반도체 프로세서를 만들면서 절대적인 성능을 올리려면 어떻게 해야 할까요?

고려해야할 상황은 많지만 일단 절대적인 성능은 트랜지스터의 갯수와 그 성능은 비례할겁니다.

 

하지만 칩셋의 크기는 한정되어 있고 그 안에서 좋은 성능을 내려면

트랜지스터를 넣을 수 있는 공정을 미세화하거나

혹은 설계를 잘해서 같은 공정에서도 효율을 더 좋게 만드는 방법들이 있습니다.

 

 

 

이제 퀄컴의 스냅드래곤865 시리즈를 봅시다.

 

스냅810의 불타는 시절을 지나고 나니 퀄컴은 스냅865까지 매우 행복한 시간을 보냈고

비록 애플의 A칩에 비해 부족한 성능을 보였으나 낮은 발열과 높은 안정성 등으로

안드로이드 플래그십 사용자들은 발열에 대한 걱정을 거의 하지 않았습니다.

 

애플의 A칩은 아직 한참 위에 있지만 그래도 몇년 뒤에는 어느정도 따라잡지 않을까?

하는 행복회로도 돌리고 있었습니다.

 

 

 

그리고 여기 ARM의 빅코어인 X코어가 등장합니다.

 

 

 

동시에 삼성 파운드리도 같이 나오죠,

 

세계 최대규모의 파운드리 업체인 TSMC를 대신해 삼성 파운드리를 선택한 퀄컴

그리고 ARM의 방향성이 잘못된 X코어가 결합해

스냅드래곤 888 시리즈와

엑시노스 2100 시리즈는 매우 절망적인 상황에 직면합니다.

 

 

 

프로세서의 온도가 40도 이상으로 올라갈 일이 거의 없던 전세대 AP 대비

사실상 거의 느껴지기 힘든 성능향상에 비해

과도하게 느껴지는 발열은 갤럭시 S21 시리즈인 디바이스 뿐만 아니라

그 사용자들까지 불타게 만들었습니다.

 

 

 

 

이렇게까지 온도가 올라갈거란 생각을 하지 못한채 만든

커널과 안드로이드 시스템은 발열상황에서 기기를 보호하기 위해 앱들을 강제종료 시키고

"주인아 너 서마터폰 중독이다 중독" 물리치료를 실시하게 됩니다.

 

 

 

팬이 내장되어 있거나, 펠티어 쿨러를 사용하는 경우가 아닌

오직 기기 발열을 외부로 방출하는 형식의 패시브 쿨링만을 사용하는 스마트폰에서

발열은 어떻게 줄일 수 있을까요?

 

프로세서의 동작 클럭을 낮춰 발열 자체를 낮추는 쓰로틀링이 가장 유효한 방법이겠죠,

 

동작 클럭을 높이면 더 많은 전력을 소모하고, 많은 전력을 소모하면 발열이 증가하니

반대로 동작 클럭을 낮춰 전력 소모를 낮추면 발열이 감소합니다.

 

 

 

 

 

갤럭시 S21 시리즈는 이런 상황에서 눈에 띄는 성능향상을 내기 위해

쓰로틀링의 기준이 되는 온도 자체를 높게 잡았습니다.

 

결과적으로 45도가 넘는 프로세서 온도는 전면 디스플레이와 후면 AP 부분으로 퍼지면서 발열에 대한 심각함을 알렸죠,

 

 

 

갤럭시 S22 시리즈를 만들면서 여전히 ARM X코어와 삼성 파운드리의 문제점을 그대로 유지한 채

S21 시리즈에서 사용자들에게 가장 심각한 문제로 이어졌던 발열 문제에 대해 삼성은 어떻게 했을까요?

 

 

 

 

바로 적극적인 쓰로틀링 정책을 이용해 발열이 발생하면 동작 클럭을 급격히 낮춰 발열이 나오지 않게 억제,

섭씨 42도를 한계온도로 설정하는 방법을 사용했습니다.

이는 GOS이슈가 대규모화 된 이후 삼성 내부 공지를 통한 발열제어 온도 기준치 42도와 일치합니다.

 

 

 

 

이런 적극적인 쓰로틀링 정책은 발열제어에는 큰 도움을 주지만

반대로 벤치마크 테스트에서의 안정성과 절대적인 성능에서는 칩셋이 가지는 힘을 제한하는 것 처럼 보입니다.

 

 

그럼 벤치마크 테스트의 안정성을 위해 커널과 안드로이드 시스템 상에서 쓰로틀링을 최대한 느슨하게 잡으면

퀄컴의 최신 AP 스냅드래곤 8gen1 은 어느정도의 힘을 보여줄 수 있을까요?

 

 

ZTE의 스냅드래곤 8gen1 탑재 게이밍폰인 nubia red magic 7 시리즈는

칩셋 부분에 최대 10,000RPM 으로 회전하는 액티브 팬을 넣고

전면에도 압도적인 크기의 베이퍼챔버, 심지어 후면에도 무선충전 모듈 대신 대형 베이퍼챔버를 달았습니다.

 

설명만 들어보면 정말 발열억제에 성공할 것 같은 느낌이 들죠?

정말로 그럴까요?

 

 

 

레드매직 7 일반 모델은 3Dmark 와일드라이프 익스트림 안정성 89.5%

프로 모델은 93.7% 라는 놀라운 테스트 결과를 보여주고 있습니다.

 

"갤럭시는 50% 내외인데 90% 넘은거면 진짜 발열제어 성공한거 아닌가?"

 

 

 

물론 칩셋온도가 53~55도를 넘겼죠

발열제어를 성공한게 아닙니다, 발열제어를 하지 않은거죠.

 

물론 이 기기가 극단적으로 쓰로틀링을 걸지 않는 모습을 보여주고 있지만

스트레스 테스트 결과가 좋은 다른 중국계 스마트폰의 대부분이

쓰로틀링 온도 자체를 높게 잡는 경향이 있습니다.

 

그 온도가 사용자에게 어떤 느낌으로 다가올지에 대해서는 전혀 생각하지 않은 채

같은 칩셋을 사용하면서 제한이 되는 온도의 기준점이 높으면 당연히 성능이 더 좋게 나오는 것 처럼 보이죠.

 

 

우리가 흔히 스마트폰의 발열을 "겨울철 손난로가 필요없겠네" 라고 말하곤 하는데요

53~54도면 실제로 최근 판매중인 USB충전식 손난로의 최대온도와 비슷합니다.

 

 

 

물론 사용자들에게도 "선택의 권리" 는 필요합니다.

 

삼성은 S21 당시 45~46도 정도의 프로세서 온도라면 괜찮겠지 라고 생각했고

사용자는 발열이슈를 심각하게 제기했습니다.

당장 마니악 유저들이 많은 미코의 유저들도 날씨가 따뜻해짐에 따라 S21 의 발열을 걱정하고 있죠,

 

그래서 S22 는 42도로 온도를 제한했습니다.

 

 

 

 

 

사용자에게 선택할 권리조차 주지 않은 GOS와 함께 말입니다.

 

"30도의 온도에서는 100의 성능을 내지만 100의 성능을 지속적으로 내면 발열이 증가하고

40도의 온도에서는 50의 성능을 낼 때 38도 정도에서 45 정도의 성능을 꾸준히 유지할 수 있다면

그게 더 좋은 일이 아닐까?"

 

결국 이 사건은 크게 떠올랐고 어플리케이션 패키지 이름으로 클럭을 제한한다는 사실 등으로 인해

긱벤치에서 퇴출되었을 뿐만 아니라 삼성 스마트폰들이 앞으로 평생 들어야 할 비난으로 남았습니다.

 

 

 

참고로 ADB 등으로 GOS를 끌 수 있는 펌웨어 업데이트 이후

다시 ADB에서 GOS를 강제로 끈 사람들이 있는데요,

 

S22 시리즈의 경우 GOS를 켜고 게임퍼포먼스 관리를 켜면 게임에서 제한온도가

기존 42도에서 44~45도까지 올라가면서 "절대성능" 자체는 더 올라가며

GOS를 강제로 끄면 제한온도를 42도에서 더 올릴 수 있는 방법이 없습니다.

 

삼성은 GOS에 대해 다양한 선택지를 소비자에게 제공했어야 합니다.

 

"발열제한 온도 상한을 높인 성능 모드"

"기본 발열제한 온도로 작동하는 기본 모드"

"클럭을 제한하는 대신 일정 온도를 유지하는 모드" 로 말이죠