아이패드 에어로 보는 애플의 AP 정책 변화.

지난 10월 22일 아이패드 에어와 미니2의 발표가 있었습니다.
아이패드 미니에 2048 x 1536 해상도의 디스플레이가 적용된 것도 새로운 점이지만 정말로 의미있는건
레티나급 해상도의 아이패드에 아이폰과 같은 AP가 적용되었다는 점입니다.
이는 아이폰과 레티나급 해상도(2048 x 1536)의 아이패드에 다른 AP가 들어갔던 것과는 다른 모습입니다.

 

(http://www.ifixit.com/Teardown/iPad+3+4G+Teardown/8277)
아이폰4S에 들어간 A5
아이패드 3세대에 들어간 A5X

이 둘의 큰 차이점은 GPU의 차이와 메모리 인터페이스의 차이입니다.
FHD는 넘는 고해상도를 감당하기위해 GPU는 강화되었다지만 그것이 아이패드를 위한 AP를 만든 결정적인 원인은 아닙니다.
가장 큰 차이점은 메모리 인터페이스가 듀얼채널(64bit)와 쿼드채널(128bit)로 두 배 차이가 난다는 점입니다.
A5X에 쿼드채널을 선택한 것은 듀얼채널로는 2048 x 1536 이라는 해상도를 감당하기위한 메모리 대역폭을
얻을 수 없었기때문입니다.

2048 x 1536 이라는 해상도에서 시스템을 원활히 구동하기위한 메모리 대역폭은 산술적으로 6.0GB/s 이고 현실적으로 그 두 배에 가까운 11GB/s 가 필요합니다.
최대 1066MHz인 LPDDR2를 사용하는 상황에서 듀얼채널(64bit)에서의 최대 대역폭은 8.5GB/s 로
요구대역폭에 턱없이 부족합니다.
이 문제를 해결하기위해 A5X에는 쿼드채널(128bit)이 적용되었고,
LPDDR2 800MHz로 12.8GB/s의 메모리 대역폭을 얻을 수 있었습니다.

(http://www.ifixit.com/Teardown/iPad+3+4G+Teardown/8277)

듀얼채널이라면 AP에 메모리를 PoP할 수 있지만, 쿼드채널에서는 불가능합니다.
그래서 A5X에는 메모리가 PoP되지 않고 따로 들어가게 됩니다.
AP에는 히트싱크가 덮여지고요.

 

(http://www.ifixit.com/Teardown/iPad+4+Wi-Fi+Teardown/11462)

(http://www.ifixit.com/Teardown/iPad+4+Wi-Fi+Teardown/11462)
이런 패턴은 A6, A6X에도 이어집니다.
아이폰5에 들어간 A6은 메모리 듀얼채널에 패키지는 PoP이고,
아이패드 4세대에 들어간 A6X는 메모리 쿼드채널에 패키지는 SCP였습니다.

하지만 이런 패턴은 아이폰5S와 아이패드 에어에서 깨졌습니다.

 

(http://www.ifixit.com/Teardown/Apple+A7+Teardown/17682)
(http://www.ifixit.com/Teardown/iPad+Air+Teardown/18907)
아이폰5S에 들어간 A7과 아이패드 에어에 들어간 A7는 메모리 패키지만 다를뿐 모든 사양이 동일합니다.
아이폰5S에는 메모리가 PoP으로 들어갔고, 아이패드 에어에는 따로 들어갔을뿐, 결정적인 차이였던
메모리 인터페이스도 모두 듀얼채널(64bit)입니다.

그렇다면 왜 이제와서 이런 방법이 가능해졌는가.
LPDDR3의 보급에 그 원인이 있습니다.
최대 1066MHz에 불과한 LPDDR2와는 달리 LPDDR3는 1600MHz부터 시작합니다.
앞서 언급한 11GB/s라는 메모리 대역폭을 듀얼채널만으로 얻을 수 있습니다. (1600MHz, 64bit = 12.8GB/s)
굳이 쿼드채널을 고집할 이유가 사라졌으며, 아이패드만을 위한 AP를 만들 이유도 없어졌습니다.

여기서 또 다른 의문이 듭니다.
그렇다면 무엇때문에 패키지를 다르게 했는가.
아이폰처럼 PoP하는 것이 보드 공간 측면에서 더 유리하지 않은가.
하는 것이지요.

단정할 수는 없지만 쓰로틀링 해소를 통해 아이폰과 아이패드 간의 성능격차를 만들기 위한 것이 아닌가 싶습니다.

아이패드 에어의 CPU 클럭은 알려진 것도 그렇고, 긱벤치3의 시스템 정보를 통해서도 알 수 있듯이
아이폰5S보다 0.1GHz 높은 1.4GHz입니다.

GL벤치마크의 결과를 보아서는 아이폰5S와 아이패드 에어의 GPU 클럭은 동일한 것으로 보입니다.
물론 이는 테스트 결과 중에서 최대값을 비교했기때문이고 실제로 대부분의 경우에서는 성능 차이가 발생하는 것으로 보입니다.
아난드텍에서의 GPU 테스트 결과를 보면 아이폰5S와 아이패드 에어는 유의미한 수준의 성능 차이를 보이고 있기때문입니다.
쓰로틀링을 의심할 수 밖에 없고 아난드텍의 CPU 쓰로틀링 테스트를 보면 더욱더 그렇습니다.
아난드텍의 쓰로틀링 테스트를 보면, 아이폰5S는 아이패드 에어에 비해 클럭이 크게 떨어지는 모습을 보입니다. 

(http://www.anandtech.com/show/7460/apple-ipad-air-review/3)
이런 정황을 종합해봤을 때, 아이폰5S와 아이패드 에어 사이에는 실성능에서 분명한 차이를 보일 것이고
그 원인 중의 하나가 패키지의 차이일 것으로 봅니다.
클럭 셋팅의 차이가 있다하더라도 말입니다.
PoP과 달리 AP 상부의 메모리가 제거되면서 메모리 발열의 영향이 사라졌고,
히트싱크가 붙어서 방열에 도움을 주는 것으로 추측됩니다.


아이폰과 아이패드에 동일한 AP가 들어가기 시작했는데 이러한 애플의 AP 정책은 한동안 이어질 가능성이 높습니다.
우선 애플이 한동안은 이 이상 해상도를 올릴 가능성이 적기때문입니다.
현재로도 수시로 고해상도 패널의 수급에 곤란을 겪고 있는 상황에서 그보다 고해상도의 제품을 내는건
무리가 있을겁니다.

한동안은 그렇겠지만 언젠가는 해상도가 올라갈 것이고 LPDDR3 듀얼채널로는 감당할 수 없는 수준이 될겁니다.
그 때 LPDDR3 쿼드채널을 선택할지, LPDDR4 듀얼채널 혹은 WideIO를 선택할지는 그 때의 메모리 시장상황에 따라 달라질듯 합니다.
소비자의 요구와 관계없이 당대에 가장 (애플입장에서) 단가가 좋은 종류와 용량의 메모리를 쓰는게 애플의 성향이니까요.


- 요약.
애플이 아이패드 에어에 아이폰5S와 같은 AP를 넣었음.
LPDDR2를 쓰던 때와 달리 LPDDR3 듀얼채널로 레티나급 해상도가 요구하는 메모리 대역폭을 얻을 수 있기때문.
다만 패키지의 차이로 인해 동일 AP임에도 아이폰5S와 아이패드 에어의 실성능은 차이가 있을듯.
이런 아이폰과 아이패드의 AP 공유는 한동안 지속될듯.


- 2013.11.14.
아이패드 미니 레티나의 분해입니다.

(http://www.ifixit.com/Teardown/iPad+Mini+Retina+Display+Teardown/19374)
메모리 패키지는 아이폰5S와 같은 PoP입니다.
아무래도 제품 크기 차이로 인해 보드크기도 차이가 있으니 그로 인한 공간문제가 가장 큰 원인인듯 합니다.
아이패드와 아이패드 미니 사이의 성능 격차를 위한 것이라든지, 아이패드 에어 대비 17% 적은 배터리로 사용시간을 확보하기위해 쓰로틀링을 이용하려는 것이든지, 하는 식의 가능성도 제시할 수 있을듯 합니다.