퀄컴(Qualcomm)이 2017년 주력 플래그십 모바일 프로세서 스냅드래곤 835을 공개했다.
퀄컴은 작년 11월 17일(현지시간) 차세대 모바일 프로세서 스냅드래곤 835를 공식 발표하면서 삼성전자 10nm FinFET 공정으로
만들어지고 고속충전 기술 퀵차지(Quick Charge) 4.0을 지원한다고 밝혔지만 자세한 내용은 공개하지 않았는데 이번 CES 2017을 통해 스냅드래곤
835의 상세 스펙과 기능 등을 소개한 것이다.
삼성전자 10nm FinFET 1세대 공정 기술로 제조
퀄컴 스냅드래곤 835는 이미 작년 11월에 발표한 대로 삼성전자의 10nm FinFET 공정으로 제조된다. 삼성전자 10nm FinFET
공정은 1세대(10LPE)에 이어 2세대(10LPP)와 3세대(10LPU)까지 개발됐는데, 스냅드래곤 835에 사용되는 것은 1세대 10LPE
공정이다.
삼성전자에 따르면 10LPE 공정 기술은 어드밴스드 3D 트랜지스터 구조를 채택해 기존 14nm 1세대 공정 대비 성능은 27% 개선하고
소비전력은 40% 절감했으며, 웨이퍼당 칩 생산량을 약 30% 향상시킨 것으로 알려지고 있다. 기존 장비를 활용해 패터닝 과정을 3번 반복하는
트리플패터닝 기술을 적용해 미세공정 한계를 극복하고 설계 유연성을 확보했다는 것이 삼성전자의 설명이다.
실제로 10LPE 공정으로 만든 스냅드래곤 835는 30억개 이상의 트랜지스터가 들어가면서도 14nm로 만든 기존 스냅드래곤 820과
비교해 패키지 크기가 35% 작아졌으며, 전력 소모량도 25% 줄어드면서 배터리 수명이 연장되고 칩셋 크기가 작아져 제조사들이 제품 설계하기가
더 쉬워졌다.
2017년형 스냅드래곤 835 SoC 구성은?
스냅드래곤 835는 ARM 아키텍처를 기반으로 퀄컴이 커스트마이즈한 Kyro CPU를 기반으로 하고 있다. Anandtech에 따르면
스냅드래곤 835는 ARM의 새로운 'Built on ARM Cortex Technology(BoC)' 라이센스를 적용한 최초의 세미 커스텀
아키텍처라고 하는데, ARM 코어 일부를 변경함으로써 퀄컴이 원하는 성능 및 전력 목표에 보다 근접한 맞춤형 CPU 코어를 만들고,
SoC(System on Chip) 안에 들어가는 GPU나 DSP 같은 다양한 퀄컴 독점적인 IP와 보다 나은 통합을 달성하기 위해서라는
설명이다.
2015년 스냅드래곤 810에는 ARM 순정 Cortex-A57/A53 CPU를, 2016년 스냅드래곤 820/821에는 Kyro
쿼드코어(고성능2 + 저전력 2) CPU를 썼던 퀄컴은 2017년형 스냅드래곤 835에서 Kyro 280 CPU를 2.45GHz 고성능 쿼드코어
CPU와 1.9GHz 효율성(저전력) 쿼드코어 CPU로 구성된 옥타코어(8코어)로 업그레이드 했다. 고성능 코어에는 2MB L2 캐시, 효율성
코어에는 1MB L2 캐시가 들어간다. 듀얼 채널
LPDDR4x-1866MHz 메모리를 지원하고 있다.
스냅드래곤 835에는 새로운 퀄컴 Adreno 540 GPU가 포함되었는데 기본 아키텍처는 스냅드래곤 820에 들어간 Adreno 530과
동일하지만 최적화를 통해 3D 그래픽 렌더링 성능이 25% 증가했다고 설명하고 있다. OpenGL ES 3.2와 DirectX 12(DX12),
Vulkan 등 최신 그래픽 API를 지원하며 OpenCL 2.0 및 REnderscript에 대한 완벽한 지원이 가능하다. Vulkan
API는 최신 안드로이드 7.0 누가에서 본격적으로 지원하기 시작했고, DX12 지원의 경우 작년 말 마이크로소프트가 퀄컴과 손잡고
스냅드래곤에서 x86 윈도우 및 앱 지원에 나서기로 한 사실이 알려지면서 주목받고 있다.
4K UHD@30fps 동영상 촬영 및 4K@60fps 재생이 가능하며 H.264(AVC) 및 H.265(HEVC) 지원, UHD 프리미엄
비디오(HDR10), 10-bit 컬러 심도 및 광색역 지원도 포함됐다. 비디오 디코딩은 최대 2160p60, 1440p120 또는
1080p240까지 가능하지만 비디오 인코딩은 그 절반에 해당하는 2160p30, 1440p60, 1080p120, 720p240으로 명시되어
있다.
카메라 기능도 강화되어 스냅드래곤 835에는 최대 3,200만 화소 싱글 또는 1,600만 화소 듀얼 카메라를 지원하는 듀얼 14-bit
ISP로 구성된 퀄컴 Spectra 180 이미지 센서 프로세서(ISP)가 탑재됐다. Spectra 180 ISP는 조명 조건에 따라 최상의
자동초점(AF) 방식을 선택하는 고속 하이브리드 AF 시스템에 대한 지원을 강화했으며, 각 픽셀을 이미지 포착 및 위상 검출용으로 2개의 포토
다이오드로 분할하는 이중 포토 다이오드 위상차 검출 AF(2PDAF)를 지원한다. 동영상 촬영시 부드러운 광학 줌 기능, 하드웨어 가속화된 얼굴
탐지 기능, HDR 비디오 녹화 기능도 들어갔다.
스냅드래곤 835에 내장된 X16 LTE 모뎀은 3x20MHz 주파수 결합(Carrier Aggregation) 및 256-QAM 변조를
사용해 다운링크에서 LTE Cat.16에 해당하는 최대 1Gbps의 속도를, 업링크에서는 2x20MHz CA 및 64-QAM으로 최대
150Mbps(LTE Cat.13) 속도를 지원한다. 이 같은 속도는 4x4 MIMO 구성으로 4개의 이동통신 안테나를 사용해야 하기 때문에
내부 공간이 작은 일반 스마트폰에서는 구현하기 어려운 것이지만 태블릿 이상의 큰 장치에서는 가능할 수 있다.
또한 스냅드래곤 835는 WCN3990 컴패니언 칩과의 조합으로 2x2 MU-MIMO, 블루투스(Bluetooth) 5, FM 라디오를
포함한 802.11ac Wi-Fi 기능을 지원한다. 최초의 블루투스 5 인증 솔루션으로 기존 블루투스 v4.2의 2배에 해당하는 2Mbps
대역폭을 제공하며 블루투스 수신 범위도 4배 증가했다.
2x2 802.11ac MU-MIMO Wave2 Wi-Fi를 통합해 기존 스냅드래곤 820 대비 크기는 최대 50% 줄이면서도 Wi-Fi
전력 소모는 60% 감소시켰고, 외부 연결 부품 사용도 줄였을 뿐만 아니라 LTE/LAA/Wi-Fi가 안테나를 공유할 수 있게 되어 스마트폰에
들어가는 안테나 수를 줄이는데도 도움을 준다. 별도의 옵션 솔루션으로 60GHz 대역을 사용하는 차세대 Wi-Fi 표준 802.11ad을 지원해 최대 4.6Gbps의 초당 전송 속도 구현도 가능하다.
스냅드래곤 835에 들어간 퀄컴 Haven 보안 플랫폼은 지문, 홍채, 얼굴 기반 생체인식을 지원한다. 또한 하드웨어 기반 사용자 인증,
장치 증명, 그리고 모바일 결제, 엔터프라이즈 액세스, 사용자 개인 데이터와 같은 사용 사례에 대한 장치 보안을 포함하고 있다. 위치 정보 기술로는 GPS, GLONASS, Beidou, Galileo, 그리고 LTE/Wi-Fi/Bluetooth 조합 QZSS
시스템을 통해 언제나 위치 정보와 상황 인식 기능을 제공한다.
그 외에 스냅드래곤 835와 결합된 퀄컴 Aqustic WCD9341 오디오 코덱은 32-bit/384kHz 지원 Hi-Fi 오디오급
DAC과 퀄컴 aptX 및 aptHD 블루투스 오디오 기술을 지원한다.
스냅드래곤 835에는 '듀얼 충전(Dual Charge)' 기술로 기존 퀵차지(Quick Charge) 3.0보다 최대 20% 빠른
충전 속도와 30% 높은 효율을 제공하는 퀵차지 4.0이 들어간다. 일반 프리미엄 스마트폰 사용자의 경우 5분 충전으로 5시간 이상 스마트폰
사용이 가능하도록 설계됐으며 업계에서 가장 널리 사용되는 배터리 충전 솔루션인 USB Type-C 및 USB-PD(Power Delivery)를
지원하므로 다양한 케이블 및 어댑터에서 사용할 수 있다.
퀵차지 4.0에는 퀄컴이 만든 전원 관리 알고리즘 INOV(Intelligent
Negotiation for Optimum Voltage)가 들어가 열 상태에 따른 최적의 전력 전달 레벨을 자동으로 선택하는 실시간 열 관리
충전 최적화를 업계 최초로 지원한다.
가상현실, 기계학습, 이기종 컴퓨팅 강조
퀄컴은 지난 해 스냅드래곤 820을 발표하면서 Hexagon 680 DSP를 위한 완전히 새로운 아키텍처를 도입했는데 고급 사진 및 비디오
처리, 가상현실(Virtual Reality, 이하 VR) 및 컴퓨터 비전 작업을 위해 특별히 설계된 HVX(Hexagon Vector
eXtentions)를 특징으로 한다. 이번 스냅드래곤 835 때는 VR, 기계 학습(Machine Learning),
이기종(heterogeneous) 컴퓨팅과 같은 다양한 분야에서 활용될 수 있다는 점을 강조하고 있다.
Kyro 280 CPU와 Hesagon 682 DSP(Digital Signal Processor)의 구성은 높은 전력 효율성을
갖춘 아키텍처로 기계학습을 위한 텐서플로우(TensorFlow) 및 할라이드(Halide) 프레임워크를 지원한다. 업그레이드 된 스냅드래곤 뉴럴
프로세싱 엔진(Snapdragon Neural Processing Engine) 소프트웨어 프레임워크는 구글의 기계학습 텐서플로우에 대한 지원이
포함되었으며, 스냅드래곤 835이 지원하는 CPU, GPU, DSP 및 소프트웨어 프레임워크 조합은 고도의 기능을 갖춘 이기종 컴퓨팅 플랫폼을
제공한다.
스냅드래곤 835는 차세대 가상현실(VR) 및 증강현실(AR) 환경에서 요구하는 높은 성능과 발열 제한, 전력 효율성 제약
조건을 동시에 충족시키도록 설계됐다. 그리고 구글이 발표한 VR 플랫폼 데이드림(Daydream)을 지원한다.
VR 헤드셋(HMD) 사용시 머리 움직임과 장면 움직임 사이에 발생하는 지연 시간(Latency Time)이 길어질수록 사용자가 어지럽고
멀미를 유발하게 되는데, 스냅드래곤 820에서 18ms였던 지연 시간을 스냅드래곤 835에서는 15ms로 감소시켰다.
헤드 모션 트래킹을 위한 VIO(Visual Inertial Odometry) 시스템은 Hexagon 682 DSP로 카메라의
30fps 스트리밍 비디오와 All-Ways Aware DSP에서 800MHz 또는 1000MHz로 캡쳐된 가속도계 및 자이로스코프 센서
데이터를 처리한 다음 데이터들을 결합해 6축 포지셔닝(6DoF)으로 위치와 방향을 결정하게 된다. 퀄컴은 DSP를 사용하는 것이 CPU를 쓸
때보다 전력 효율이 거의 4배나 높다고 밝히고 있다.
x86 윈도우 10 지원, 새로운 윈도우 10 기기 가능성
퀄컴이 작년 11월 스냅드래곤 835를 발표했을 때는 단순히 삼성전자 10nm FinFET 공정을 사용하면서 성능과 소비전력 향상이 있을
거라는 짐작만 가능했지만 CES 2017이 시작되기 지난 해 말 또 하나의 중대한 소식이 전해졌다.
WinHEC에서 퀄컴과 마이크로소프트(Microsoft)가 협력해 ARM 기반 스냅드래곤 835에서 x86 윈도우 10이 돌아가도록 한다는 내용이
발표된 것이다. 이로 인해 스냅드래곤 835가 지원하는 운영체제(OS)는 구글 안드로이드 뿐만 아니라 MS의 윈도우 10과 윈도우용 애플리케이션(Win32
app)들도 포함됐다. 네이티브 x86 지원이 아닌 에뮬레이션 방식이지만 먼저 공개된 스냅드래곤 윈도우 10 구동 영상을 보면 일반적인 윈도우 PC 사용에는 전혀
문제가 없을 것으로 보인다.
그 동안 MS도 윈도우 CE를 비롯해 윈도우 폰, 윈도우 모바일, 윈도우 RT까지 ARM 프로세서를 지원하는 많은 윈도우를 만들었지만 이들은
근본적으로 x86 프로세서를 지원하는 PC 버전 윈도우와 호환되지 않았기 때문에 별개의 제품으로 취급당하면서 널리 사용되지 못했다.
하지만 스냅드래곤 835가 x86 PC 버전의 윈도우 10과 프로그램들을 돌릴 수 있게 된다면 올해부터 발열과 배터리 성능이 뛰어난 윈도우
태블릿을 만들거나 무선 키보드/마우스와 디스플레이를 연결해 스마트폰을 바로 윈도우 10 PC로 쓸 수 있는 환경이 조성될 것으로 기대된다.
