항상 켜져 있고(Always-On), 언제나 접속되어 있는(Always-Connected) 스마트 환경을 위한 필수, 저전력 기술
“직장인 정인씨는 퇴근길 지하철에 오르자마자 제일 먼저 스마트폰을 꺼내 들었다. 이미 낮 시간 동안 소비한 전력 때문에 배터리의 잔량이 많이 남지 않았지만, 지루한 퇴근길에 스마트폰 게임을 포기하기란 쉽지 않은 일. 그런데, 친구가 세운 게임 스코어를 막 넘어서려는 순간, 방전되어 버린 스마트폰 배터리, 정인씨는 심한 허탈감에 애꿎은 스마트폰만 쳐다본다.”
“대학생 예진씨가 가방 속에 꼭 넣고 다니는 기기는 최근 구매한 태블릿 PC. 스마트폰보다 훨씬 넓은 화면에서 평소 즐겨보는 영화와 드라마를 언제 어디서든 볼 수 있다는 점이 태블릿의 매력이다. 하지만 꼭 챙겨야 하는 물건이 있다. 바로 충전 케이블. 시원한 화면과 빠른 성능은 만족스럽지만, 예상보다 빨리 닳는 배터리가 예진씨는 늘 아쉽다.”
스마트기기 시장의 최대 화두, 저전력
스마트폰, 태블릿 PC와 같이 이미 일상생활과 뗄래야 뗄 수 없는 모바일 기기에서 저전력은 단연 최고의 화두이다. 지난 해 휴대폰 전문 리서치회사인 마케팅인사이트가 스마트폰을 구매한지 6개월 된 사용자 5,351명을 대상으로 실시한 ‘휴대폰 배터리 만족도’ 조사 결과에 따르면, 58%의 응답자가 배터리 사용 시간에 불만을 가지고 있다고 답했으며, 특히 LTE(Long Term Evolution) 스마트폰을 사용하는 응답자들의 불만율은 62%로 높았다. 이러한 결과에서도 볼 수 있듯이, 항상 켜져 있고(Always-On), 언제나 접속되어 있는(Always-Connected) 스마트 환경을 구축하기 위해서는 전력의 효율을 극대화 하면서, 빠르고 높은 성능을 유지하거나 향상시키는 것이 가장 중요한 과제인 것.
시장조사기관 가트너(Gartner)의 지난 2월 발표에 따르면, 올해 세계 스마트폰 시장 규모는 2,396억 달러 규모에 이르면서 2,186억 달러인 전체 PC 시장 규모를 넘어설 전망이라고 한다. 지난 해 세계 스마트폰 시장 규모가 사상 처음으로 노트북 시장을 넘어선데 이어 PC 전체 시장을 위협하게 된 것이다. 게다가 스마트폰이나 태블릿 PC가 개인용 기본 컴퓨팅 디바이스로 자리잡으면서, 그에 따른 콘텐츠 생성과 소비 역시 기하급수적으로 증가하고 있다.
빅리틀 프로세싱 기술 도입 가속화
최적 성능의 저전력 프로세서 기술 선도 기업 ARM은 빅리틀(big.LITTLE) 프로세싱 기술이 세계 유수의 모바일 칩 제조사들에 의해 채택됐다고 발표했다. 삼성전자와 르네사스 모바일(Renesas Mobile)은 이미 빅리틀 프로세싱 기술을 이용한 제품 개발 계획을 발표했고, CSR, 후지쯔 반도체(Fujitsu Semiconductor) 및 미디어텍(MediaTek) 등을 포함한 다섯 개 회사의 빅리틀 제품 개발 계획이 올해 안에 추가 공개될 예정이다.
ARM의 빅리틀 프로세싱은 일반적인 모바일 작업 환경에서 프로세서의 에너지 소비량을 최대 70%까지 낮출 수 있게 해주어, 2000년 이후 60배, 2008년 이후 12배로 성능이 향상되면서 콘텐츠 생성과 사용에 필요한 에너지 역시 급증하고 있는 스마트폰에 필수적인 기술이 되고 있다.
ARM의 사이먼 시거스(Simon Segars) 수석 부사장 겸 미주법인 사장은 “빅리틀 프로세서 기술은 ARM의 저전력 리더십을 토대로 높은 성능과 함께 에너지를 효율적으로 사용하는 프로세싱의 새로운 기준을 제시한다. 일반적인 작업 환경에서 프로세서의 에너지 소비를 최대 70%까지 줄임으로써, 빅리틀 기술은 사용자가 스마트폰 상에서 더 오랜 시간 동안 더 많은 작업을 수행할 수 있게 한다”며, “스마트폰과 태블릿이 사용자의 기본 컴퓨팅 디바이스로 계속해서 진화함에 따라, 파트너사들 역시 항상 켜져 있고(Always-On), 언제나 접속되어 있는(Always-Connected) 사용자 경험을 위한 혁신적인 솔루션을 제공하기 위해 꾸준히 ARM을 찾고 있다”고 말했다.
이미 태블릿 및 스마트폰 출하량이 PC를 넘어섰고, 2013년 십억 여대의 스마트폰 출시가 전망되고 있는 가운데, 스마트 모바일 디바이스의 폭발적인 성장이 예상되고 있다. 이와 함께 더욱 풍부한 모바일 경험을 원하고 있는 사용자들에게, 즉각적인 브라우징, 콘솔 수준의 게임, 수일간 지속되는 배터리 수명 등 이전에 불가능했던 경험을 가능하게 하는 것이 바로 빅리틀과 같은 저전력 기술이다.
ARM의 빅리틀 프로세싱 기술은 스마트폰 및 모바일 기기들의 다양한 요구조건을 만족시키는 SoC(시스템온칩) 개발을 가능하게 한다. 오늘날의 스마트폰은 고성능과 배터리 수명 모두를 만족시킬 수 있어야 한다. ARM의 빅리틀 기술은 ARM 프로세서 기반의 플랫폼에서 사용할 수 있는 다양한 종류의 어플리케이션과 완벽하게 호환되며, 모바일 디바이스의 성능을 폭넓게 향상시키는 동시에 에너지 효율성을 증가시킨다.
삼성전자 시스템 LSI 디바이스 솔루션 사업부 마케팅 담당 김태훈 상무는 “스마트폰과 태블릿이 사용자들의 기본적인 컴퓨팅 디바이스로 진화하고 있는 가운데, 업계 최초로 빅리틀 기반의 어플리케이션 프로세서를 탑재한 삼성의 엑시노스 5 옥타(Exynos 5 Octa)는 최적화된 전력소비와 함께 다양한 모바일 작업을 처리, 뛰어난 사용자 경험을 제공하면서 혁신을 주도할 것”이라고 말했다.
ARM 저전력 기술력의 상징, 빅리틀(big.LITTLE) 프로세싱
ARM은 오늘날 폭증하고 있는 저전력에 대한 요구가 생겨나기 이전부터 프로세서 설계의 첫 번째 목표를 전력의 효율성을 향상시키는 것에 두고 지속적인 노력을 기울여 왔다. 그런 노력의 결과물로 나온 것이 빅리틀(big.LITTLE) 프로세싱 기술이다. 빅리틀 프로세싱은 상호 보완적 기능을 가진 두 개의 코어를 하나의 칩에 결합해 태스크(Task)가 필요로 하는 퍼포먼스에 따라 적합한 코어를 사용하는 기술이다. 즉, 게임, GPS와 같이 데이터 처리량이 많고 복잡한 태스크에는 고성능 코어를, 웹 브라우징이나 이메일 같이 상대적으로 간단한 태스크에는 저전력 코어를 사용하도록 하는 방식이다. 이는 제한된 배터리 환경의 모바일 기기에서 데이터 처리 능력을 최고 수준으로 끌어 올린 혁신적 기술로 프로세서의 에너지 소비량을 최대 70%까지 낮춰준다. 2013년 현재, 세계 유수의 모바일 칩 제조사들이 차세대 모바일 AP 설계를 위해 Cortex-A7과 Cortex-A15을 활용한 ARM의 빅리틀 기술을 도입하고 있으며, 이에 따라 2013년 모바일 업계의 키워드는 빅리틀이 될 것으로 많은 전문가들이 예상하고 있다.
지난 2월 스페인 바르셀로나에서 개최된 모바일 월드 콩그레스(Mobile World Congress) 2013은 빅리틀 프로세싱을 적용한 스마트 디바이스의 시대가 개막할 것임을 재확인할 수 있는 자리였다. ARM의 제임스 브루스(James Bruce) 수석 모바일 스트래티지스트(Lead Mobile Strategist)는 “올해 빅리틀 프로세싱이 적용된 첫 스마트폰 모델이 나올 것으로 예상되며, 2년 후에는 빅리틀 프로세싱이 적용된 스마트폰이 보편화될 것”이라고 말한 바 있다. 즉, 지난 해 스마트폰 업계의 화두가 쿼드코어(Quad-core) 프로세서로 대변되는 ‘고성능’이었다면, 올해는 성능뿐 아니라 ‘저전력’에도 중점을 둔 프로세서의 시대가 본격적으로 열리고 있음으로 풀이된다.
ARM Cortex-A50 시리즈와 함께 모바일을 넘어서는 저전력 리더십
빅리틀 프로세싱은 비단 모바일 기기에만 국한된 기술이라고 봐서는 안 된다. 지난 10월 발표된 ARMv8 아키텍처 기반 ARM® Cortex-A53 프로세서와 Cortex-A57 프로세서는 기존 32비트 프로세싱의 확장은 물론, 전력 효율이 높은 64비트 프로세싱 기술을 도입, ARM 파트너사들이 빅리틀 프로세서를 새로운 분야로 적용할 수 있는 길을 열었다. Cortex-A57 프로세서는 동일한 전력으로도 현존하는 최고 성능의 스마트폰보다 최대 3배의 성능을 제공할 수 있으며, 모바일의 전력 환경에서도 전통적인 PC에 근접한 컴퓨팅 성능을 제공한다. 또한, Cortex-A53은 1/4 수준의 전력 만으로도 오늘날의 슈퍼폰에서 누릴 수 있는 사용자 경험을 제공하는 저전력에 특화된 프로세서이다.
이처럼 ARM의 가장 진화된 고성능 애플리케이션 프로세서인 Cortex-A57과 전력 효율이 가장 크면서도 세계에서 가장 작은 64비트 프로세서인 Cortex-A53이 빅리틀 프로세서로 구성되었을 때, 미래 슈퍼폰을 포함한 모바일 분야는 물론 네트워킹, 서버, 심지어는 고성능 컴퓨팅 분야까지 ARM의 혁신이 영향을 미치게 될 것이다. 그리고 이런 혁신의 바탕에는 저전력에 특화된 ARM의 기술력이 단단한 뿌리 역할을 하고 있다.
GPU컴퓨팅으로 저전력을 구현하는 ARM Mali GPU
저전력에 대한 요구는 GPU(그래픽 프로세서 유닛, Graphic Pro cessor Unit)로도 이어진다. 모바일 기기에서 게임을 하고, 고화질 영상을 보는 것이 보편화되면서 빠른 반응속도뿐 아니라 한층 높은 수준의 비주얼 컴퓨팅 역시 사용자들의 기기 선택에 중요한 요소로 작용하게 되었다. 이에 따라 탁월한 그래픽 성능으로 사용자들을 만족시키면서도 에너지 효율성이 돋보이는 GPU로서 ARM의 Mali가 시장에서 점차 두각을 보이고 있다.
Mali GPU의 가장 주목할 만한 특징은 ‘GPU 컴퓨팅’을 최초로 지원하는 프로세서라는 점이다. GPU 컴퓨팅이란 GPU가 그래픽 프로세싱의 역할만을 수행하던 것에서 벗어남을 의미한다. 즉, GPU 아키텍처에서 보다 효과적으로 활용될 수 있는 어플리케이션의 실행 시, 기존에 CPU를 통해 처리했던 태스크를 GPU 자체에서 바로 처리할 수 있도록 하여 에너지 효율성을 향상시키는 기술이라고 보면 된다. 특히 최근 발표된, Mali-T600 시리즈 GPU는 최적의 작업을 가장 효율적인 아키텍처에서 수행할 수 있게 해 스마트폰, 태블릿, 스마트 TV 등 하이엔드 디바이스에서 사진 편집 및 비디오 안정화 같은 기능의 구현을 가능하게 한다.
Mali GPU는 ARM Cortex-A 프로세서 시리즈와 동일한 SoC(시스템온칩)에 통합되도록 개발되었기 때문에, ARM은 이미 다양한 분야에 탑재되어 있는 Cortex-A 프로세서와 함께 보다 확장된 ARM의 에코시스템을 바탕으로 앞으로 소비자들의 선택의 폭이 더욱 넓어질 것으로 기대한다.
저전력 리더십으로 사물간 인터넷의 토대를 만들다
지금까지 업계를 선도하는 모바일 프로세서 전문 기업으로 잘 알려져 온 ARM은 저전력 리더십을 기반으로 이제 모바일을 넘어서 스마트 환경 구축 및 관련 업계 전반의 발전에 기여하고 있다. 그 일환 중 하나로, ARM은 C&WW(Cable & Wireless Worldwide), Neul 등 유무선 통신 기술 기업들과 함께 Weightless(www.weightless.org)라는 개방형 무선 기술 표준화에 주도적으로 참여하고 있다. ARM이 주요 회원사로 활약하고 있는 Weightless SIG(Special Interest Group)에 따르면, 사물간 인터넷(Internet of Things)의 진정한 구현을 위해서는 2달러 미만의 칩셋, 최대 10km의 반경제한, 10년간 지속 가능한 배터리라는 요건들이 갖추어져야 한다. 그렇기 때문에 수년간 쌓아온 저전력 리더십을 보유한 ARM이 이와 같은 요건을 담은 무선 기술 표준화에 앞장서고 있는 것이다.
오렌지(Orange)의 이브 메트르(Yves Maitre) 모바일 멀티미디어 및 디바이스 서비스 담당 수석 부사장은 “고객들의 모바일 인터넷 사용이 용이해지면서 데이터 사용량도 크게 증가하고 있다. 이와 함께, HD 콘텐츠 소비 및 멀티미디어 서비스 사용이 증가하고 있는 것은 물론, 새로운 커넥티드 경험이 등장하고 있다”고 말하며, “초고속 모바일 네트워크의 발전을 최대한 활용, 이동통신사와 디바이스 제조사들은 커넥티드 디바이스 시장에서의 성장을 지속하고 새로운 사용자 경험을 제공하기 위해 ARM의 Cortex 프로세서와 빅리틀 기술처럼 고성능과 에너지 효율성을 두루 갖춘 프로세싱 기술이 필요하다”고 설명했다.
또한 본 맥코넬(Von McConnell) 스프린트(Sprint) 이사는 “배터리 소비는 오늘날 스마트폰의 대중화와 함께 데이터 사용량이 기하급수적으로 증가하면서 중요한 요소로 자리잡았다. ARM의 Cortex 프로세서와 빅리틀 프로세싱은 스마트폰의 성능과 에너지 효율성 증가를 돕는 무한한 잠재력을 갖추고 있다”고 말했다.
오승모 기자 oseam@icnweb.co.kr
