PS Vita 탑재 SoC 분석.

http://www.4gamer.net/games/017/G001762/20111217001/
http://www.4gamer.net/games/144/G014402/20111125078/
http://pc.watch.impress.co.jp/docs/topic/feature/20111217_499750.html
http://www.4gamer.net/games/000/G000000/20111217023/

PS Vita (PlayStation Vita, 이하 플스비타)가 출시되었더군요.

 

비타는 하드웨어 측면에서 기존의 플레이스테이션과 개발 컨셉이 크게 다릅니다.
(그 동안해왔던 방식처럼) cpu, gpu 코어를 자사에서 개발하는 것이 아니라, 기존에 이미 있는 표준 IP에 약간의 커스터마이즈를 더한 것을 사용합니다.
그 결과가 다음의 스펙입니다.

- 스펙

- cpu : Cortex-A9 기반 쿼드코어
(1코어 - os용, 3코어 - 게임용)
- 메인메모리 : 512MB
- gpu : PowerVR SGX543MP4+
- 그래픽 메모리 : 128MB
- 삼성 45nm 공정

45nm 공정으로 삼성에서 제조하는 것으로 알려져있습니다.
http://blog.esuteru.com/archives/4165945.html

UBM TechInsights 의 분해결과, 도시바의 마킹이 확인되었습니다.
http://www.ubmtechinsights.com/teardowns/sony-playstation-vita-teardown/?pi_campaign_id=9895
http://www.eetimes.com/electronics-news/4233573/Inside-Sony-s-Vita--IBM--Toshiba--Avago?pageNumber=0

삼성전자가 파운드리 분야에서 도시바와 협력관계에 있는데,
도시바가 개발한 로직제품을 삼성전자가 생산하는 형태이기때문에 저것만을 놓고 도시바가 생산한다고 보기는 어렵습니다.
도시바 설계이기때문에 그 흔적이 남아있는 것으로 생각할 수 있습니다.

기존에 AP로 알려졌던 것은 스위칭 컨트롤러로 확인.

플스비타에 들어간 부품들.

스펙을 보면,
Cortex-A9 듀얼코어, SGX543MP2 였던 A5 의 딱 두배입니다.
하지만, SGX543MP4+ 에서 [+]가 괜히 붙는게 아닐겁니다.

실제 PowerVR 시리즈 IP의 메이커인 Imagination Technologies 에서 SCE (소니 컴퓨터 엔터테인먼트, 이하 소니)가 요구한 게임기용 최적화 및 확장사양을 자사와 소니가 함께 개발했다고 밝혔습니다.

일반적인 IP와의 차이점을 구체적으로 밝히지는 않았지만, (예를 들면) gpu의 메모리 액세스 패턴에 gpu 온칩 캐시를 최적화시키는 식의 커스텀이 이루어졌다는겁니다.
메인 메모리를 cpu와 gpu가 공유하는 일반적인 SoC와 달리, cpu와 gpu를 위한 메모리가 각각 배정되어있는 것도 이런 이유일겁니다.

- 다이 사이즈
문제라면 A5와 비교해서 공정은 같은 45nm 인데, 스펙은 두배로 커졌다는겁니다.
다이사이즈가 두배가 되는거지요.
A5 의 다이사이즈가 122.21mm^2 로 알려져있는데, 이것의 두배라면 산술적으로는 250mm^2 에 육박합니다.
실제 어떤지 확인해보겠습니다.

구체적으로 밝혀진 정보가 없기때문에 이미지를 근거로 추정해볼 수 밖에 없습니다.

플스비타의 가로 길이는 180mm 입니다.
위 이미지 내에서 본체의 가로 픽셀수와 기판의 가로 픽셀수를 비교해서 길이를 유추합니다.
기판의 가로길이가 약 77.7mm 로 나옵니다.

다음 이미지.
기판의 가로 픽셀수와 아래쪽 차폐실드 가로 픽셀수를 비교해서 차폐실드의 길이를 유추합니다.
62.5mm 정도로 나옵니다.

차폐실드의 가로 픽셀수와 하얀 패키지의 상단 SoC의 가로, 세로 픽셀수를 비교해서 SoC의 크기를 유추.
가로 15.1mm, 세로 15.2mm 정도로 나옵니다.
가로 16.3mm, 세로 17.2mm 정도로 나옵니다.

계산하면 사이즈가 229.5mm^2 정도로 나옵니다.
오차범위까지 생각하면 228 ~ 235mm^2 정도 됩니다.
계산하면 사이즈가 280mm^2 정도로 나옵니다.
오차범위까지 생각하면 265 ~ 285mm^2 정도 됩니다.
물론 이건 패키지의 크기이기때문에 정확한 수치는 아니지만, 실제 크기를 추측할 수 있는 근거는 됩니다.

엑시노스 4210 이 패키지가 207mm^2 정도인데, 다이는 118mm^2 ,
A5 는 패키지가 230mm^2 정도인데, 다이는 122.21mm^2 ,
테그라3 는 패키지가 144mm^2 정도인데, 다이는 80mm^2 정도 입니다.
실제 다이사이즈가 패키지 크기의 55%정도 되네요.

패키징 크기를 대략 280mm^2 정도로 볼 수 있는데, 이 정도면 모바일 제품용 SoC로는 굉장히 큰겁니다.
저 크기가 그대로 갈 것으로 보이지는 않고, 개인적으로는 165 에서 180mm^2 사이 정도로 짐작합니다.

비슷한 45nm 공정 제품과 비교해보면,
쿼드코어인 테그라3 가 80mm^2 수준입니다. 차이가 크지요.
230mm^2 라는 크기는 데스크탑용 cpu 크기와도 비교되는 수준입니다.
AMD의 데네브(쿼드코어)가 258mm^2, 인텔 블룸필드(쿼드코어)가 263mm^2 입니다.
(뭐 이정도까지는 아니겠지요.)

추측으로는,
cpu 부분이 34mm^2 정도, gpu 부분이 48mm^2 정도로 생각됩니다. 
Exynos4210, Mali-400MP4 스펙, 성능 정리.(갤럭시S2 기준)

- 성능
SGX543MP2 의 성능이야 A5 를 탑재한 아이패드2, 아이폰4S 로 이미 확인이되었으니, 성능측면에서야 불만은 커녕 오히려 굉장한 고성능을 기대하게 만듭니다.
스마트폰, 태블릿용 모바일 GPU 성능 비교. (2011년 12월 17일 기준) 

성능 부분은 딱히 다른 제품과 비교할 수가 없습니다.
벤치마크도 안 될뿐더러 os부터 다른데 성능 비교가 무슨 의미가 있을지...

- 소비전력
문제는 소비전력과 발열입니다.

리뷰를 보면 칩 자체의 발열은 차폐쉴드로 어느정도 해소가 되서 겉으로 드러나지는 않네요.
오히려 무선랜 부분이 온도가 제일 높게 나오네요.

소비전력 부분은 좀 그런가봅니다.
게임하면 2시간 30분 ~ 3시간 간다고 하네요. (이전 psp가 사용시간이 어느 정도인지는 모르겠지만...)
플스 유저가 아닌 입장에서 봤을 때는 이 시간은 좀 심각하게 보이네요.
이게 어디가 포터블 기기라는건지.

A5와 소비전력을 비교하고, 그걸 근거로 클럭을 추측해보려면 동일 조건에서의 사용 시간을 비교해봐야하는데, 겹치는게 비디오 재생뿐입니다.
비디오 재생 시 사용시간 (제조사 발표치)과 배터리를 보면,
아이폰4S - 10시간 - 1530mAh
플스비타 - 5시간 - 2210mAh
둘의 비디오 호환성이나 os 등이 달라서 단순 비교하는데 무리가 있고, (그래도 해상도는 비슷)
일단은 더 큰 배터리 용량으로 반 밖에 안 되는 재생시간을 봤을 땐, 비디오 재생시에 소비전력이 3배 가까이 된다는 계산은 나옵니다만, 실제로 그럴거라 생각되지는 않네요.
비디오 재생 상황이 풀로드 상황도 아니라서 최대 클럭을 짐작하는 것도 불가능이고요.

어쨌든 소비전력이 굉장하다는건 확실한듯.

-
테그라3 에 이은 두번째 쿼드코어 SoC 의 출시라고 할 수 있습니다.
스마트폰에 쓰기에는 45nm 공정의 쿼드코어는 좀 무리라는 생각도 듭니다.
32nm, 28nm 같은 다음 공정이면 스마트폰에서도 쓸만하겠지요.