RAPTER INTERNATIONAL

CPU는 Kryo 495, GPU는 Adreno 680 모두 Snapdragon 855로부터 크게 강화

Qualcomm이 발표한 Snapdragon 8cx는 동사의 첫 PC 전용 SoC로서 발표된 Snapdragon 835, 금년 6월에 발표된 Snapdragon 850에 계속 이어지는 제 3세대 PC용 프로세서가 된다.

Snapdragon 8cx의 cx는 C가 Compute, X는 eXtreme을 의미하며 기존의 세 자리 숫자로 표시되어 있던 Snapdragon의 세대 규범에서 벗어난 새로운 브랜드명이다.

Snapdragon 8cx는 CPU에 Kryo 495, GPU는 Adreno 680, DSP에 Hexagon 690, ISP에 Spectra 390, 모뎀은 Snapdragon X24 LTE modem로 구성되어 있으며 SoC로 통합되고 있는 내부 컴포넌트는 스마트폰용으로 발표되고 있는 Snapdragon 855와 공통이다.

CPU가 되는 Kryo 495는 Cortex-A76 베이스의 4개 코어와 Cortex-A55 베이스의 4개 코어(core)로 구성되어 있다. Snapdragon 855의 Kryo 485는 Arm의 DynamIQ에 대응하고 있으며 A76의 4개 코어 중 1개는 2.75GHz까지 끌어올리는 프라임코어, 나머지 3개는 2.42GHz의 퍼포먼스 코어다.

이것에 대해 Kryo 495는 4개의 코어 모두가 프라임 코어이며 2.75GHz로 동작한다. 또, Kryo 485에서는 시스템 캐시(Intel 프로세서에서 말하는 L3 캐시와 LLC에 상응)가 5MB지만 Kryo 495는 2배인 10MB로 되어 있다.

GPU는 Adreno 680과 같지만 Qualcomm Technologies 제품관리 상급부장에 의하면 "GPU는 같은 브랜드명이지만 내부의 실행 엔진이나 ALU 등을 늘리고 있다"고 하여 이쪽도 성능이 강화되고 있다고 한다. 다만 어느 정도 실행 엔진이 증가하고 있는지 등에 관해서는 미공표.

한편, CPU/GPU에 필요한 메모리 대역을 확보하기 위해 메모리 컨트롤러가 강화되고 있다. 구체적으로는 Snapdragon 855가 16비트 × 4채널/64비트 폭의 메모리 컨트롤러가 되는데 반해 Snapdragon 8cx는 16비트 × 8채널/128비트.

이러한 강화에 의해 GPU의 성능은 Snapdragon 850에 비해 2배, Snapdragon 835에 비해 3.5배를 실현하고 있다고 한다. 또한 TDP가 15W시 성능은 경쟁 타사(Intel)의 CPU와 동등한 성능을 갖고 있지만, TDP 7W시에는 2배의 성능을 갖고 있으며 또한 소비전력은 압도적으로 적다고 Qualcomm에서 설명하고 있다.

Windows 10 Enterprise 에 대응, Arm64 네이티브의 Firefox, Chromium도 등장

모바일 전용 Snapdragon 855 와의 또 다른 큰 차이는 PCI Express(Gen3) 컨트롤러를 내장하고 있는 것이다. 이 때문에 PCI Express SSD나 NVM Express SSD를 새롭게 사용할 수 있도록 되어 있다.

종래의 제품에서는 USF3까지 대응이 이루어졌기 때문에 거기가 성능의 병목이였던 면이 있었지만 Snapdragon 8cx에서는 그것이 해소된다. 또한 USB 3.1 Gen 2 컨트롤러도 Snapdragon 855에 비해 증가되고 있어 보다 PC 라이크한 사용법이 가능해지고 있다.

소프트웨어 면에서는 종래의 Snapdragon 850/835에서 대응하지 않았던 Windows 10 Enterprise에 대응한 것이 밝혀졌다. 이것에 의해 대기업 등에서 보안 관점으로 Enterprise SKU가 필수인 기업에서도 도입할 수 있게 된다.

또, 종래는 Arm 버전 Windows에서 32bit x86 애플리케이션을 이용할 수 밖에 없었던 서드 파티 Web 브라우저에 관해서도 업데이트가 있어 64bit Arm 명령에 대응한 Arm 네이티브 Firefox가 향후 투입되는 것도 밝혀졌다.

추가로 Chrome 브라우저의 베이스가 되고 있는 오픈 소스 브라우저 Chromium의 Arm64 버전이 공개되고 있어 실제로 Arm 네이티브 어플리케이션도 나오기 시작한 것으로 보였다.

Snapdragon 8cx는 7nm로 제조되어 있으며 이미 샘플 출하가 개시되었다. Qualcomm에 의하면 탑재하는 디바이스는 내년 3 4분기에 등장할 전망이다.

기억용량-기억원리는 3D XPoint 메모리와 유사

SK Hynix가 국제학회 IEDM에서 발표한 메모리의 기억용량은 128Gbit로 2층의 3차원 크로스 포인트 구조로 실현되었다.

기억원리는 상변화 메모리(PCM : Phase Change Memory)의 개량형으로, SK-Hynix는 개량형 재료를 "N-PCM(New Phase Change Material)"이라 부르고 있었다. 셀렉터는 카르코게나이드 재료 스위치로 NCS(New Chalcogenide Selector)라고 부르고 있다. 셀렉터는 종래부터 잘 알려져 있는 OTS가 아닌 그 개량판으로 보여진다. 기억소자가 PCM, 셀렉터가 칼코게나이드(calcogenad) 재료라는 조합도 3D XPoint 메모리와 비슷하다.

제조기술은 2Znm세대의 CMOS 기술이다. 실리콘 다이면적과 메모리 셀 면적은 공표하고 있지 않다. 제조공정은 실리콘 기판에 CMOS의 주변회로를 만들고 그 위에 구리금속의 다층배선을 형성하며 나아가 그 위에 크로스포인트 구조의 메모리 셀 어레이를 만들어 넣는 것이다.

16Mbit의 메모리 유닛으로 다양한 특성 평가

개발된 128Gbit의 실리콘 다이 메모리 셀룰레이는 16개 뱅크 구성이며 1개 뱅크는 512개의 메모리 유닛(MAT로 SK Hynix는 지칭)으로 구성된다. 1개의 MAT 기억 용량은 16Mbit다. 이 16Mbit의 MAT에 대해 데이터를 읽고 쓰기 동작 특성이나 재기록 사이클 특성, 데이터 보유 특성등을 평가했다. 1개의 메모리 셀에 의한 톱 데이터가 아니라 16Mbit라는 통계적이고 실용적인 의미가 있는 용량에 대해 테스트를 실시한 결과임을 강조하고 있었다.

데이터를 읽고 쓰기의 동작 특성은 읽기 지연 시간이 100ns, 리셋 동작의 쓰기 지연 시간이 30ns, 세트 동작의 쓰기 지연 시간이 300ns. 또한 리셋 동작이란 상변화 메모리가 결정 상태(저항 상태)에서 어몰퍼스 상태(고저항 상태)로 이행하는 동작으로, 세트 동작과는 반대로 어몰퍼스 상태에서 결정 상태로 이행하는 동작을 의미한다. 모든 지연 시간도 낸드플래시 메모리에 비하면 매우 짧다.

10만회의 재기록 주기를 반복해도 열화가 없음을 확인

리셋 동작과 세트 동작을 반복하는 재기록 사이클에 관해서는 10만회의 재기록를 반복해도 이상 전압과 읽기 마진 양쪽 모두에 변화가 거의 없는 것을 확인했다. 10만회를 넘으면 끝전압이 조금씩 상승한다. 이것은 쓰기가 많은 스토리지에 응용을 상정했을때 강한 기대를 가질 수 있는 특성이라고 말할 수 있을 것이다.

데이터 보유 특성에 대해서는 리셋 동작 후에 대해서만 데이터를 공표하고 있었다. 85°C의 온도 조건으로 1만 시간(약 1.14년)을 넘는 데이터 보유기간을 확보할 수 있다. 세트 동작에 관한 데이터의 제시가 없었던 것은 조금 아쉽다.

저항변화 메모리를 선택하지 않은 이유

또한 강연에서는 첫머리에 크로스 포인트 구조의 기억 소자에 저항 변화 메모리(ReRAM)가 아닌 상변화 메모리(PCM)를 선택한 이유를 설명하고 있었다. Re램의 문제점은 크게 두 가지가 있다고 한다. 하나는 온/오프비가 작기 때문에 읽기 마진이 좁은 것. 다른 하나는 랜덤 텔레그래프 노이즈가 큰 것이다. Re램의 재료는 산화하프늄계 박막이다.

SK Hynix는 지난해(2017년) IEDM에서 Re램을 통한 단층 크로스 포인트 구조의 16Kbit 메모리 셀어레이를 제작한 결과를 발표하면서 차세대 반도체 제조 기술과 메모리 기술이였던 만큼 상기 코멘트에는 무게감 느껴진다.

그리고 이번 논문에서 SK Hynix는 개발한 128Gbit 메모리에 대해 상품화 준비가 되어 있다(nearly ready commercialization)고 했다. 동사가 메모리 반도체 제품으로서 128Gbit 고속 대용량 비휘발성 메모리의 판매를 가까운 미래에 시작할 것을 기대한다.