2011년형 신형 소니 바이오Z (VAIO-Z) 스펙, 탑재 기술.

소니의 플래그쉽 노트북, 바이오Z 의 신형입니다.

플래그쉽은 본래 해군 함대(전단)의 기함(Flagship)을 뜻하는 말이지요.
전단장이 탑승하는 배이니, 당연히 전단에서 가장 우수한 배가 됩니다.

마케팅에서도 이런 특징을 반영하여 이름붙인게 플래그쉽 마케팅입니다.
자사에서 제조하는 제품 중 최상위 제품이 여기에 포함되게 됩니다.
그러한 상징성으로 인해 플래그쉽 제품은 가격, 호환성 등을 고려하지 않고 해당 기업의 기술력이 총 동원된 제품이 되기 마련입니다.
기업의 기술력을 상징하는 제품인 것이지요.
그 때문에 당대의 최첨단을 달리는(= 아직 널리 보급되지않은) 기술들이 탑재되기 마련입니다.

- SONY VAIO VPC-Z217GK/X

인텔 i7-2620M 2.7GHz (터보부스트 3.4GHz, TDP 35W)
인텔 HM67 칩셋
메모리 DDR3 SDRAM 8GB (4GB x2)
SSD 256GB (128GB x2 Raid0)
인텔 내장 그래픽 HD3000
13.1 인치 와이드 디스플레이 (풀HD 1920 x 1080, LED 백라이트)

입출력단자
 USB 2.0 x1
 HDMI x1
 기가비트 랜 x1
 D-sub 15핀 x1
 메모리스틱 슬롯
 SD 카드 슬롯

두께 16.65mm, 무게 1.165kg


- VGP-PRZ20A

파워 미디어 독 (Power Media Dock)
블루레이 디스크 드라이브
AMD Radeon HD6650M (메모리 DDR3 1GB)
USB 2.0 x2
USB 3.0 x1
기가비트 랜 x1
HDMI x1
D-sub 15핀 x1

무게 0.685kg


현재 우리나라에서 360만원대에 판매되고 있습니다.


- 노트북 본체

액정을 열면 경사가 발생.

 

 

본체 무게.

 

본체용의 AC 어댑터.
19.5V/3.3A 65W


- 미디어 독

 

스탠드

블루레이 디스크 드라이브.

입출력 단자.

상단에 하나의 USB 포트.

전원 커넥터와 인터페이스 커넥터(광 연결)이 일체화.

미디어 독을 통해 최대 4개의 디스플레이 출력이 가능. 

 

미디어 독용 AC 어댑터.
19.5V/6.2A 120W

본체용 어댑터와의 비교.


- 확장 배터리

추가 확장 배터리로 사용시간이 6.5시간에서 13시간으로 증가
제조사 발표 시간보다 실제 사용시간은 더 적다는건 당연한 얘기.

연결 커넥터 덮개.

연결 커넥터 덮개.

연결 커넥터 덮개.
일체형으로 분실 위험이 없음.

받침에 고정 나사가 있음.

확장 배터리 장착 모습.

장착 후에도 틈이 있어서 흡기용 통로가 확보됨.

확장 배터리에는 충전 어댑터가 부속.

충전 어댑터 장착 모습.

확장 배터리 추가시 본체무게. 약 1.7kg

 

키 피치 약 19.05mm
키 스트로크 1mm (아이솔레이션 키보드)
83키
백라이트

상단(LCD 커버)과 하단은 탄소 소재.
중간의 팜레스트와 힌지는 알루미늄.

메모리는 기성 제품이 아닌 자체 규격 기판입니다.
즉, 업그레이드 불가.
중앙 하단에 지문 센서가 보입니다.

외형 사진은 국내 발표회에 참가한 사람들이 찍은 질 좋고 정보량 풍부한 사진이 많으니까 찾아보시는 것도 좋을듯. 좋은 사진들이 많은데 그걸 맘대로 퍼올수도 없고, 난감합니다.



http://pc.watch.impress.co.jp/docs/column/ubiq/20110812_466241.html
http://pc.watch.impress.co.jp/docs/column/gyokai/20110810_466240.html
http://pc.watch.impress.co.jp/docs/column/hothot/20110712_459803.html
(단순 번역이 아니라 개인적인 생각이 많이 섞여있습니다. 참고하세요.)

소니 바이오Z 의 가장 큰 특징은
기존에 케이스 내부에 내장되어 있던 외장 그래픽(여기서는 dGPU라고 표현하네요.)을 외부의 미디어 독으로 옮기고, 이를 라이트 피크기술로 연결했습니다.
ODD도 미디어 독으로 옮겨갔고요.

이를 통해 노트북 자체의 휴대성이 더 극대화됨과 더불어 회사, 집 등 고정된 공간에서의 고성능도 얻을 수가 있습니다.
노트북의 휴대성을 약간이라도 고려한다면, 이러한 컨셉이 얼마나 유용한지 알 수 있습니다.
사람들의 욕심이야 노트북에 모든걸 담은 고성능, 초경량 제품을 바라지만,
실제 소니에서 나온 그러한 컨셉의 제품들이 극악의 사용시간을 보였다는걸 생각한다면 아직까지는 한낱 꿈에 불과합니다.

플래그쉽인 바이오Z 인 이상 소니에서는 바이오Z 가 다른 제품과는 비교할 수 없는 유일무이한 제품이 되는 것을 목표로 설계하였고, 그 결과 다음과 같은 특징을 갖습니다.
(실제 그동안의 소니의 행보를 보면 호환성따위는 엿먹이는 독자구격이 많았습니다. 덕분에 스마트폰에서 죽을 쑤는 결과를 가져오기도 했습니다만......)

1) 외장 그래픽이 외부로 나온 미디어 독 디자인.
2) 얇은 바디에서 SV(Standard Voltage) cpu를 탑재.
3) 13.1 인치형에서 풀HD 디스플레이 탑재.
4) Raid 0 구성의 SSD


기존의 바이오Z 는 본체에 외장 그래픽(가장 최근 것이 엔비디아의 GT330M)이 포함되어 있고,
전환 스위치를 통해 인텔 내장 그래픽과 외장 그래픽을 선택할 수 있는 구조였습니다.

이는 성능관점에서보면 분명 좋은 방법이지만, 노트북 본체의 경량화, 초박화(얇게 만드는데)에는 어려움이 많은 방식입니다.
cpu, 칩셋, 내장그래픽 뿐만 아니라 외장 그래픽의 발열량까지 고려해서 쿨링솔루션을 설계해야하기 때문이지요.
결국 쿨링솔루션의 (상대적인) 거대화는 피할수가 없고 이는 본체의 크기와 부피를 줄이는데 한계를 가져옵니다.

노트북 전체의 소비전력(=발열량) 비교

맨 위는 샌디브릿지 이전. (이전 바이오Z)
두 번째는 일반적인 샌디브릿지 + 외장그래픽.
세 번째는 신형 바이오Z 본체.
네 번째는 신형 바이오Z 미디어 독.

기존 제품에 비해 본체 자체의 발열량이 크게 줄었고, 이는 곧 쿨링솔루션의 경량화가 가능합니다.
인텔 내장 그래픽만이 있는 노트북과 동일 수준의 설계가 가능해진 것이지요.
거기에 ODD마저 미디어 독으로 옮겨졌기때문에 추가적인 부피 감소가 이루어졌습니다.


- 미디어 독과 라이트 피크
하지만 이런 발상이 가능하다해도 문제는 실제로 구현하는 것인데, 이제까지는 그것이 매우 어려웠습니다.
USB 등의 방식은 속도상의 한계가 심하고, PCI Express 버스를 커넥터화하려면 너무 크기때문에 모바일 제품에 적합하지가 않습니다.
PCI Express 버스는 노이즈와 레이턴시 문제로 선으로 연장하려고해도 길이가 10cm 미만이 한계이고,
그나마도 스펙에서 보장하는 전력공급이 어려워 고급제품에는 적용이 불가능합니다.
그런 문제들을 모두 해결하려면 케이블 자체가 거대화되는건 피할수가 없고요.

그래서 제품 개발팀이 선택한 것이 인텔의 LightPeak 입니다.
라이트 피크는 2009년 인텔이 발표한 기술로 광섬유 케이블을 이용하여 고속 데이터 통신이 가능합니다.
초기 데모 제품은 10Gbps가 가능하고, 후에 100Gbps를 목표로 한다고 했었지요.
(인텔 Light Peak 기술.)
현재 라이트 피크 기반의 제품 중에 유일한 것이 애플에서 사용하고 있는 썬더볼트인데,
광섬유대신 구리선으로 바뀌고, 커넥터도 미니 디스플레이 포트로 변경되었습니다.
(인텔 썬더볼트(Thunderbolt) 기술발표.(구 Light Peak))
광섬유는 아직까지는 제조와 이용에 어려움이 많은 것이지요.
 
라이트 피크 발표 당시에 동참 의사를 보인 유일한 업체가 소니인 것으로보아, 그 때부터 제품에 채용할지를 검토하면서 연구를 시작했던 것을 보입니다.
그렇기때문에 소니는 변형된 규격인 썬더볼트가 아닌 라이트 피크의 원래 규격을 선택한 것으로 보입니다.
(기술력 과시라는 측면도 있겠지요.)


- 제조의 어려움
하지만 괜히 라이트 피크대신 썬더볼트가 나온게 아니지요.
광섬유는 부리지기 너무 쉬운 소재입니다.
노트북처럼 이동하는 제품에 채용하기에는 불안한 소재이지요.

이번 바이오Z 의 미디어 독 연결 케이블에는 광섬유, 전원선이 있고, 이 둘을 비닐로 감싸는 형태입니다.
전원선은 상관없지만 광섬유는 특정 각도 이상 구부리면 부러져버립니다.
수많은 시행착오 끝에 AC 어댑터 수준으로 구부려도 괜찮도록 설계할 수 있었다네요.

광섬유는 공장에서 조립할 때도 어려움이 있었는데, 외부로 노출된 광섬유의 끝단을 조립하는데 주의를 기울여야했기때문.
덕분에 검사 공정에서 몇 중의 통신 품질 검사뿐만 아니라, 광학 현미경 검사까지 하는 수준.

제조의 어려움으로 인해 제조를 자사의 공장에서 하게되었습니다.
외부에 위탁하면 하기 어려운 섬세한 지시들도, 자사의 공장에서는 조립작업자들이 빈틈없이 맞춰줄 수 있으니까요.
나가노의 소니 공장에서 생산한데는 이런 연유가 있었습니다. 

미디어 독 케이블은 어느정도 구부려도 문제가 발생하지 않도록 설계.

노트북 본체에 있는, 라이트 픽크 컨트롤러를 탑재한 기판.

라이트 피크 커넥터. 여기서 광신호가 전기신호로 변환.

소니의 광섬유에 대한 선행투자가 향후 바이오의 개발에 있어 큰 재산이 될 것으로 전망하는군요.
구리선을 통한 전송속도도 발전하고 있지만, (썬더볼트가 10Gbps) 더 높은 전송속도를 위해서는 구리선을 포기하고 완전히 광섬유로 넘어와야할 때가 올테니까요.


- 미디어 독

기판은 10충 기판.
오른쪽에 입출력 단자들이 보이지요.

가운데 있는 것이 외장 gpu.
아래에 나란히 두개 붙어있는 것이 라이트 피크 컨트롤러.

뒷면에는 그래픽카드 메모리, USB 3.0 컨트롤러, 이더넷 컨트롤러, SATA 컨트롤러가 부착.

 

장치관리자를 통해 본 미디어 독.

위 자료를 놓고 추측한 미디어 독의 구조.

라이트 피크는 채널당 10Gbps의 대역폭을 갖는데, 이는 PCI-Express 1.0 x4 에 해당합니다.
(애초에 라이트 피크 자체가 PCI-Express 기반이기도 함.)

미디어 독의 SATA, USB, 이더넷 컨트롤러에는 PCI-Express 1.0 x1 이 필요한데, 벌써 3레인이 필요하게 된거지요.
만약 컨트롤러가 하나만 있다면, 외장 그래픽용 레인은 하나뿐이고 이는 심각한 성능병목을 일으킵니다.
이 때문에 컨트롤러가 2개가 탑재된 것으로 보입니다.
총 8개의 레인 중, 외장 그래픽이 4개, 나머지가 3개를 사용하는 거지요.

위의 스펙은 HD6730M의 스펙과 가까운데,
이게 단순히 HD6650M을 오버클럭 셋팅한건지,
아니면 기존에 알려진 HD6700M/6600M 시리즈의 스펙이 부정확했던 것인지 알수가 없네요.
기존에 알려진 스펙이 다음과 같습니다.
HD6650M : 코어 600MHz, 메모리 900MHz
HD6730M : 코어 725MHz, 메모리 800MHz

하여간 여기서 문제는 PCI-Express 1.0 x4 가지고 HD6650M의 성능 병목이 없을 것인가 하는 점.
데스크탑용인 HD6570과 비슷한 스펙인데 말이지요.

x16 연결에 비해 성능이 떨어지는건 부정할 수 없지만, 많은 응용프로그램에서 문제없는 성능을 발휘할 것이라고 하는데......

완전한 성능을 내지는 못하지만, 외장 그래픽다운 성능은 보일거라고 해석해야겠지요.
실제로 벤치마크 결과에서,
HD6650M 과 비교해서는 큰 성능하락은 없고,
HD6730M 과 비교해서는 10% 정도 떨어지는 성능 보입니다.

이전 제품을 비롯해 전전 세대에서도 엔비디아의 제품을 선택했는데, 왜 이번에는 AMD의 제품을 선택했는지 의문이 생길 수도 있는데, 최근 소니의 다른 노트북을 봐도 AMD 제품의 채용이 많은 상황입니다.
특히 엔비디아의 모바일 제품에 페르미 아키텍처가 도입되면서,(GT300 계열은 GT200 계열 아키텍처)
소비전력에서 완전 망했다고 할 정도로 좋지 않은 모습을 보이고 있습니다.
그에 비해 AMD는 전력대비성능(속칭, 전성비)에서 압도적인 모습을 보여주고 있고요.
성능보다 소비전력이 더 중요한 모바일 제품에서 AMD 제품의 선택은 어찌보면 당연한 겁니다.


- 빠른 부팅과 절전모드 복귀
수동 측정 결과.

http://pc.watch.impress.co.jp/video/pcw/docs/466/241/html/m01.flv.html
윈도우 시작 : 21.97초

http://pc.watch.impress.co.jp/video/pcw/docs/466/241/html/m02.flv.html
윈도우 종료 : 14.41초

http://pc.watch.impress.co.jp/video/pcw/docs/466/241/html/m03.flv.html
최대절전모드 : 21.42초

http://pc.watch.impress.co.jp/video/pcw/docs/466/241/html/m04.flv.html
최대절전모드에서 복귀 : 16.91초

최대 절전 모드와 복귀가 빠른 것이 눈에 띕니다.
최대 절전 모드는 메모리의 내용을 보조저장장치(일반적으로 HDD)로 보내고,
시스템을 완전 종료 수준으로 하는 것인데, 메모리의 대기전력이 줄어들어 대기전력을 크게 낮출 수 있습니다.
최근 메모리 용량이 커지면서, 이 시간이 길어졌는데 20초대는 굉장히 짧은 편이지요.
아무래도 SSD의 힘이 아닐까 생각해봅니다.(메모리 상주 프로그램 자체가 별로 없는 것일수도 있고...)

부팅 시간, 특히 바이오스의 POST 시간을 단축했다고 합니다.
전원을 켜면 바이오스가 먼저 실행되고, 바이오스는 어떤 하드웨어가 설치되어 있는지 확인하고 간단한 테스트를 하는데, 이를 POST(Power On Self Test) 라고 합니다.
일반적인 pc에서는 10~20초 정도 걸리지요.

이전 바이오Z 에서 10초 가까이 걸리던걸 4초로 단축하였고, 부팅시 로고를 표시하지 않도록 설정하면 3초대로 끝나도록 설계하였다고 합니다.
직렬포트로 출력할 수 있는 기기를 이용하여, POST 시간이 걸리는 부분을 하나씩 없애는 지루한 작업을 하였고, 윈도우 레벨에서도 장치 드라이버 로드에서 드라이버 초기화 이후 응답이 돌아올 때까지 시간이 오래 걸리는 것은 벤더에게 문의해서 수정하였다고 합니다.

기본적으로 프리로드 이미지 레벨에서의 단축에 촛점을 맞추고, 사용자의 커스팀 이후의 최적화에는 무게를 두고 있지 않는다고 합니다.
부팅 시간에 가장 영향을 주는 것은 장치 드라이버로, 사용자가 커스텀한 이후 부팅이 늦어지는 요인은 레지스트리의 비대화 등 이지만, 스토리지(HDD, SSD)가 고속일 경우 그 영향이 작다고 하네요.
사용자는 부팅시 시작되는 프로그램을 최대한 줄이는 수준으로만 신경을 쓰면 된다고 합니다.


- 제 3세대 SSD RAID

하얀 절전 패드?로 덮여있는 것이 SSD

제 3세대 SSD RAID 의 특징.

1) 1모듈, 모듈당 2개의 컨트롤러.
2) SATA 3.0 (6Gbps) 지원.
3) 27nm 공정 플래시 메모리.

이것 또한 소니만의 독자 구격입니다.

1)
1세대는 모듈 당 컨트롤러 2개에 2 모듈, 총 쿼드 SSD 구성이였는데, 오히려 다운된 것으로 볼 수도 있습니다.
하지만 SATA 2.0 (3Gbps)을 지원한 관계로 속도에 한계가 있었지요.
벤치마크 결과 3세대 듀얼 SSD와 2세대 쿼드 SSD 의 성능이 동등한 것으로 나왔다고 하는군요.
성능 하락없이 부피는 줄어들었으니 더 좋아진 것이라 봐야지요.

가격 측면에서도 장점입니다.
이전에는 128GB(64 x2)에서 512GB(128 x4)로 변경하면 9만엔이 상승했는데,
이번에는 128GB(64 x2)에서 512GB(256 x2)로 변경하면 6만엔이 상승한다고 합니다.(일본 기준)
플래시 메모리 가격 자체가 낮아진 것도 요인이겠지만,
모듈 개수 자체가 가격적인 측면에서는 더 중요하겠지요.

2)
2세대까지 SATA 2.0 (3Gbps) 지원이었지만, SATA 3.0 (6Gbps) 지원 컨트롤러로 변경.

3)
32nm 공정 2세대에 비해 미세화.


- 고성능을 위한 SV(Standard Voltage) cpu 탑재

또 다른 특징은 ULV(Ultra Low Voltage) 대신 SV cpu를 탑재하고서도 초경량, 초박형을 이룬 것입니다.
인텔의 모바일 cpu의 TDP에는 5단계가 존재합니다.

55W / 45W / 35W(SV) / 25W / 17W(ULV)

바이오Z 수준의 얆고 가벼운 노트북은 대부분 ULV cpu를 탑재하는데,
쿨링 솔루션, 사용시간의 문제때문입니다.
문제는 성능이 떨어진다는 점.
대부분의 ULV는 1GHz 대의 클럭을 갖고 있습니다.
2GHz 대의 클럭을 갖는 SV와 비교해서 성능이 떨어질 수 밖에 없지요.

ULV 대신 SV cpu를 선택한 이유에 대해,
무엇보다도 성능을 중시했으며,
이전과는 다르게 ULV와 SV의 배터리 구동시간에 큰 차이가 없기때문이라고 합니다.

이는 약간은 오해의 소지가 있는데,
사용 시간의 대부분을 차지하는 idle 상태에서 두 제품간의 소비전력에 큰 차이가 없기때문에,
종합적으로 배터리 구동시간이 비슷하다는 의미입니다. 

- 얇고 작아졌지만, 기존 모델보다 풍량이 나아진 쿨링솔루션

앞서 얘기했듯이 고성능의 SV 제품을 탑재하기위해선 그에 걸맞는 쿨링솔류선이 필수입니다.
가볍고 얇게 만들어야하는 노트북에 있어 이는 큰 어려움입니다.

이를 해결한 것이,
단면기판, 새로운 쿨링솔루션, 시뮬레이션 기술입니다.

기존의 바이오Z가 싱글팬이었던 것과 달리 신형 바이오Z은 듀얼팬입니다.
히트파이프를 포함한 쿨링솔루션은 기존의 것에 비해,
두께 -4.5mm, 부피 -27%를 실현했습니다.
히트파이프 자체도 슬림한 것이 사용되었습니다.
두개의 팬은 각각 다른 소수의 날개(블레이드)를 사용해서 공진음을 줄였습니다. 

사실 이런 식의 축소가 가능한건, 노트북 본체에서 외장 그래픽이 제외되면서 이전 제품에 비해 본체의 발열량이 줄어들었기때문이지요. 

또한 키보드 자체와 양쪽, 쿨러 하단에 흡기구를 만들어 케이스 차원에서 쿨링이 이루어지도록 설계.
이런 구조로 풍량이 추가적으로 25% 증가.

키보드의 양쪽에 얇고 길게 흡기구가 있음.

시뮬레이션을 통해 제품을 만들고 이를 이용하여 측정하는 방식으로 개선해나가며 공진음을의 감소.
시뮬레이션이 완벽하지 않기때문에 이 과정에서 시뮬레이션의 피드백도 이루어집니다.

 

 
시뮬레이션은 기판 설계에도 적용되었는데, 임피던스 개선 및 기판 변형 시뮬레이션에 활용되었습니다.
일반적으로 노트북의 기판은 양면에 칩을 붙이는데, 이 경우 양면에 충격을 흡수하기 위한 공간이 필요하게되어 케이스를 얇게 할수가 없습니다.
그래서 한 면에만 칩을 붙이고, 뒷면은 배선전용 단면기판으로 하여 케이스를 더 얇게 하였습니다.

이전의 바이오X 에서 이미 이용되고 있는 기술인데, TDP가 5W인 아톰과 35W인 코어 프로세서는 난이도가 완전히 달랐다고합니다.
만들어봤더니, 임피던스가 인텔의 규정범위에 맞지 않게되버렸다고 합니다.
또한, 압력을 가하면 기판의 칩이 떨어져버리는 문제가 발생하였습니다.

이 때문에 보드에 비아라고하는 구멍과 칩의 위치를 조정하여 변형을 줄였습니다.
또한 기판 표면의 구리의 양을 조절하여 균형을 맞추는 방법도 연구.

이전의 바이오Z 가 10층 기판이던 것을 8층 기판으로 하는데 성공하여, 10g 정도의 경량화에 성공.

전압강하 등이 제대로 이루어지지 않는 것을 시뮬레이션을 통해 확인하며 패턴을 개선.

단면 기판은 메인보드를 케이스 하판에 고정하는 형태로 되어있습니다.
즉, 키보드와 접하는 면은 부품이 없는 면이 되는겁니다.
이 경우, 메인보드와 케이블을 연결하는 커넥터가 작업자에게 보이지 않는 방향이기때문에 조립 난이도가 높습니다.
거기에 두께의 문제로 나사가 비스듬하게 고정되기때문에 이를 위한 특수공구가 필요합니다.
이런 제조상의 어려움으로 인해 외부에 제조를 위탁하지 않고 자사 공장에서 생산되고 있습니다.