다.

만일 이것이 맞다면 스카이레이크는 하스웰/브로드웰 보다 IPC(Instructions per cycle:클럭당 명령 실행수)가 크게 오르게 되고 동작 주파수 자체는 브로드웰 보다 약간 떨어져도 성능은 개선될 수 있다.

1년 정도 전의 정보는 스카이레이크-S의 TDP는 4코어가 35/65/95W, 2코어가 35/65W라는 말이 있었지만 코어 자체가 복잡화되고 TDP 95W가 P1273에서 어느 정도의 주파수까지 도달할 것인지는 아직 분명치 않다.

오히려 Core i5/i7의 보급형은 안전을 위해 다소 낮은 주파수로 스카이레이크-S를 투입하고 하이엔드에 배수락 해제 브로드웰-K를 투입하는 것이 현실적인 해결책인 것처럼 보인다.

그리고 스카이레이크-S의 등장 시기에 이것도 P1273를 사용할 것이고, 이르면 8월 IDF 타이밍, 늦으면 11월이다. 이 부분은 올해 COMPUTEX에서 LGA 1151대응 메인보드가 얼마나 나올지로 어느 정도 가늠할 수 있을 듯하다.

마지막으로 Atom계열의 이야기를 한다. 로드맵에서 Braswell-D 코어의 제품을 파선한 것은 원래 이것이 기존의 Pentium/Celeron 브랜드로 나올지 불 분명한 점 때문이다.

알다시피 모바일에 "Atom x3/x5/x7"라는 브랜드를 새로 투입하고 있고 이쪽으로 브랜드가 통합될 가능성도 있다. 현재 이에 관해 인텔에서 명확한 내용은 나오지 않았다.

	태블릿과 스마트폰 전용의 "Atom x3/x5/x7", 2in1 PC용에는 Core M시리즈, 고성능 노트북에는 Core i 시리즈가 전개되지만 Braswell-D 코어로 Pentium/Celeron 브랜드로 나올지는 불분명

출처 - http://ascii.jp