Apple A6X 정보/분석.

http://www.chipworks.com/blog/recentteardowns/2012/11/01/inside-the-apple-ipad-4-a6x-to-be-revealed/
http://www.ifixit.com/Teardown/iPad+4+Teardown/11462/2
http://browser.primatelabs.com/geekbench2/search?q=iPad3%2C4

아이패드4 에 탑재된 A6X

애플의 발표에서는 A5X 대비, CPU 성능 2배, GPU 성능 2배라고 합니다.
A6 에서의 사례를 봤을 때는 맞을 것 같은데, 어떻게 구현했을런지...

 

A5X처럼 램은 PoP 되지 않고 따로 있습니다.

녹색 영역 - 램
파트넘버 : B4064B3MA-1D-F / 333S0638
엘피다의 제품으로 구체적인 스펙은 알 수 없지만,
2x64 bit 1GB LPDDR2 800MHz or 1066MHz 로 생각됩니다.


- 다이

듀얼코어 CPU
쿼드코어 GPU
4 x 32 bit 의 메모리 인터페이스를 갖고 있습니다.

다이 크기는 10.4mm x 11.9mm = 123.76mm^2
삼성 32nm HKMG 공정입니다.

 

 

(왼쪽부터 A6, A6X, A5X, 모두 동일축척)
A6 : 9.8mm x 9.6mm = 94.08mm^2
A6X : 10.4mm x 11.9mm = 123.76mm^2
A5X : 12.9mm x 12.79mm = 165mm^2

A6X의 다이 크기는
A6 대비 31% 크고, A5X 대비 25% 작습니다.
A5X의 공정이 45nm 이고, A6X의 공정이 32nm 인데, 다이는 25% 밖에 줄어들지 않았다는건,
CPU와 GPU가 상대적으로 커졌음을 의미합니다.
물론 이는 성능이 강화되었음을 의미하기도 합니다.


- CPU
Swift 코어.
듀얼코어 1.4GHz

다이 상의 형태가 A6 와 동일하므로, A6와 동일한 Swift 코어로 보입니다.
(Apple A6 정보/분석.)
성능 향상을 위해서라도 당연한 선택입니다.

 

(왼쪽 : 아이패드3, 오른쪽 : 아이패드4)

geekbench 시스템 정보를 통해 클럭이 1.4GHz 임을 알 수 있습니다.
A5X 대비 성능이 진짜 2배인가가 문제.

geekbench의 결과를 통해서 보면,
정수연산 1.95배
부동소수점연산 2.47배

Swift 코어의 클럭당 정수연산 성능을 Cortex-A9 의 1.41배 정도로 보고 있는데,
그 결과를 기준으로 A5X 의 CPU 클럭을 역산해보면 1GHz가 나옵니다.
클럭당 성능이 1.41배 x 클럭이 1.4배 = 성능 1.974배 = 성능 2배 인 것으로 보입니다.


- GPU
GPU에 대한 정보는 GLbenchmark를 통해 얻을 수 있습니다.
http://www.glbenchmark.com/phonedetails.jsp?benchmark=glpro25&D=Apple+iPad+4&testgroup=overall
http://www.glbenchmark.com/phonedetails.jsp?benchmark=glpro25&D=Apple+iPad+3&testgroup=overall

종류는 SGX554 입니다.
쿼드코어이니 SGX554MP4 입니다.

SGX554 는 기본적인 지원 API 는 SGX543,544 와 동일합니다.
가장 큰 차이는 순수하게 스펙적인 증가입니다.
SGX543, 544 가 1코어당 4 pipes/USSE x 4 USSE = 16 pipes 인데 반해,
SGX554 는 1코어당 4 pipes/USSE x 8 USSE = 32 pipes 입니다.
스펙이 두 배 입니다.

SGX544MP4는 총 128 pipes 가 됩니다.

 

SGX543MP3 266MHz 인 A6 대비 1.78배 (51.8/29.1) 의 성능입니다.
SGX543MP3 이 48 pipes 이고, SGX544MP4 는 128 pipes 이니, 스펙은 2.67배.
클럭은 266MHz x (1.78/2.67) = 177MHz 내외가 나옵니다.
SGX554 MP4 처럼 TMU 대비 pipe 수가 매우 많은 경우, 그래픽 성능은 pipe 수보다 TMU 수에 의해서 결정됩니다.
SGX543MP3 이 6TMU 이고, SGX544MP4 는 8TMU 입니다.
스펙이 1.33배인데 성능이 1.78배이니 클럭은 266MHz x (1.78/1.33) = 355.11MHz 가 나옵니다.
350MHz 로 볼 수 있는데, 300MHz 라는 얘기도 있습니다.
300MHz 라면 이전보다 낮은 클럭으로 높은 성능을 낸다는 얘기인데, 가능성은 몇 가지 있습니다.
1. SGX543 에서 SGX554 로 바뀌면서 TMU 효율이 높아졌을 확률.
2. A6X의 더 넓은 메모리 대역폭의 힘.
향후 SGX554 계열의 다른 제품이 나온다면 어느 쪽인지 확인이 가능할 것으로 보입니다.

 

A5X 대비 1.94배의 성능을 보입니다.
A6X 의 그래픽 성능이 A5X 의 두 배가 나옵니다.

A5X의 SGX543MP4 는 SGX554MP4 의 절반 스펙이니, A5X의 GPU 클럭은 183MHz 내외가 나옵니다.
SGX543MP4 는 pipe 수의 영향을 강하게 받고, SGX554MP4 는 TMU 수의 영향을 강하게 받는 것으로 보입니다. A5X의 SGX543MP4 GPU 클럭은 250MHz~266MHz 로 보입니다.

정리하면 다음과 같습니다.

- Apple A6X
CPU : Swift 듀얼코어 1.4GHz
GPU : SGX554MP4 180MHz 내외 350MHz or 300MHz
A5X 대비 CPU 성능 2배, GPU 성능 2배.

-
A5X 에서 보여준, '메모리 인터페이스 확장을 통한 메모리 대역폭 확보' 라는 컨셉은 지금과 같은 고해상도 기반의 아이패드가 이어지는 한 계속 나타날 것으로 보입니다.

FHD가 넘는 해상도를 갖는 제품의 경우, 물론 그에 걸맞는 그래픽 성능도 중요하지만, 그보다 중요한건 메모리 대역폭입니다.
이는 GPU가 고해상도의 컨텐츠를 원활히 구동하기위해 필요한 메모리 대역폭이 높기때문이기도 하거니와,
그 이전에 화면을 표시하는데만해도 상당한 메모리 대역폭을 요구하기때문입니다.

디스플레이의 각 픽셀은 32bpp(ARGB 정보가 각각 8비트여서 총 32비트)이고,
1초에 60프레임을 표시해야하므로,
레티나 아이패드에서 화면을 표시하는데 필요한 메모리 대역폭은 760MB/s 정도됩니다.

2D에 필요한 메모리 대역폭이 이의 3배 정도,
3D에 필요한 메모리 대역폭이 이의 4배 정도이고,
다해서 필요한 대역폭은 화면 표시하는데 필요한 대역폭의 8.5~9배입니다.
즉, 6.5~7 GB/s 가 필요한데...

문제는 실제 메모리 대역폭이 이론치만큼 안 나온다는거지요.
아무리 좋게잡아도 이론치의 80% 정도이고, (인텔이 77% 정도 나옵니다. 그것도 벤치마크에서나...)
실제로는 그 이하라고 봐야합니다.
이 부분까지 고려하면 실제 필요한 메모리 대역폭은 9~10 GB/s 가 되는데, 기존의 64bit 메모리 인터페이스로는 감당할 수가 없습니다. (일반적인 LPDDR2 시스템의 메모리 대역폭이 6.4GB/s)
(FHD 에서는 6.4 GB/s 에 거의 근접합니다. 테그라3 가 FHD 태블릿에 쓰일 수 있는 이유.)

메모리 대역폭을 확보하려면 메모리 클럭을 높이든가, 인터페이스를 늘리든가 해야하는데,
생산 시점에 가장 가성비가 좋은 메모리를 사용하는 애플의 스타일상 고클럭 메모리를 사용하는건 있을 수 없는 일입니다.
남은 방법은 메모리 인터페이스를 두 배로 늘리는 방법뿐이고, 실제 그렇게 되었습니다.

- 2012.12.18 GPU 클럭 정보 수정.