삼성 엑시노스 5420 (Exynos 5420)

엑시노스 5420이 발표되었습니다.
간략히 사양을 보겠습니다.

- Exynos 5420
CPU : Cortex-A15 1.8GHz 쿼드코어 + Cortex-A7 1.3GHz 쿼드코어.
GPU : Mali-T628 MP6
RAM : LPDDR3e 듀얼채널 (14.9GB/s)

디스플레이 : WQXGA (2560 x 1600) wuth MIC
삼성 28nm HKMG 공정.

예전에 쓴 예상 글에서 GPU는 보기좋게 틀렸습니다.
(엑시노스 5420 사양. (Exynos5420 spec))
최근 한달 가까이 바쁜데다가 이렇게 틀려버리니 글 쓸 의욕이 사라져버릴 지경.
멘붕했다가도 시간 좀 지나고 자고일어나면 멀쩡해지는 특성이 있는지라 나름 회복해서 지금 이렇게 글을 쓰고 있습니다.
틀리면 틀리는거고 맞으면 맞는거지요.

패키지가 제법 크기가 커보이는데 다이도 이전에 비해 커지지 않았을까 추측.


- CPU : Cortex-A15 1.8GHz 쿼드코어 + Cortex-A7 1.3GHz 쿼드코어.
엑시노스 5410이 Cortex-A15 1.6GHz 쿼드코어 + Cortex-A7 1.2GHz 쿼드코어 였습니다.
클럭이 약간씩 올라갔지요.
삼성에서는 20% 성능 향상이고 합니다.
A15 클럭이 12.5% 향상, A7 클럭이 8% 향상입니다.
20%와 맞지 않지요.
효율이 높아져서 실성능이 올라갔나봅니다.

Cortex-A15도 리비전이 계속 이루어지고 있습니다.
ARM 사이트 정보에서는 r4p0 까지 있네요.
(http://infocenter.arm.com/help/index.jsp?topic=/com.arm.doc.subset.cortexa.cortexa15/index.html)
리비전이 되면서 성능이나 소비전력도 개선되고 있는 모양입니다.
그 덕에 T628 같은 고사양 GPU가 들어갈 수 있었을지도 모르겠습니다.

예상 글에서는 언급한 CPU 사양 추정은 대략 들어맞았네요.
(엑시노스 5420 사양. (Exynos5420 spec))
이번에야말로 CPU 마이그레이션이 적용될런지......
사견을 말씀드리자면 저는 갤럭시S4에서 CPU 마이그레이션 지원이 어려울 것이라고 보고 있습니다.
주변 상황을 보면 엑시노스5410에서 CPU 마이그레이션 지원이 충분히 가능한데도 갤럭시S4에서 그렇지 않은걸 놓고 이런 식으로 추측하고 있습니다.
(물음표가 달린건 개연성을 위해 넣은 추측.)

1. 엑시노스5410 사양 자체는 CPU 마이그레이션 지원에 문제가 없음.
2. 그런데 설계가 복잡?
3. 수율이 안 나옴.
4. 설계쪽에서 최적화시켜보려했지만 시간 내에 못 함?
5. 그냥 공정쪽에 넘겨버림?
6. 당연히 수율이 안 나오고 물량 부족.
7. 물량확보를 위해 CPU 마이그레이션 관련 부분이 정상작동하지 않는 것까지 쓰기로 결정.
(각종 매체에서 말하면 하드웨어 문제라는게 이걸지도......)
8. CPU 마이그레이션 포기하고 클러스터 마이그레이션으로 대체.

이런 가정 하에서 보면 갤럭시S4에서 CPU 마이그레이션 지원을 기대하기는 힘들겁니다.
엑시노스 5420은 그런 부분들을 해결했을 가능성이 높고요.
애초에 동일 공정에서 몇 달만에 신제품이 나왔다는건 5410에 무언간 문제가 있었다고 해석하기에 충분한 정황일수도 있습니다.


- GPU : Mali-T628 MP6
전에는 T628 의 끝자리 수가 코어 수를 표현한다고 생각했는데 알고보니 최대 지원 코어 개수더군요.
T628이면 1~8코어 구성이 가능한거지요.
엑시노스 5420은 6코어 구성입니다.

엑시노스5410 대비 2.3배의 그래픽 성능이라고 합니다.
GL벤치마크 2.7 기준이라면 29.0 fps가 나오는 수준입니다.
Mali-T604 533MHz가 14.0 fps인데 Mali-T628 MP6 으로 29.0 fps가 나오려면 산술적으로 740MHz 입니다.

Mali-T62x 를 소개할 때 성능 50% 향상, 클럭 27% 향상이라고 했습니다.
그렇다면 동스펙에서 효율은 18% 정도 향상되었다고 계산할 수 있습니다.
이런 효율 향상을 고려하면 클럭은 624MHz 정도.

단순하게 23% + 27% = 50% 로 표기한 것이라면 효율 향상은 23%
이런 기준이라면 클럭은 600MHz

533MHz에서 27% 높은 클럭은 677MHz

개인적으로 600MHz가 딱 맞아떨어지는게 괜찮아보이지만 그보다 높을 가능성도 있어보입니다.
제일 낮은 값인 600MHz 기준으로보면 연산성능은 122.4 GFLOPS


- RAM : LPDDR3e 듀얼채널 (14.9GB/s)
LPDDR3E 사양은 최대 17.1GB/s까지입니다. (2133MHz, Mbps도 맞고...)
14.9GB/s는 1866MHz
현재 최대치가 1600MHz
1866MHz LPDDR3 양산이 가능한가 봅니다.


- 디스플레이 : WQXGA (2560 x 1600) wuth MIC
사양을 봤을 때 소비전력이 상당할 가능성이 높습니다.
그런 점들도 고려했을 때, 처음 탑재되는 제품은 신형 넥서스 태블릿일 가능성이 높겠지요.

MIC(Multiple Image Compression)이란 데이터 압축기술이 적용되었다고 합니다.
메모리와 데이터를 주고받을 때 소비전력이 높아지는데 데이터 압축기술을 통해 소비전력 절감을 꾀하고 있습니다.
아무래도 이 기술은 OpenGL ES 3.0 (ASTC 라든지......)과 관계가 있어보이는데 얼마나 효과가 있을지는 나와봐야 알 수 있을듯.


- 삼성 28nm HKMG 공정.
여기서는 삼성 로직 공정에 대한 얘기를 좀 하겠습니다..

최근 삼성이 2015년 애플에 14nm칩을 공급하기로 계약했다는 내용이 나왔습니다.
시간적으로 2013년 4분기 말~2014년 1분기 초에는 14nm 공정개발이 끝난다는 얘기가 됩니다.
삼성과 같은 Common Platfom인 글로벌파운드리의 로드맵에서 추측보면 2011년 초에 28nm LPP, 2012년 초에 28nm LPH 개발이 되었습니다.
(http://pc.watch.impress.co.jp/docs/column/kaigai/20130206_586595.html)
시간 상 2013년 초에 20nm 공정개발이 끝났다는 추론이 가능합니다.
실제 20nm 공정 제품이 양산되는건 2014년 초가 아닐까 추측.

공정은 크게 세 부분.
FEOL(Front End Of Line), BEOL(Back End Of Line), MOL(Middle OF LINE)
FEOL는 트랜지스터 주위이고 BEOL는 그 위의 메탈층과 배선층입니다.
그 사이에 있는게 MOL

삼성을 비롯한 Common Platform의 14nm 공정 구조는 다음과 같습니다.
FEOL은 14nm 핀펫(FinFET)
MOL, BEOL은 20nm 공정을 그대로 사용합니다.
(TSMC의 16nm 공정도 기본적으로 이런 방식입니다.)

BEOL이 20nm인 덕에 사이즈는 20nm와 큰 차이가 없습니다.
그래서 20nm -> 14nm 라면 50%가 줄어들어야하지만 삼성 공정은 7~15% 정도만 줄어든다고 합니다.
(저 정도라도 줄어드는게 어디......)
크기는 20nm급인데 전류특성은 14nm급인, 묘하다면 묘한 구성인겁니다.
(20nm 대비 스위칭 스피드 46% 향상.)

왜 이런 구성을 선택했느냐.
생산성과 단가때문일 가능성이 높습니다.
에칭에서 멀티패터닝 횟수를 최대한 줄이겠다는거지요.
EUV Lithography 장비의 양산적용이 지연되는 상황에서 어쩔 수 없는 선택.