A low-power graphics SoC implementing full-3D pipeline with texture-mapping and special rendering effects is designed for mobile multimedia applications such as PDAs or cell-phones. The chip contains a RISC processor with MAC as a geometry engine, a 3D rendering engine, a programmable power optimizer, and 29Mb embedded DRAM. Low-power consumption is achieved by applying various techniques to the instruction set architecture, pipeline structure, shading and texturing datapath, memory architecture, clock control, and embedded DRAM. Programmable clocking allows the chip to operate in lower power modes for various applications. The chip consumes less than 210mW, delivering 1Mvertices/s, 66Mpixels/s and 264Mtexle/s texture-mapped pixels with real-time special effects. The 121㎟ chip is fabricated with 0.16um 256Mb-compatible DRAM process to reduce the fabrication cost. The graphics SoC is successfully demonstrated on two system evaluation boards running real-time applications ported with custom-designed MobileGL.
휴대폰등의 저전력 정보 단말기에 사용되는 3차원 그래픽 가속기에 대한 연구를 수행하였다. SlimShader라는 Low-Power 3D Rendering Engine 을 새롭게 제안하였다. 14단의 저전력 파이프라인으로 구성되어 있으며, 메모리 억세스의 효율성을 살리기 위해 Horizontal Scan Rasterization을, 계산 속도를 증가시키고 설계를 간단히 하기 위해 Look Up Table과 Multiplier를 이용한 Divider를 채택하였으며 Address Alignment Logic을 채택하여 Texture Mapping시의 메모리 Access를 $\frac{1}{4}$가까지 줄여 Energy 소모를 $\frac{1}{3}$로 줄였다.
제안된 구조를 확인하고자 ARM9, 3D Rendering Engine, Cache, Texture Memory, Depth Buffer, Frame Buffer및 Power Management Unit을 0.16um DRAM 공정으로 29Mbit DRAM, 72kbit SRAM, 1M logic transistor로 구현하였다. Fast, Normal, Slow의 3가지 모드로 동작이 가능하며, Bilinear MIPMAP을 사용하는 3차원 영상 구현 시 210mW (Fast Mode, 33MHz)의 전력 소모를 보임을 확인하였다. REMY라는 System Evaluation Board를 제작하여 256×256 해상도의 LCD화면에 3차원 영상이 고속으로 표시됨을 MobileGL S/W 라이브러리와 함께 증명하였다.
