NVIDIA Tegra

주요 ARM SoC 브랜드
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엔비디아 테그라 NVIDIA Tegra

1. 개요

2. 특징

2.1. 장점

• 뭔가 중요한 것이 많이 빠지다 보니 칩셋의 크기, 다이 사이즈가 작아진다. Tegra 2는 동급의 듀얼코어 SoC 가운데 다이 사이즈가 가장 작다. 같은 듀얼코어인 삼성 엑시노스 4210의 다이 사이즈는 Tegra 2의 3배 가까이나 된다. 다이 크기가 작으면 전력 소비량이 적고 발열이 잘 나지 않는다. 근데 실제로는 4210보다 뜨겁고 전력 소모도 컸다. 지지부진한 배터리 기술 상황을 감안할 때 적은 전력 소비량은 분명 큰 장점이 된다. 그러나 내장 모뎀이 없기 때문에 프로세서에서 절약한 소비 전력은 내장 모뎀이 잡아 먹어서 의미가 없어진다. 통신 모뎀이 필수적이지 않은 태블릿 같은 기기라면 해당하지 않는다.
  
• ARM의 big.LITTLE 솔루션이 주류가 되기 전부터 거의 같은 작동 방식의 파워 세이빙 코어(이전 컴패니언 코어)를 탑재했다. 그러나 파워 세이빙 코어가 어떻게 주 코어와 연결되어 있는지는 알려져 있지 않다. 예를 들어 파워 세이빙 코어와 주 코어가 데이터를 직접 주고받을 수 없는 구조라면 왔다갔다 하는 동안 까먹는 전력 때문에 전력 소비가 커질 수도 있다. ARM big.LITTLE에 사용되는 CCI-400은 실시간으로 코어간의 캐시를 동기화할 수 있어서 전력 소비를 줄일 수 있다. 다만 이후 늘어나는 전력 소비를 감당하지 못한 채 Tegra 4 이후 태블릿 외에 스마트폰 같은 모바일 기기에는 탑재되지 못하고 있다. 이건 단점이 아닌가?

• 애초에 GPU 만드는 회사답게 GPU 성능은 동시대의 ARM 계열 AP들 기준 어디에 올라가던 대부분을 찍어 누르는 최상의 성능을 보여주고 있다. 탑재된 기기가 적어서 최적화가 부족하다는 의견이 있지만, K1부터 동세대 2배 정도의 성능으로 찍어 누르는 상황.

• Tegra K1과 X1에서 데스크탑용 GPU 아키텍처를 그대로 채용, 동세대 PC급의 API 프로파일을 지원한다. 일례로 K1은 동시기 타 경쟁 칩셋들이 모바일 용으로 최적화된 OpenGL ES 3.1을 지원하냐 마느냐 하는데, K1은 ES 3.1의 모태인 Open GL 4.5를 풀 프로파일로 지원. 데스크탑용 GPU 아키텍처를 사용한 위엄을 충분히 보여주고 있다.

2.2. 단점

• ARM의 Media Processing Engine, NEON SIMD 엔진이 빠진 종류가 많아서 그래픽 성능이 거품이 아니냐는 논란이 있다. NEON SIMD 엔진은 ARM CPU의 SIMD 확장으로, x86 CPU의 SSE와 비슷한 종류의 명령어이다. 화상 처리나 게임 등에 주로 쓰이는 실수 연산을 가속하는 명령이기 때문에 이게 없으면 게임 성능의 저하가 일어날 수 있다. 거기에 Tegra 2와 Tegra 3에서는 VFU 레지스터 수가 다른 모바일 AP에 비해 적었다. Tegra 4가 Kepler 아키텍처를 사용한 GPU로 변경된다는 루머 때문에 이를 보완할 수 있는 CUDA 기술을 사용할 수 있는 아키텍처를 탑재하나 싶었지만 기존 아키텍처에 셰이더 코어만 추가하는 수준에 그쳤다. 이는 Kepler 아키텍처를 사용한 그 다음 세대인 Tegra K1에서 해결되었다.

• 동영상 코덱 지원이 상당히 미비하다. 이유는 위의 NEON 엔진 부재도 있으나, Tegra에 탑재된 영상 처리 DSP 칩의 성능이 심각하게 떨어지기 때문이다. 특히 Tegra 2가 그런데, 고화질 영상을 제작하는데 주로 쓰이는 H.264/AVC 코덱의 지원이 부실하다. H.264 코덱은 용도에 따라 프로파일이 Baseline, Main, High 등으로 구분되는데, Tegra 2는 Main, High 프로파일의 지원이 부실하다. H.264 코덱을 제외한 DivX, Xvid, WMV 코덱은 아주 잘 지원하지만, 문제는 이것들을 사용한 고화질( HD/FHD) 영상이 거의 없다는 점이다. 이 문제는 세계 최초 듀얼코어 스마트폰 옵티머스 2X를 통해 알려졌으며, 해당 기기를 만든 제조사는 프로파일 지원 범위를 늘린 패치를 배포하기 전까지 비난을 받아야 했다. 정작 아트릭스는 그럭저럭 넘어갔다 자체에 코덱이 내장된 플레이어(Vital Player 등)을 사용할 수도 있으나, 이런 플레이어는 CPU 성능에 크게 의존하며, CPU 사용이 크다는 것은 그야말로 배터리 식신을 의미한다. 또한 하드웨어 디코딩으로는 돌아가던 동영상이 소프트웨어 디코딩으로 재생 시 안 돌아갈 수도 있다. 사실 저성능 DSP로 인한 영상 코덱 지원 문제는 Tegra APX에서도 이야기되었지만, 정작 그것을 사용한 기기가 MP3 플레이어를 제외하면 별로 없어(...) 부각되지 않았다. 준 HD는 미국에서만 출시된 기기였고, 그나마 가능성 있던 YP-M1도 같은 YEPP 제품에 팀킬을 당한 것이 컸다. 이 문제는 Tegra 2부터 크게 알려졌고, Tegra 2 3D 에서 해당 문제가 적당히 개선되었다. 이후 절치부심한 Tegra 3부터는 동세대 최고의 동영상 재생 능력을 보여 준다. NEON SIMD 유닛을 탑재하기 시작한 Tegra 3는 H264 High Profile을, Tegra 4는 동세대 최초 4K를, Tegra X1은 4K 10 Bit를 지원한다.

• 리누스 토르발스가 말한 것처럼, NVIDIA에선 공개 플랫폼인 안드로이드에 칩을 제공하면서, 관련 드라이버 소스를 일체 제공하고 있지 않다. 게다가 지원마저 끊기면 모토로라 아트릭스 꼴 난다. 이건 휴대폰 제조사가 자력으로 해보려고 해도 답이 없다. 구글한테는 잘 주는지 모르겠지만... 부실한 커널 지원은 Tegra 계열이 들어간 제품군의 커펌을 만드는데 장벽이 되고 있다. 애초에 ARM 특성상 운영체제에 커스텀화가 무척 심하게 들어간다는 걸 생각해 본다면 매우 심각한 단점이며 드라이버 지원이 안 좋아서 이미 업체들도 한번 써보고 안 쓰다 보니 테그라가 스마트폰 시장에서 철수한 전적이 있다.

• 리눅스 커널 공개 및 지원이 타 SoC 제조사에 비해서 매우 늦다. 덕분에 Tegra를 채용한 스마트폰들의 업그레이드까지 덩달아 늦어진다. 진저브레드 같은 경우 2.6.35 커널이 권장되는데 NVIDIA에서 내놓은 건 2.6.32로서 프로요에서 권장되는 커널이다. 심지어 최신 SoC인 Tegra 3의 ICS 커널은 3.0 권장이지만 엔비디아 제공 커널은 2.6.39이다! ICS가 공개된 지 반년이 넘어서야 ICS용 커널을 공개했지만 커널 버전이 낮으면 일부 기능의 지원이 상당히 힘들어진다. 그 예로 모토로라 디파이의 ICS/젤리빈 커스텀롬 개발 당시 커널 소스가 공개되지 않은 상태에서 2.6.32 커널로 돌리려니 하드웨어 가속이 작동하지 않았다. 결국 개고생해서 2.6 커널에 하드웨어 가속을 백포팅하긴 했다. 역시 전설의 XDA.
  현재 LG Tegra 기기가 ICS에서 쓰는 커널은 2.6.39이며, ICS와 거의 비슷한 시기에 나왔다. 허니컴 운영체제 이전에는 NVRM 커널을 썼는데 NVRM 커널은 ICS 이후부터 사용하는 커널과는 구조가 달랐다. 그래서 NVRM 커널을 쓴 옵티머스 2X와 모토로라 아트릭스 등은 아이스크림 샌드위치를 올리려면 거의 새 기기 만드는 수준으로 부트로더부터 커널까지 처음부터 다시 만들어야 했으며, 당시 분위기로는 4.0 아이스크림 샌드위치 업그레이드는 거의 포기 상태였다. 사실 옵티머스 Q2, 옵티머스 EX에 사용한 AP25와 내용이 상당 부분 겹쳤기 때문에 허니컴 이후 제품이나 NVRM 커널을 안 썼다면 운영체제 업그레이드는 잘 된다. 그러나 LG전자는 옵티머스 2X의 모든 것을 비공개 NVRM 커널을 새로 자체기술로 갈아 엎었다 엔비디아 Tegra 소스 기반으로 완전히 새로 만들었다. NVRM 커널을 쓴 제품 중에는 2012년 10월 기준 전세계에서 유일하게 ICS 업그레이드를 했다. 삼성의 경우 엔비디아가 제공한 커널 소스를 사용하지 않고 직접 커널을 제작해서 사용했기 때문에 타 Tegra 2 기기보다 빠르게 업그레이드 되었다. 그렇기 때문에 갤럭시 R의 ICS의 커널은 3.1.10이다.

• 모바일 게임과의 호환률이 고자다. 모토로라 아트릭스의 경우를 예로 들자면, 아이러브커피가 구동되지 않으며, 확산성 밀리언 아서도 잘 돌아가질 않는다. 아이러브커피의 경우 커스텀 롬에서는 이용 가능하다. 확산성 밀리언 아서의 경우도 패치로 해결. 현재는 정상 작동하는 듯.

• GPU 사골이 매우 심했다. Tegra 2에서 사용하던 셰이더 코어를 그 수만 늘려서 Tegra 4까지 그대로 사용했는데, 이 '셰이더 코어'는 지포스 7000 시리즈 아키텍처다. 당연히 상당수의 최신 기술들을 지원하지 못하며, 호환성 문제도 여기서 나오는 것으로 추정된다. 이는 추후에 나온 Tegra K1에서 해결.

• Tegra 3까지는 듀얼 채널을 지원하지 않는다. 덕분에 램 대역폭이 엄청나게 좁다. 간단하게 계산해 보면 넥서스 7에 탑재된 Tegra 3 T30L의 메모리는 싱글 채널 LPDDR3-1333이며 이론상의 대역폭이 5.34GB/s 정도이다. 그 전에 출시된 넥서스 시리즈인 갤럭시 넥서스는 OMAP 4460에 LPDDR2-800이 듀얼 채널로 탑재되어 이론상의 대역폭은 6.4GB/s이다. 삼성 엑시노스 4210도 마찬가지로 6.4GB/s. 거기다 싱글 채널 시 32비트다! 64비트가 아니다! Tegra 2도 그랬는데 Tegra 3에 와서도 듀얼 채널 지원을 안 했다. 다수의 XDA 유저들이 위의 이유들과 함께 특히 램 대역폭 때문에 개발이 힘들다고 Tegra 3을 아주 싫어하며, 국내에서는 쓰레기 취급당하는 스냅드래곤 S3 듀얼코어의 실성능이 더 낫다고 하는 이유도 여기에 있다.

3. 라인업

3.1. Tegra APX

3.2. Tegra 6xx

3.2.1. Tegra 600

3.2.2. Tegra 650

3.3. Tegra 2

3.4. Tegra 3

3.5. Tegra 4 패밀리

3.5.1. Tegra 4 (T114)

3.5.2. Tegra 4i (T148)

3.6. Tegra K1

3.7. Tegra X1

3.8. Tegra X2 (T186)

3.9. Xavier

3.10. Orin

3.11. Thor

4. 관련 문서

• SoC