2019년형 모바일 프로세서 기준, ARM Cortex-A76 및 Mali-G76/V76 발표

2018-06-04 13:33
이수원 수석기자 swlee@bodnara.co.kr

ARM이 차세대 모바일 프로세서에 들어갈 새로운 IP 제품군을 발표했다.

ARM은 지난 5년 동안 스마트폰의 CPU 성능은 배터리 수명을 저하시키지 않으면서 매년 평균 20% 이상 증가했지만, 그에 비해 무어의 법칙이 지연되는데 어려움을 겪고 있는 노트북의 경우 배터리 수명을 늘리지 못하고 한 자릿수의 평균 성능 향상을 보이고 있다고 지적했다.

또한 ARM의 성능 효율성 상승으로 퀄컴 스냅드래곤을 탑재한 윈도우 10 기기가 등장해 배터리 수명이 전례없이 20시간 이상으로 연장되었으며 지속적인 OS 및 애플리케이션 최적화 덕분에 성능이 꾸준이 향상되었다고 지적했다.

그러나 ARM 기반 노트북 1세대 제품은 Always-Connected PC의 첫 걸음에 지나지 않으며, 스마트폰 혁신을 위한 더 많은 기회를 제공할 뿐만 아니라 노트북 성능 격차를 줄여줄 클라이언트 IP 솔루션 제품을 선보인다고 밝혔다.

2019년 출시될 새로운 클라이언트 IP 플랫폼 솔루션은 향상된 생산성, 몰입형 증강현실(AR)/가상현실(VR) 및 게임, 인공지능(AI)/머신러닝(ML), 8K UHD 콘텐츠 시청 경험 등을 제공한다.

Cortex-A76, 노트북급 성능을 위한 강력한 여정

동적IQ (DynamicIQ) 기술을 기반으로 한 새로운 ARM Cortex-A76 CPU는 스마트폰의 전력 효율을 유지하면서 노트북급 성능을 제공한다.

이미 출시된 ARM 기반 윈도우 10 PC의 성공을 바탕으로 새로운 Cortex-A76 CPU는 신뢰할 수 있는 아키텍처에서 소비자에게 선택의 자유와 유연성을 제공한다. 또한 엣지 차원에서 AI/ML에 대한 4배 향상된 컴퓨팅 성능을 제공하므로 PC 및 스마트폰에서 빠른 반응 및 안정적인 환경을 구현할 수 있다.

지난 해 처음 CPU에 도입된 DynamicIQ 기술은 이미 널리 사용되는 빅리틀(big.LITTLE) 모델에 더 큰 유연성을 부여함으로써 파트너가 SoC의 특정 요구 사항을 타겟으로 하기 위해 더 큰 차별화 및 확장성을 제공한다.

이전 버전과 동일한 v8.2 아키텍처를 기반으로 만든 Cortex-A76 CPU는 DynamicIQ와 빅리틀 조합의 2세대 프리미엄 코어로 7nm 공정 기술을 기반으로 최대 3GHz로 동작하며, 기존 10nm 기반 2.8GHz Cortex-A75와 비교해 싱글 스레드 기반으로 최대 35% 성능 향상 및 동일 전력 기준에서 40%의 전력 효율성, 그리고 머신러닝 성능도 4배 개선했다.

이를 통해 Cortex-A76 기반 노트북은 심각한 배터리 문제를 겪지 않고 하루종일 사용할 수 있는 현재의 ARM 기반 노트북 특징에 더해 35% 향상된 성능으로 작업 환경에 실제 차이를 만들고, 같은 작업에서 이전보다 더 오랜 시간 사용할 수 있다.

ARM은 Cortex-A76 기반 노트북이 현세대 제품보다 2배의 성능을 제공할 것으로 예상하면서 동일 플랫폼에서 인텔 스카이레이크 성능의 90%까지 달성할 수 있으며 배터리 균형에도 초점을 맞췄다고 설명하고 있다.

또한 최신 스마트폰 트렌드가 인공지능(AI)을 전면에 내세우면서 엣지 차원에서 ML 추론을 수행해 클라우드와의 지속적인 상호 작용에 대한 대기 시간과 보안 문제를 방지하는 쪽으로 움직이고 있기 때문에 Cortex-A76은 저 정밀도 추론 알고리즘을 위해 이전 제품에 비해 엣지 ML(at-the-edge ML) 성능을 4배 향상시켰다.

ARM 아키텍처는 이전 세대와 동일하지만 Cortex-A76은 새로운 마이크로아키텍처 개선의 이점을 제공하므로 새로운 성능 효율적인 프로세서 제품군을 위한 기반을 제공한다. 일련의 성능 병목 제거 및 마이크로아키텍처 영역 및 전력 최적화를 통해 상당한 이익을 얻었으며 설계를 재설정해서 모바일 및 노트북 모두에서 성능을 크게 향상시켰다.

Cortex-A76에는 사이클당 명령어 증가 또는 깊은 메모리 레벨 병렬 처리를 포함한 몇가지 주요 마이크로아키텍처를 개선했다. 사이클당 4~8개의 명령어를 가져올 수 있는 멀티 레벨 분기 타겟 캐시 및 하이브리드 간접 예측기, 4-wide 디코드 코어, 더 많은 정수 및 벡터 실행 처리량, 향상된 메모리 시스템이 적용됐다.

Cortex-A76은 빅리틀 아키텍처에서 저전력 코어인 Cortex-A55와 함께 사용되며, 가장 비용 효율적인 TSMC 16FFC 공정으로 발열 및 소비전력에 덜 민감한 대용량 장치에서 뛰어난 사용자 경험을 제공하거나, 최첨단 공정 기술을 원하는 프리미엄 및 하이엔드 애플리케이션을 겨냥한 고객을 위한 TSMC 7FF용 Cortex-A76 및 Cortex-A55 POP IP도 올해 4분기에 출시될 예정이다.

Mali-G76, 고성능 게임 및 크로스 플랫폼 경험

ARM Mali-G76은 ARM의 최신 프리미엄 GPU로 bifrost 아키텍처를 바탕으로 구축되었으며, 개발자 및 소비자에게 30% 더 높은 효율성과 성능 밀도, 2.7배 향상된 ML 성능을 제공한다.

이러한 기능 향상으로 인해 개발자는 모바일 앱 생태계에서 더 많은 고급 게임 타이틀을 제공하고 증강현실(AR) 및 가상현실(VR)을 일상 생활에 통합하는 새로운 앱을 개발할 수 있는 더 많은 성능 헤드룸을 제공한다.

ARM은 올해 초 최신 메인스트림 GPU인 Mali-G52를 공개했는데, 프리미엄 GPU인 Mali-G72는 이와 동일한 Bifrost 그래픽 아키텍처의 고급 기술이 들어갔다.

더 넓어진 코어는 실리콘 영역 레벨을 2배보다 적게 늘리고도 2배의 컴퓨팅 성능을 구현했으며, 이는 성능 밀도 향상을 제공할 뿐만 아니라 공유 논리의 오버헤드를 많은 수의 실행 레인에 할당해 에너지 효율성을 높이면서 전반적인 SoC 비용을 절감한다.

Mali-G76은 Mali-G72보다 2배의 처리량을 제공하는 듀얼 텍스처 맵핑의 이점을 활용해 효율성을 크게 향상시켰고, 성능 밀도와 전력 소비를 개선하기 위한 다른 방법으로 레지스터 뱅크 수를 절반으로 줄인 대신 더 커진 사이즈로 레지스터를 최적화해 에너지 효율성을 높였다. 그 밖에 최적화된 사전 로드(Preloading optimisations), 캐시 개선(Cache improvements) 등이 포함된다.

Mali-V76, 궁극의 UHD 몰입형 체험을 지원

그 동안 CPU와 GPU에 비해 상대적으로 부각이 덜 되었던 멀티미디어 엔진도 강화됐다. ARM Mali-V76은 전세계 콘텐츠 환경이 4K를 넘어 8K UHD로 이동함에 따라 스마트폰 및 기타 장치에서 8K UHD 콘텐츠를 인코딩 및 디코딩 할 수 있도록 지원한다.

ARM은 8K60 스트림은 4배의 대역폭을 필요로 하므로 여분의 AXI 버스를 추가함으로써 한 쪽에서 처리량 기능을 2배로 늘렸다. 또한 4K의 2배인 8K 픽셀 라인을 처리를 지원하도록 비디오 파이프라인 전체에서 라인 버퍼를 4096에서 8192로 2배 늘렸다.

디코드 뿐만 아니라 Mali-V76은 8K 인코딩도 처리할 수 있으나 디코딩과 달리 60fps까지는 이르지 못하고 30fps까지만 처리 가능하다. 따라서 Mali-V76이 들어간 스마트 기기가 8K 동영상 촬영을 지원하더라고 30fps까지만 가능할 것으로 보인다.

8K 스트림 이점은 대역폭과 처리량이 향상되면서 그보다 낮은 4개의 4K 스트림은 60fps로 지원할 수 있다는 것이다. 넷플릭스 및 아마존과 같은 즐겨찾는 콘텐츠 제공 업체들이 고객에게 최대 4개의 서로 다른 프로그램을 한 번에 고품질 미리보기로 제공할 수 있다.

이보다 낮은 풀HD(1080p) 동영상에서는 최대 16개의 콘텐츠 스트림을 지원하여 중국 시장에서 인기있는 4x4 비디오 월을 만들 수 있다.

하드웨어 뿐만 아니라 펌웨어 개선을 통해 기존 IP에도 이익을 가져올 수 있다는 것이 ARM의 설명이다. Mali-V76은 기존 Mali-V61에 비해 인코딩 품질이 25% 향상되었지만 이러한 펌웨어 개선으로 몇달 전 출시된 메인스트림 VPU Mali-V52와 비교해도 5% 추가로 증가했다고 한다.