AMD는 2020년까지 자사 APU제품의 전력 효율성을 25배 향상시키겠다는 목표를 오늘 발표했다. AMD의 최고 기술 경영자(CTO) 마크 페이퍼마스터(Mark Papermaster)는 대련에서 열린 중국 국제 소프트웨어 및 서비스 박람회(China International Software and Service Fair: CISIS) 기조연설을 통해 이러한 전력 효율성 개선에 관한 구체적인 혁신 개발 계획을 공개했다.

이번 ‘25X20’ 계획은, AMD가 지난 6년간(2008년부터 2014년까지) 자사 제품들의 통상 전력 효율성을 10배 이상 향상시켜온 것에 비하면 크게 증가한 목표다.

전세계 30억대의 개인용 컴퓨터가 연간 전체 전력 소비에서 차지하는 비율은 1퍼센트 이상이며, 3천만대의 컴퓨터 서버가 1.5퍼센트의 전력을 소비하고 있다. 이는 연간 비용으로 환산하면 140억 ~ 180억 달러에 달하는 수준이며, 향후 인터넷 사용과 모바일 기기, 클라우드 기반의 비디오 및 오디오 콘텐츠의 증가로 인해 전력 소비량은 더욱 증가할 전망이다.

AMD의 CTO인 마크 페이퍼마스터는 “전력 효율성 향상을 위한 끊임없는 노력과 함께 차별화된 저전력 제품을 개발하는 것이 우리 사업 전략의 핵심이다”며, “APU 아키텍처 개선과 지능형 전원 관리 기술을 통해, AMD는 향후 몇 년간 전력 효율성이 대폭 향상된 프로세서를 선보일 계획이다. 2020년까지 프로세서의 전력 효율성을 25배 향상시키기 위한 구체적인 목표를 설정한 것은, 곧 이를 달성하기 위한 우리의 노력과 자신감을 보여주는 척도이다.”라고 밝혔다.

스탠포드 대학교(Stanford University) 슈타이어-테일러 에너지 정책 및 재정 센터(Steyer-Taylor Center for Energy Policy and Finance)의 연구원인 조나단 쿠미(Jonathan Koomey)는 “IT 분야에서 전력 효율성은 컴퓨터가 등장한 이후 빠른 속도로 개선되어 가고 있으며, 반도체 기술 혁신을 통해 더 높은 효율성을 달성할 수 있는 새로운 가능성이 열리고 있다.”라며, “AMD는 모바일 프로세서의 전력 효율성을 꾸준히 개선해 온 결과, 지난 6년 동안 통상 전력 효율성을 10배 이상 향상시켰다. 이러한 AMD의 노력은 모바일 기기의 실질적인 배터리 수명과 성능을 개선하여 소비자들에게 보다 많은 혜택을 제공할 것이다. 또한, 앞서 밝힌 바와 같이 AMD는 향후 6년 내에 모바일 기기의 통상 전력 효율성을 25배 향상시킨다는 계획을 밝혔으며, 이는 현재까지의 최대 출력시 전력 효율성 개선 속도에 비해 대단히 높은 수준이다. 성능 향상이라는 이점뿐만 아니라, 배터리 수명을 연장하고, 더욱 적은 원료를 사용하는 기기를 개발하며, 컴퓨팅 기기의 증가가 미치는 충격을 최소화할 수 있게 될 것이다.”라고 밝혔다.

무어의 법칙에 따르면 트랜지스터의 성능은 약 2년마다 두 배로 증가한다. 조나단 쿠미 박사의 연구 결과에 따르면, 프로세서의 전력 효율성 또한 무어의 법칙이 예측한 증가율과 비슷한 속도로 개선되고 있다. 하지만 AMD는 지능형 전원 관리 및 APU 아키텍처 개선, 더불어 반도체 공정 기술 및 전력 소비 개선에 초점을 맞추고, 이를 통해 향후 6년간(2014년부터 2020년) 과거 증가율보다 최소 70% 상회하는 성장을 이끌어낼 계획이다.

앞선 전력 효율성을 구현하기 위한 아키텍처
연산 능력의 향상과 마찬가지로 전력 효율성의 개선은 개별 트랜지스터의 크기를 축소하는 새로운 반도체 공정 기술과 연관이 있다. AMD는 자사의 전력 효율적 설계 전략의 3가지 핵심 사항을 성공적으로 실행함으로써 2020년까지 공정 기술을 전환하고, 이를 통해 기존의 수준을 능가하는 전력 효율성 개선을 달성할 수 있으리라 기대하고 있다.

• 이기종 연산 및 전력 최적화: AMD는 HSA 아키텍쳐를 통해 CPU와 GPU 연산 코어 및 DSP(Digital Signal Processors)와 비디오 엔코더 등 특수한 목적을 가진 가속장치를 결합하여 하나의 칩인 APU로 구현했다. AMD의 이러한 혁신은 개별 칩 사이의 연결을 제거하여 전력소비를 줄이고, CPU와 GPU를 동등한 수준으로 인식하여 연산 주기를 감소시키며, 각 연산 작업을 가장 적합한 장치로 매끄럽게 전환시킬 수 있도록 한다. 결과적으로 일반 기업용 애플리케이션뿐만 아니라 최근 각광받고 있는 사용자 인터페이스, 이미지 및 음성 인식과 같은 시각화 및 상호작용을 위한 작업을 처리하는데 있어 전력 효율성과 성능이 대폭 향상되었다. AMD는 임베디드, 서버 및 클라이언트 기기 시장에 HSA 아키텍쳐를 탑재한 APU 제품, 차세대 게임 콘솔에는 세미 커스텀 APU를 공급하고 있다.

• 지능형 실시간 전원 관리: 대부분의 연산 과정은 유휴 시간이 있는 것이 특징이다. 이를테면 버튼, 혹은 터치를 통한 입력 시간, 화면에 표시된 콘텐츠를 확인하는 시간 등이 바로 그것이다. 따라서, 작업을 최대한 빨리 수행하고 유휴 상태로 복귀하는 것, 그리고 유휴 상태에서 전력 소비를 최소화하는 것이 전원 관리에서 매우 중요한 요소이다. 웹 브라우징, 기업용 문서 작업 및 이미지 편집 등과 같은 대부분의 사용자 중심의 작업에서는 빠른 유휴 상태 복귀를 통한 이점을 얻을 수 있다. 최신의 AMD APU는 실시간으로 작업량과 애플리케이션을 분석하고 클럭 속도를 유동적으로 조정함을써 최적의 작업 처리율을 구현한다. 동일한 방법으로 AMD는 플랫폼 인식 전원 관리를 제공하며, 프로세서는 오버클럭을 통해 빠르게 작업을 처리하고, 완료 후에는 저전력 유휴 모드로 복귀한다.

• 전력 효율성에 위한 미래 혁신: 효율성 개선은 다년간의 기술 개발 필요로 한다. AMD는 수년 전부터 전력 효율성 개선의 필요성을 인지, 강력한 기능을 개발하기 위한 연구에 투자하고 있다. 한걸음 나아가 프레임 간의 파워 게이팅, 개별적으로 조정 가능한 전압, 전압 섬, 시스템 구성 요소 통합, 그리고 아직 개발 단계에 있는 여타 차별화된 기술을 통해 전력 효율성 개선을 더욱 앞당기고 있다.

산업계 분석 전문 회사인 티리아스 리서치(TIRIAS Research)는 2020 년까지 전력 효율을 25 배 개선하기 위한 목표가 달성 가능한지 측정하고자, AMD의 방법론을 검토 및 분석한 백서를 공개했다.

티리아스 리서치의 애널리스트인 케빈 크루웰(Kevin Krewell)은 “전력 효율성이 높은 프로세서 개발하기 위한 목표는, 결국 같거나 적은 전력에서도 기존의 세대보다 더 나은 성능을 구현하는 기술에 있다.”라며, “모바일 컴퓨팅 프로세서의 전력 효율성을 빠르게 개선하고자 하는 AMD의 계획은 매우 인상적이다. 우리는 AMD가 본 계획은 달성할 수 있으리라 확신하고 있다. 이는 부분적으로 프로세서 자체의 발달로 인한 향상일 수 있으나, 주로 AMD의 유휴 전력 최소화, HSA 아키텍쳐 및 지능형 전원 관리 기술을 통해 달성될 것이다. AMD는 이러한 전략을 통해 컴퓨팅 업계에서의 리더십을 보여줌은 물론, 에너지 효율적인 미래를 위한 혁신을 실현하고 있다.”라고 밝혔다.