인텔 베이트레일(Bay Trail) 그래픽 성능 추정과 실제. (update 14.03.01)

인텔의 차기 아톰 라인업 제품인 베이트레일의 정보를 종합해서 현재까지 드러난 베이트레일의 그래픽 사양과 성능을 추정해보겠습니다.

현재 나온 정보로는 크게 4가지입니다.
Bay Trail-T, M, D, Merrifield

베이트레일 D/M는 리테일 보드나 넷탑, 넷북 정도로 나올 것이고,
베이트레일-T는 윈도우 태블릿으로 나올듯 합니다.
안드로이드 태블릿/스마트폰은 Merrifield 플랫폼이 적용되겠지요.

현 세대인 시더트레일과 비교.

현 세대인 클로버트레일과 비교.

보면 알 수 있듯이 베이트레일 GPU는 인텔의 7세대 그래픽 코어입니다.
인텔 내장 그래픽 중에서 7세대는 아이비브릿지부터입니다.
클로버트레일의 3배 이상의 성능이라고 합니다.
이는 뒤에 가서 확인해보지요.

많이 바뀌긴 했지만 유출되었던 자료에 따르면 4개의 그래픽 유닛으로 구성되어있습니다.
인텔이 표기하는 방식으로 하면 4EU 라고 볼 수 있습니다.
추가적인 언급이 없는 것으로 보아 베이트레일의 공통 사양이라고 봐도 무방할듯 합니다.
실제 현 세대 아톰 중에서 윈도우 지원 아톰의 GPU는 클럭만 다를뿐 기본적으로 같습니다.
(덕분에 성능은 대단히 낮지요.)

7세대 인텔 그래픽은 대표적으로 HD4000 (16EU) 이 존재하고 벤치마크 결과도 많기때문에
이를 토대로 4EU의 성능을 추측하는건 어렵지 않을 겁니다.

자료를 보면 4EU, 400~700MHz의 클럭 분포를 보입니다.
성능을 추측하는데 문제는 없지만 저 사양이 베이트레일 중 어떤 라인업에 해당하느냐가 문제입니다.
위에도 나와있듯이 패키지 타입 3 입니다.
이를 근거로 시작해보지요.

패키지 타입 3, 4 가 있는데, 타입3 는 임베디드 프로세서, 넷탑/넷북용 프로세서입니다.
임베디드 프로세서는 주로 산업용으로 리테일에서 구경하기 힘들고,
넷탑/넷북용 프로세서는 일반적인 시장에서 가장 쉽게 접할 수 있는 아톰입니다.
타입4는 라인업상 현재의 태블릿, 스마트폰 등에 들어가는 아톰에 해당합니다.

즉, 타입3은 베이트레일-D/M에 해당하며 타입4는 좁게는 베이트레일-T, 넓게는 메리필드까지 포함하는
라인업에 해당합니다.

여기서 과거 자료를 다시 한 번 보겠습니다.
타입4는 LPDDR을 지원하며, 패키지 사이즈로 PoP이 가능한 수준입니다.
VGA를 통한 화면 출력도 지원하지 않고 기가비트 이더넷도 미지원입니다.
앞서 추측했던 타입4의 라인업에 들어맞는 제한적인 지원 수준입니다.

상세한 부분까지 완벽하지 일치하지 않지만 대략적인 제품 컨셉이 들어맞는 것으로 보아
앞서 추측한 타입과 라인업의 연결이 맞다고 볼 수 있습니다.

이어서 보면, 베이트레일 라인업에 대한 내용입니다.
여기서 밸리뷰-I 라고 표기된 라인업의 사양과 위에서 언급한 SKU 라인업의 사양이 일치합니다.
(클럭, 코어 수)
중앙에 밸리뷰-D/M 이 존재하는데 이것이 베이트레일-D/M이라고 볼 수 밖에 없습니다.
타입3에 해당하는 라인업을 고려하면 결국 밸리뷰-I는 임베디드 프로세서에 해당합니다.

결국 베이트레일의 그래픽 성능을 예측하는 것이 의미가 있기위해서는 위에 나온 GPU 사양이
임베디드 프로세서에도 똑같이 적용되어야합니다.
즉, 임베디드 프로세서와 리테일용 프로세서의 GPU 사양이 같은가가 관건입니다.

45nm 아톰의 경우, E 라인업과 기타 라인업의 GPU가 클럭 차이를 제외하고는 동일했고,
E 라인업이 없었던 32nm 아톰에서도 이러한 일관성은 유지되었습니다.
(안드로이드 지원 아톰은 예외적인 경우입니다.)
이러한 전례로 보아 임베디드 프로세서의 GPU도 동일한 4EU 구성을 갖는다고 해석하는데 무리가 없습니다.
클럭 또한 같은 것으로 추측됩니다.

이러한 배경 아래에서 베이트레일의 그래픽 성능을 계산해보겠습니다.

계산해야 할 사양은 4가지입니다.
4EU 400MHz
4EU 533MHz
4EU 667MHz
4EU 700MHz

벤치마크 프로그램은 GFX Benchmark를 사용하겠습니다.
DXBenchmark 2.7 T-Rex HD offscreen 기준으로 HD4000 (16EU, 1250MHz)의 결과가 59.1 fps 입니다.
사양과 클럭에 성능이 비례한다고 가정하고 계산하면 베이트레일 그래픽 성능 추정치는 다음과 같습니다.
(선형적인 분석은 항상 오류의 가능성이 있습니다.)

현 세대(Z2760)에 비하면 장족의 발전이고, SGX545 400MHz의 3배 이상의 성능(3.8배 정도)이 실제 나옵니다만 절대적으로 좋다고 말하기 어렵습니다.
현 세대의 안드로이드 지원 아톰(클로버트레일+, Z2560)과 비슷한 수준이니까요.
클로버트레일+와 메리필드 사이에 존재해야 할 성능 격차,
현 세대에서 클로버트레일+와 그 외 아톰 사이에 존재하는 성능 차이 등을 생각하면
메리필드에서 인텔 그래픽 코어가 사용될 가능성은 없어보입니다.


- 정리.
1. 베이트레일 GPU는 인텔 7세대 그래픽스 4EU 400~700MHz
2. 클로버트레일(SGX545 400MHz) 대비 4배 가까운(3.8배 정도) 성능으로 추정.
   (클로버트레일+ 와 비슷한 수준.)
3. 아톰 라인업간의 성능 관계로 보아 메리필드에 인텔 그래픽스가 쓰일 가능성은 매우 낮을 것으로 추측.

- 2013.07.27.
베이트레일 라인업이라고 올라온 내용입니다.

아톰 아키텍처를 셀러론과 펜티엄까지 확대 적용한다고 하는 얘기가 있었는데 위 표에는 그런 내용이 나타납니다.
GPU 클럭은 400~792MHz로 기존에 알려진 클럭과 비교하면 최대 클럭이 크게 올랐습니다.
792MHz면 GFX벤치마크 2.7 1080p offscreen 기준에서 산술적으로 9.4 fps 정도 나오네요.
Geekbench 결과에서 베이트레일(혹은 메리필드?)로 추정되는 결과를 보면 CPU 클럭이 1.46GHz로 나오는데 위 표에서도 그 수치가 나옵니다.
(http://browser.primatelabs.com/geekbench2/2068301)
어쩌면 믿을만한 내용일지도.


- 2013.11.25 실제 테스트 결과 추가.

(http://www.anandtech.com/show/7314/intel-baytrail-preview-intel-atom-z3770-tested/3)
실제 테스트 결과입니다.
GLBenchmark 2.7 T-Rex HD Offscreen 에서 16 fps
Adreno320과 비슷한 수준입니다.

예상이 완전히 틀렸네요.
사양에 대한 분석과 예측이 빗나가서 그렇습니다.

HD4000 16EU 1250MHz
Fill Rate : 6645 MTexels/s
Triangles Rate : 412 MTri/s
59.1 fps
(http://gfxbench.com/device.jsp?benchmark=gfx27&D=Lenovo+ThinkPad+T430s+2356JY4&testgroup=lowlevel)

베이트레일 4EU 667MHz
Fill Rate : 1165.6 MTexels/s
Triangles Rate : 80 MTri/s
16.3 fps
이 결과는 안드로이드에서의 결과지만 윈도우즈8 에서의 결과도 비슷합니다.
(http://gfxbench.com/device.jsp?benchmark=gfx27&D=Asus+T100TA+Transformer+Book&testgroup=lowlevel)
(http://www.anandtech.com/show/7314/intel-baytrail-preview-intel-atom-z3770-tested/3)

HD4000과 비교하면 동클럭에서 필레이트와 트라이앵글 모두 1/3 수준입니다.
HD4000의 경우 클럭이 1250MHz라면 텍스처 유닛 성능은 5.3 Texels/cycle 정도입니다.
인텔 내장 그래픽의 텍셀 성능 테스트 결과를 보면 이론치의 85~90% 정도인데 이를 반영하면
6 Texels/cycle로 보입니다. (정수배로 떨어져야하니까......)
그런데 실제 사양은 8 Texels/cycle (2 Texture unit, Texture unit 당 4 Texels/cycle)로 알려져 있습니다.
테스트에 뭔가 문제가 있는듯 합니다.
베이트레일은 결과를 보면 4 Texels/cycle (1 Texture unit, Texture unit 당 4 Texels/cycle)인듯 합니다. HD4000의 절반이지요.

실제 그래픽 성능을 내는 유닛은 HD4000 대비 1/2로 줄었는데 연산유닛이 1/4로 줄어든데 초점을 맞추는
실수를 했습니다.

달라진 변수를 근거로 다시 계산해보면 베이트레일 4EU 667MHz는 15.8 fps가 나옵니다.
테스트 결과와 어느정도 들어맞는 값입니다.
이 결과는 최근에 나온 HD4600, HD5000, Iris Pro 5100/5200의 테스트 결과와도 어느정도 비슷한 비례관계를 보입니다.
오차가 있는건 테스트 건수가 많지 않기때문이 아닌가 싶습니다만 실제 완전히 비례하지 않을 가능성도 있겠지요.
실제 테스트 결과와 50% 정도 차이가 납니다.
HD3000과 비교해도 비슷한 성능 관계를 보이는걸 봐서는 베이트레일의 GPU와 샌디브릿지, 아이비브릿지의 GPU 사이에는 스펙대비 50% 향상된 성능을 보이게 만든 무언가가 있는듯 합니다.

- 2013.12.08 텍셀 성능 관련 부분 수정.

- 2014.03.01 성능 결과 추가.
셀러론 J1850의 테스트 결과입니다.
(링크 : http://gfxbench.com/device.jsp?benchmark=gfx30&os=Android&api=gl&D=Acer+AA3-600&testgroup=overall)
실버몬트 쿼드코어 2.0GHz (터보부스트 없음.)

Gen7 Intel HD Graphics 4EU, 688MHz (터보부스트 792MHz)

GFX벤치마크라면 CPU 로드가 적으니 GPU 클럭은 터보부스트 클럭으로 동작했을겁니다.
(CPU는 로드 코어 수에 따라 클럭이 변하고, GPU는 CPU를 포함한 SoC 전체 소비전력 상황에 따라 클럭이 변합니다. CPU 로드가 낮으면 그만큼 GPU에 전력이 추가될 여유가 생깁니다.)
텍셀 필레이트 결과는 2764 Mtex/s로 4TMU인걸 고려하면 산술적으로 클럭이 692MHz로 나옵니다.
일단 688MHz는 아니라는거고 최소한 테스트 도중 클럭이 688~792MHz 사이에서 변동이 있었단 얘기가 되고, 792MHz로 동작했을 가능성이 높습니다.

GFXBench 3.0 T-Rex offscreen 19.2 fps 입니다.
이전에 (위에서) 했던 추정처럼 HD4000 결과와 사양을 토대로 792MHz 에서의 결과를 계산해보면 18.7 fps 입니다.
실제 테스트 결과와 잘 들어맞지요.
GFX벤치 결과는 GPU 터보부스트 클럭에서의 결과라고 생각해도 괜찮을듯 합니다.