2. 32nm 공정과 새로운 아키텍처 적용된 샌디브릿지
인텔의 프로세서 개발 전략은 틱톡 (Tick-Tock)으로 잘 알려져 있고 틱 (Tick)은 공정의 개선, 톡 (Tock)은 아키텍처가 개선되는 개발 전략이다.
인텔은 지난 2008년 45nm 공정과 코어 마이크로아키텍처를 개선한 새로운 아키텍처인 네할렘 아키텍처를 소개했고 32nm로 공정을 개선한 웨스트미어 (Westmere)를 지난 해 초 공개했다. 올해는 전략상 톡 (Tock) 즉, 새로운 아키텍처가 적용되는 시점으로 샌디브릿지 (Sandy Bridge)는 기존 클락데일 (Clarkdale)의 CPU와 GPU 통합 시도에서 한발 더 앞서 진정한 통합 프로세서의 시작을 알리고 있다.
인텔은 클락데일과 걸프타운 (Gulftown)에서 32m 공정과 High-K Metal Gate를 적용해 기존 45nm 공정 프로세서보다 성능과 전력효율을 끌어올린 것처럼 샌디브릿지에서도 32nm 공정과 2세대 High-K Metal Gate를 바탕으로 클락데일에서 시도된 CPU와 GPU를 완전하게 통합된 프로세서로 거듭나고 있다.
샌디브릿지는 32nm 공정의 적용으로 쿼드코어 블룸필드 (Bloomfield, 270mm2)와 린필드 (Lynnfield), 6코어 걸프타운 (248mm2)보다 작은 크기로 생산성 향상과 소비전력 및 발열이 개선되었고 린필드와 클락데일을 대체하는 비슷한 가격대를 형성해 이들 라인업을 대체한다.
인텔의 이러한 전략은 이미 높은 동작클럭을 가진 현세대 마이크로아키텍처의 성능 향상을 위한 새로운 방법의 하나이며, 내장화를 계획한 AMD의 퓨전 (Fusion)에 대응할 수 있는 전략이다.
 32nm 공정으로 아키텍처 개선과 진정한 통합에 다가서다
[CPU와 GPU가 하나의 싱글칩에 모두 내장]
샌디브릿지는 CPU 코어와 그래픽코어, 그리고 메모리 컨트롤러와 디스플레이 인터페이스 등이 포함된 노스브릿지 및 언코어 부에 해당하는 시스템 에이전트 (System Agent)를 추가해 기존 린필드와 클락데일에 사용된 네할렘 아키텍처의 문제점들을 개선했다. 특히, 링버스 (Ring Bus) 아키텍처로 클락데일의 메모리 성능 저하를 개선하고 GPU가 L3 캐쉬 (LLC, Last Level Cache)를 공유해 처리 효율과 성능을 높였다.
샌디브릿지는 2/ 4코어를 내장하며, 제품에 따라 하이퍼스레딩
(Hyper-Threading)을 지원한다. L3 캐쉬는 최대 8MB를 내장하며, 듀얼 채널 DDR3 메모리 컨트롤러를
내장한다. 16 PCIe 2.0 레인을 제공하며, GPU는 DX10.1을 지원한다. 이들은 하이엔드부터 퍼포먼스, 메인스트림 라인업으로 린필드와 클락데일 대체할 것으로 알려지고 있다.
또, 샌디브릿지는 같은 클럭에서 성능을 개선했으며, 낮은 소비전력을 제공한다. 샌디브릿지는 32nm 공정과 더불어 향상된 클럭을 적용하며, 인텔 AVX (Intel Advanced Vector Extensions)를 통해 멀티미디어, 금융 또는 과학 알고리즘
연산에 필요한 기능을 지원한다. SSE 벡터 (Vector) 명령어셋보다 높은 동작을 가진 (128bit보다 높은 256bit로 동작)다.
따라서, 프로세싱은 적은 리소스로 많은 데이터를 처리가 가능해진다.
샌디브릿지는 린필드와 같은 수의 코어와 클럭이 적용될 경우 최대 5-10% 향상된 성능을 제공할 것으로 알려지고 있으며, 소비전력은 약 25% 더 낮은 것으로 알려져 와트 당 성능이 개선되었다. 샌디브릿지는 린필드 대비 약 10% 더 높은 클럭을 가지는 만큼 이전 세대보다 최소 25% 빠를 것으로 예상되고 있다. 이들 외에도 그래픽 코어 성능 향상과 AES-NI 명령어와 AVX 명령어를 지원할 경우 이전보다 향상된 성능도 예상된다.
인텔 샌디브릿지의 성능과 아키텍처에 대한 소개는 32nm 기반 샌디브릿지 아키텍처에 대한 모든것을 통해 전해드렸으므로 자세한 아키텍처 변화 등에 대한 내용은 이를 참조하자.
샌디브릿지의 달라진 브랜드 로고
[네할렘 아키텍처 기반 1세대 코어 프로세서 로고]
[2세대 인텔 코어 프로세서로 불리는 샌디브릿지]
샌대브릿지는 네할렘 기반의 아키텍처가 1세대 코어 프로세서로 알려졌다면 2세대 코어 프로세서로 불리며, 브랜드는 코어 i3/ i5 / i7을 유지하지만, 새로운 아키텍처 변경과 이에 맞는 로고로 대체되었다. 샌디브릿지에서도 코어 i3/ i5/ i7 브랜드는 보급형부터 메인스트림, 그리고 퍼포먼스 라인업까지 확대된다.
네이밍도 변화된 샌디브릿지
샌디브릿지 프로세서는 코어 i3/ i5/ i7 브랜드를 기존 1세대 코어 프로세서와 같이 유지한다. 그러나, 모델명으로 사용되던 900/ 800/ 700/ 600/ 500 등은 숫자를 2000으로 높여 네할렘 기반 프로세서들과 차이를 두고 있다.
코어 i7 2600K로 달라진 네이밍을 살펴보면, 코어는 인텔 CPU 아키텍처를 의미하고 샌디브릿지는 2세대 코어 프로세서로 불린다. i7은 브랜드 간의 위치를 나타내며, i7은 하이엔드와 퍼포먼스, i5는 퍼포먼스와 메인스트림, i3는 메인스트림 제품군이며, 펜티엄은 보급형 및 저가형, 셀러론은 저가형 브랜드로 유지된다. 2600 중 제일 처음의 숫자 2는 2세대 코어 아키텍처를 의미하고 600은 SKU 숫자로 높을수록 성능이 우수한 CPU다.
네이밍 숫자의 마지막에 포함된 알파벳은 K/ S/ T가 있으며, 이들은 샌디브릿지 제품군의 특징을 나타낸다. K는 CPU 배수락이 해제된 제품, S는 65W TDP 저전력, T는 35/ 45W TDP 초저전력 데스크탑 제품군을 나타낸다.
샌디브릿지 지원 인텔 6시리즈 칩셋과 기존 칩셋비교
인텔은 새로운 프로세서를 발표할 때마다 이를 지원하는 새로운 칩셋들을 발표하고 있는데 샌디브릿지 역시 아키텍처가 개선되어 등장한 만큼 이들을 지원하는 새로운 인텔 6시리즈가 조합된다. 인텔 6시리즈는 린필드와 클락데일 지원 인텔 5시리즈 데스크탑 칩셋과 유사한 라인업을 가진다.
[P67 블럭다이어그램]
[H67 블럭다이어그램]
인텔 6시리즈 칩셋에는 P67/ H67, 그리고 보급형의 H61로 알려진 칩셋이 2011년 2분기 등장할 것으로 예상되고 있다. P67/ H67은 P55/ H55 칩셋과 같이 CPU에 노스브릿지 기능인 PCIe 버스 컨트롤러와 DDR3 듀얼채널 메모리 컨트롤러 등이 모두 포함되므로 사우스브릿지 기능을 주로 지원하며, 원칩 솔루션인 부분은 같다. 그러나, 샌디브릿지 CPU와 P67/ H67 칩셋간의 DMI는 P55/ H55의 2.5GT/s의 2배인 5GT/s의 전송속도를 제공해 차세대 인터페이스 지원 등에 대응할 수 있도록 바뀌었다.
인텔 P67/ H67 칩셋은 LGA1155 소켓 기반의 32nm 샌디브릿지를 지원하며, P55/ H55와 비교해 핀 수가 하나 줄었지만, 호환은 되지 않는다. 내장 그래픽코어 출력은 H67만 가능하며, FDI 인터페이스를 지원하고 내장 그래픽 출력과 H57/ H55 칩셋에서 지원하지 않는 3D 스테레오 (Stereoscopic 3D) 기술인 InTru 3D와 HDMI 1.4 규격 지원으로 블루레이 3D (Blu-Ray 3D)도 지원된다.
멀티 GPU 지원을 위한 PCI-Express 2.0 x16 레인 (Lane)의 분할은 P67만 가능하며, P67은 P55와 같이 x8 + x8 레인으로 분할되어 AMD ATI CrossFire X와 NVIDIA SLi 멀티 GPU 기술을 모두 지원한다.
인텔 P67 칩셋은 인텔 H67이 지원하는 FDI 인터페이스를 지원하지 않아 내장 그래픽출력을 지원하지 못한다. 대신, 멀티 GPU 기술 지원에서 레인 분할이 가능하여 H67보다 유리하다.
인텔 터보 메모리 기술은 Braidwood 기술로 이름이 바뀌었고 H57 등에서 지원되며, P67/ H67 칩셋은 ONFI 3.0 기술도 지원된다. (ONFI는 SSD를 위한 규격으로 Open NAND Flash Interface를 약자로 가지며, ONFI 워킹그룹에서 규격을 제정한다. 올해 8월 ONFI 2.3 사양을 공개했고 2010년 4분기 중으로 ONFI 3.0 사양을 소개할 것으로 알려져 있다. ONFI 2.3에서는 EZ-NAND 프로토콜 지원과 하위 호환성을 지원하며, ONFI 3.0 사양에서는 400MT/s 속도를 구현할 것으로 알려져 SSD나 낸드 플래시 (NAND Flash)의 성능을 개선할 수 있을 것으로 알려지고 있다.
USB 3.0 지원은 인텔과 AMD 모두 현재는 네이티브 (Native)를 지원하지 않아 P67/ H67 칩셋도 별도의 USB 3.0 지원 컨트롤러로 지원된다. AMD는 올해 여름 즈음하여 퓨전 (Fusion) APU 지원 데스크탑/ 노트북 지원 칩셋에 네이티브 USB 3.0이 지원될 것으로 알려져 있고 인텔은 2012년 초 즈음하여 네이티브 USB 3.0 지원이 가능할 것으로 예상되고 있다. USB 3.0 컨트롤러는 NEC uPD720200F1이나 Etron Technology의 컨트롤러가 주로 사용되고 있으며, 이들 컨트롤러는 보통 2포트를 기본으로 제공한다. 고급형은 3개의 이상의 컨트롤러로 전면 2포트와 백패널 4포트 또는 백패널 6포트 등과 같은 조합으로 6개 이상의 USB 3.0 포트를 지원하기도 한다.
SATA 지원은 P67/ H67이 총 6개의 SATA 포트를 제공하여 P55/ H55와 포트 수는 같으나 P67/ H67은 2포트는 SATA3 (6Gbps)를 네이티브로 지원하며, 나머지 4포트는 SATA2 (3Gbps)를 지원한다.
PCI-Express x1 레인은 P55/ H55와 같이 P67/ H67도 총 8개 구성이 가능하나, PCIe 1.1 규격 (2.5GT/s)을 지원하는 P55/ H55 칩셋과 달리 PCIe 2.0 규격 (5GT/s)를 지원해 차세대 인터페이스인 USB 3.0과 SATA3 별도 컨트롤러 장착시 대역폭 문제를 어느정도 해결할 수 있다.
PCI 슬롯 지원은 P67/ H67 칩셋에서 제외되었고 대신 ASMedia ASM1083/ ASM1085나 ITE의 IT8893E (PCIe x1 to 32bit PCI Bridge, PCIe to PCI Forward Bridge) 등의 별도의 컨트롤러를 사용해 PCI 슬롯을 지원한다.
LGA1156과 호환되지 않는 LGA1155 소켓적용
[인텔 코어 i3/ i5/ i7 (샌디브릿지)에 적용된 LGA1155 소켓]
[인텔 코어 i3/ i5/ i5 (린필드/ 클락데일) 지원 LGA1156 소켓]
샌디브릿지는 새로운 아키텍처가 적용되면서 기존 1세대 코어 프로세서인 린필드 (Lynnfield)와 클락데일 (Clarkdale)에 사용된 LGA1156 소켓에서 1개의 핀이 줄어든 LGA1155 소켓으로 교체되었다. 외형상으로 1개의 핀 수만 줄어든 것처럼 보일 수 있으나 장착 홀 부분도 이전 세대보다 위치가 상단으로 이동, 내부 핀의 배치와 기능이 달라져 서로 호환되지 않는다. 따라서, LGA775 소켓이나 린필드와 클락데일 사용자들 모두 CPU와 메인보드 모두를 교체해야 하므로 구형 시스템 업그레이드에 보다 적합하다.
LGA1155 소켓의 크기는 린필드나 클락데일의 LGA1156과 차이가 없으나 핀 배열 변경 등으로 LGA1156 소켓 기반 CPU가 장착할 수 없다. 이에 대한 내용은 샌디브릿지 및 달라진 소켓 정보에서 소개해드린 바 있다.
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