비아 C3

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1. 개요

비아 C3는 2001년에 출시된 VIA 테크놀로지스의 x86 호환 CPU로, Cyrix III의 특징을 계승하여 개발되었다. Samuel 코어를 기반으로 하며, 저발열, 저전력 설계를 통해 Mini-ITX 플랫폼과 임베디드 시장에서 긍정적인 평가를 받았다. C3는 2006년 인텔과의 라이선스 계약 만료로 단종되었으며, 이후 VIA C7으로 대체되었다. C3는 Samuel, Ezra, Nehemiah 코어 등 여러 파생 제품을 포함하며, 특히 임베디드 시스템용 Eden과 C3-E 브랜드로도 판매되었다. C3는 저전력 설계를 통해 임베디드 시장에서 경쟁력을 확보했지만, 설계 개선 부족으로 성능은 경쟁 제품에 미치지 못했다. 2018년에는 Nehemiah 코어에서 백도어 취약점이 발견되기도 했다.

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비아 C3
기본 정보
제품 시작	2001년
최저 속도	500 MHz
최고 속도	1.4 GHz
FSB 최저 속도	100 MHz
FSB 최고 속도	200 MHz
L1 캐시	64 KiB 명령어 + 64 KiB 데이터
L2 캐시	64 KiB 독점
크기 범위	0.13 μm ~ 0.15 μm
제조사	VIA
코어 수	1
코어	Samuel (C5A) Samuel 2 (C5B) Ezra (C5C) Ezra-T (C5N) Nehemiah (C5XL) Nehemiah+ (C5P)
소켓	Socket 370 EBGA 368
아키텍처	x86-16, IA-32
이전 제품	Cyrix III
다음 제품	VIA C7
확장 기능	MMX
확장 기능 2	3DNow! (Samuel, Ezra)
확장 기능 3	SSE, PadLock (RNG, Nehemiah; AES Nehemiah+)

2. 역사

VIA는 2000년 내셔널 세미컨덕터에서 인수한 Cyrix 팀과 IDT에서 인수한 Centaur Technology 팀의 기술을 바탕으로 첫 CPU인 '''Cyrix III'''를 발표했다. 당초 Cyrix 팀이 설계한 조슈아(Joshua) 코어를 탑재할 예정이었으나, 실제로는 Centaur 팀이 개발한 사무엘(Samuel) 코어를 탑재하여 출시되었다. VIA는 인지도가 높은 Cyrix 브랜드를 활용하기 위해 이 이름을 사용했다고 밝혔다. Cyrix III는 저가형 PC 시장을 공략했지만 큰 성공을 거두지 못했고, 이후 후속 코어를 탑재한 제품부터는 '''C3'''라는 새로운 브랜드로 변경되었다.

2001년에 발표된 '''C3'''는 Cyrix III의 후속 제품이자 VIA C 시리즈의 첫 모델이다. Cyrix III의 특징을 계승하면서 코어 개선을 통해 성능을 향상시키고 저발열·저전력 특성을 강화했다. VIA는 '쿨 프로세싱'('''Cool Processing''')이라는 캐치프레이즈를 내세웠다. 특히 C3는 Mini-ITX 플랫폼과 함께 조립 PC 및 임베디드 시스템 시장에서 좋은 반응을 얻으며 x86 CPU 시장에서 일정한 입지를 확보하는 데 성공했다.

C3는 2006년 3월 인텔과의 P6 버스 라이선스 계약 만료로 생산이 종료되었으며, 후속 제품으로 VIA 고유의 V4 버스를 채용한 VIA C7이 출시되었다.

2. 1. Cyrix III (2000년)

'''Cyrix III'''(사이릭스 III)는 VIA가 2000년에 발표한 첫 번째 CPU 제품이다.

당초 VIA는 내셔널 세미컨덕터에서 인수한 Cyrix 팀이 설계한 조슈아(Joshua) 코어를 탑재할 예정이었으나, 실제 출시된 제품은 IDT에서 인수한 Centaur 팀이 개발한 사무엘(Samuel) 코어를 사용했다. VIA는 WinChip 시리즈에 기반한 사무엘 코어 제품임에도 불구하고, CPU 제조사로서 인지도가 있던 Cyrix 브랜드를 활용하기 위해 'Cyrix III'라는 이름을 사용했다고 설명했다.

Cyrix III는 저가형 PC 시장을 목표로 했으며, VIA는 x86 CPU 시장에서 10% 점유율 확보를 목표로 삼았다. 하지만 기대와 달리 대형 PC 제조사들의 채택을 받는 데는 실패했다. 사무엘 코어는 저렴한 가격과 낮은 소비 전력을 장점으로 내세웠으나, L2 캐시 부재 등으로 인해 성능 면에서는 동시대 경쟁 제품에 비해 부족하다는 평가를 받았다.

이후 사무엘2(Samuel 2) 코어를 탑재한 제품부터는 VIA C3 브랜드로 변경되었고, Cyrix III 브랜드는 단종되었다.

2. 1. 1. Samuel (C5A)

'사무엘'(Samuel, 코드명 C5A)은 WinChip 4 코어를 기반으로 개발된 VIA 최초의 x86 CPU 코어이다. 나중에 등장한 사무엘2(Samuel 2) 코어와 구분하기 위해 사무엘1(Samuel 1) 코어라고도 부른다. 소켓 370 규격을 사용했으며, FSB는 100 MHz 또는 133 MHz로 작동했다. 동작 속도는 350 MHz부터 최대 800 MHz까지 출시되었다.

사무엘 코어는 몇 가지 기술적 한계를 가지고 있었다. 우선 L1 캐시는 명령어 64 KiB, 데이터 64 KiB로 비교적 큰 용량을 가졌지만, 성능에 중요한 L2 캐시가 탑재되지 않았다. 또한 FPU는 CPU 코어 동작 클럭의 절반 속도로만 작동하여 부동소수점 연산 성능이 낮았다. 멀티미디어 확장 명령으로는 MMX와 3DNow!를 지원했지만, 두 명령어를 처리하는 유닛을 공유했기 때문에 한 번에 하나의 명령어만 처리할 수 있었다. 이러한 설계상의 제약으로 인해 전반적인 성능은 동시대 인텔이나 AMD의 경쟁 제품에 비해 크게 뒤처졌다.

하지만 사무엘 코어는 0.18μm 제조 공정으로 만들어졌고, 약 1,100만 개의 트랜지스터로 구성되어 다이 크기가 작았다. 또한 비교적 저렴한 와이어 본딩 패키징 방식을 사용하여 생산 단가를 낮출 수 있었다. VIA는 이러한 특징을 바탕으로 사무엘 코어 기반 CPU의 장점으로 경쟁 제품 대비 저렴한 가격과 낮은 소비 전력을 강조했다. 절전 기술인 Long Haul^eng도 지원하여 저전력 환경에 유리했다.

사무엘 코어를 탑재한 CPU는 초기에 Cyrix III라는 브랜드로 판매되었으나, VIA는 이후 브랜드 전략을 변경하여 같은 코어를 사용한 제품을 VIA C3라는 이름으로 출시하기도 했다.

2. 1. 2. Joshua

'''조슈아'''(Joshua)는 Gobi 코어를 기반으로 개발된 CPU 코어이다.

내셔널 세미컨덕터의 0.18μm 공정으로 제조되었으며, 2.2V의 코어 전압으로 작동했다. 7단계 파이프라인 외에 64KB의 L1 캐시와 256KB의 L2 캐시를 탑재했다. 멀티미디어 확장 명령으로는 3DNow!를 지원했다.

지원 플랫폼은 FSB 133MHz의 소켓 370 호환이었으며, 이전 사이릭스 제품처럼 성능 지표로 실제 클럭 대신 PR 레이트를 사용할 예정이었다.

조슈아 코어의 개발 취소 이유는 공식적으로 발표되지 않아 명확하지 않다. 당시 사이릭스 팀원의 대량 퇴직이나, 실제 클럭 속도가 높은 제품을 원했던 VIA의 전략 때문이라는 소문이 있었으나 확인된 바는 없다. 조슈아 이후, 사이릭스 팀이 개발한 제품은 더 이상 발표되지 않았다.

2. 2. C3 (2001년 ~ 2006년)

'''C3'''는 VIA가 2001년에 발표한 CPU 제품이다. 이전 세대인 Cyrix III의 후속 제품이며, VIA C 시리즈의 첫 번째 모델에 해당한다. Cyrix III의 특징을 거의 계승하면서도, 코어 개선을 통해 기본적인 성능 향상과 함께 저발열·저전력 특성을 강화했다.^[7]^[2] 이러한 특징은 '쿨 프로세싱'('''Cool Processing''')이라는 캐치프레이즈로 강조되었다.

C3 프로세서는 특히 Mini-ITX 플랫폼과 함께 출시되면서 조립 PC 시장 및 임베디드 시장에서 좋은 평가를 받았고, 이를 통해 x86 CPU 시장에서 일정한 위치를 확보하는 데 성공했다.

C3는 2006년 3월, 인텔과의 P6 버스 라이선스 계약이 만료됨에 따라 생산이 종료되었다. 이후 후속 제품으로는 VIA 고유의 V4 버스를 채용한 VIA C7이 출시되었다.

2. 2. 1. Samuel 2 (C5B)

"사무엘 2"(Samuel 2, 코드명 C5B)는 기존 사무엘(Samuel, C5A) 코어를 0.15μm 공정으로 미세화한 버전이다.^[7] 이 코어로 전환되면서 제품 브랜드명도 기존의 Cyrix III에서 '''C3'''로 변경되었다. 이는 더 이상 사이릭스 기술을 기반으로 하지 않는다는 점에서 논리적인 변화였다.^[2]

사무엘 2는 64 KiB 용량의 온다이(on-die) L2 캐시를 새롭게 추가하여 성능 향상을 꾀했다.^[2]^[7] 이 L2 캐시는 L1 캐시와 데이터를 공유하지 않는 배타적(exclusive) 방식으로 동작하여, 당시 경쟁 제품이었던 셀러론 프로세서보다 L2 캐시를 더 효율적으로 활용할 수 있었다.^[7] 또한, LongHaul 전력 관리 기술도 버전 2로 개선되었고, CPU 동작 배율 설정 범위도 기존 최대 8.0배에서 12.0배까지 확장되었다.^[7]

0.15μm 미세 공정 도입은 전력 소비를 줄이고 제조 비용을 절감하는 효과를 가져왔다.^[2] 이러한 개선 덕분에 사무엘 2 기반 C3 프로세서는 정수 연산 위주의 사무용 프로그램 등에서는 경쟁 제품과 겨룰 만한 성능을 보여주었다. 하지만 FPU 성능은 여전히 개선되지 않아 전체적인 성능 면에서는 경쟁 제품에 미치지 못했다.^[7]

브랜드명 변경 과정에서 약간의 혼선이 있었다. 사무엘 2 코어의 초기 샘플 칩에는 새로운 마킹 디자인이 적용되었음에도 불구하고 여전히 'Cyrix III'라는 이름이 작게 인쇄되어 있었다.^[7] VIA는 처음에 사무엘 2의 브랜드명이 Cyrix III로 유지될 것이라고 설명했으나^[7], 정식 출시 직전에 'C3'라는 새로운 브랜드명을 발표했다.^[9] 이 때문에 초기 샘플 칩은 C3로 표기를 변경할 시간이 없었던 것으로 해석된다.^[9] 이후 사무엘 코어에도 이 새로운 마킹 디자인이 적용된 것으로 보아, 코어 변경과 마킹 디자인 변경이 반드시 연관된 것은 아니었던 것으로 보인다.^[8]

2. 2. 2. Ezra (C5C)

'''Ezra''' (에즈라)는 Samuel2 코어를 기반으로 제조 공정을 0.13μm로 미세화한 버전이다. 공정 미세화를 통해 코어 전압이 1.35V로 낮아졌으며, 이를 바탕으로 동작 클럭 향상을 시도했다. 하지만 다이 크기는 Samuel2와 동일하게 유지되었다. 큰 설계 변경이 없었기 때문에, 코어 명칭은 Samuel2(C5B)에서 Ezra(C5C)로 변경되었음에도 불구하고 CPUID는 Samuel2의 670에서 Ezra는 678로, 모델 ID는 7로 동일하며 스테핑 ID만 0에서 8로 변경되었다.

당시 과자 상자 디자인의 리테일 패키지가 판매되어 관심을 모으기도 했다.

2. 2. 3. Ezra-T (C5N)

'''Ezra-T'''(에즈라 T)는 Ezra 코어의 시스템 버스를 펜티엄 III (튜알라틴)에서 채택한 AGTL 방식에 맞게 변경한 제품이다. CPGA 패키지 제품의 경우, 표면에 캐패시터가 추가되는 변화가 있었다. 그 외에 큰 변경 사항은 없다.

내부적으로는 LongHaul 기술도 개선되었으며, 새롭게 추가된 MSR 0x110A 레지스터를 이용한 절전 기능인 PowerSaver가 도입되었다. 설정 가능한 동작 배율(BF) 범위가 기존 4비트(BF0-BF3)에서 5비트(BF0-BF4)로 확장되어, 최대 16.0배까지 설정할 수 있게 되었다.

2. 2. 4. Nehemiah (C5XL, C5P)

'''느헤미야'''(Nehemiah, 또는 니어마이아)는 기존 사무엘(Samuel) 코어의 마이너 체인지를 거듭해 온 이전 제품들과 비교하여 대폭적인 개선이 이루어진 C3 프로세서 코어이다.^[21] 이 코어는 VIA의 마케팅 노력이 실제 변화를 충분히 반영하지 못했을 정도로 상당한 개선을 포함했다. VIA는 이전 코어의 여러 설계 결함, 특히 절반 속도로 동작하던 부동 소수점 장치(FPU) 문제를 해결했다.

2018년에는 이 코어에서 취약점이 발견되었으나, 주로 임베디드 기기에 사용되었기 때문에 그 영향은 제한적일 것으로 평가된다.^[21]

'''C5XL'''은 네헤미야 코어로 출시된 첫 모델로, 다음과 같은 주요 변경 사항이 적용되었다.

파이프라인 단계 수를 12단계에서 16단계로 늘려 클럭 속도 향상을 꾀했다.
FPU를 완전한 속도로 동작하도록 개선했다.
3DNow! 명령어 지원을 제거하고 SSE를 구현했다. 이로써 MMX와 SSE 명령어를 동시에 처리할 수 있게 되었다.
L2 캐시의 세트 연관성을 4웨이(4-way)에서 16웨이(16-way)로 변경했다.
2개의 하드웨어 난수 생성기(RNG)를 추가했다. VIA는 이를 "양자 기반"이라고 홍보했으나, 실제 분석 결과 난수의 근원은 양자 효과가 아닌 열 잡음(thermal noise)으로 밝혀졌다.^[4]^[10]
이전 코어(Ezra-T까지)에서 지원하지 않던 CMOV 명령어를 추가하여 인텔의 i686 아키텍처와 완전히 호환되도록 했다. 리눅스 커널에서는 이 코어를 'C3-2'로 식별한다.
기존의 LongHaul 전력 관리 기술과의 호환성을 없애고, 절전 기능은 PowerSaver로 통합했다. 최소 동작 배율은 4.0배로 상향 조정되었다.
여전히 소켓 370 기반이며, 프론트 사이드 버스(FSB)는 133MHz 단일 데이터 전송률(SDR)로 동작했다.
CPGA 패키지 제품의 경우, 초기에는 Ezra-T보다 많은 커패시터가 탑재되었으나 이후 별도 공지 없이 이전과 같은 수로 변경되었다.

VIA는 C3의 저전력, 저비용 특성을 활용하여 임베디드 시스템 시장을 적극적으로 공략했으며, C5XL 코어의 기능 추가는 이러한 전략의 일환이었다.

'''C5P'''는 '네헤미야+'(Nehemiah+) 코어로도 불리며, C5XL을 기반으로 다음과 같은 개선 사항을 포함한다.

APIC 지원을 통해 듀얼 CPU 구성이 가능해졌다. VIA는 실제로 네헤미야 코어 2개를 탑재한 [https://akiba-pc.watch.impress.co.jp/hotline/20050917/etc_vt310dp.html 듀얼 CPU 제품]을 출시하기도 했다.
FSB 속도를 200MHz까지 지원한다. 이를 위해 VIA는 CN400과 같은 새로운 칩셋을 출시했다. (200MHz FSB 지원 칩은 기존 소켓 370 메인보드와 호환되지 않아 BGA 패키지로만 제공되었다.)
하드웨어 AES 암호화 가속 기능인 '''PadLock'''을 지원한다.
코어 전압을 0.90V ~ 1.00V로 낮추어 소비 전력을 줄였다.
패키지 옵션으로 다이 크기 47mm²의 BGA 패키지와, 크기가 15mm × 15mm (미국 1센트 동전 크기와 유사)인 nanoBGA 패키지를 제공했다.
nanoBGA 패키지는 크기가 매우 작아 메인보드 설계 및 배선 처리가 어려워 소규모 제조업체들이 채택하기 어려웠고, 결국 생산이 중단되었다.

이 네헤미야 아키텍처 기반의 프로세서들은 마케팅 과정에서 종종 "VIA C5"라는 이름으로 불리기도 했다.

3. 코어

비아(VIA) C3 프로세서는 여러 세대의 CPU 코어를 거치며 발전했다. 초기 모델은 Cyrix III의 후속 제품으로 등장했으며, 저전력과 저발열을 특징으로 내세웠다. C3에 사용된 주요 코어는 다음과 같다.

'''Samuel''' (C5A): IDT로부터 인수한 Centaur Technology 팀이 WinChip 아키텍처를 기반으로 개발한 첫 코어이다. L2 캐시가 없었으며, FPU 성능이 상대적으로 낮았다. 0.18μm 공정으로 제조되었다.
'''Samuel2''' (C5B): Samuel 코어를 0.15μm 공정으로 미세화하고 64kB의 L2 캐시를 추가한 개선 버전이다. 이 시점부터 '''C3'''라는 브랜드명이 본격적으로 사용되기 시작했다.
'''Ezra''' (C5C) 및 '''Ezra-T''' (C5N): Samuel2 코어의 공정을 0.13μm로 더욱 미세화하여 소비 전력을 낮추고 동작 클럭 향상을 도모했다. Ezra-T는 Ezra 코어의 Tualatin 코어 펜티엄 III와 호환되는 버스 프로토콜을 지원하는 버전이다.
'''Nehemiah''' (C5XL/C5P): FPU 성능을 대폭 개선하고 SSE 명령어를 지원하는 등 아키텍처를 크게 변경한 코어이다. 파이프라인 단계를 늘려 클럭 향상을 꾀했으며, 이후 하드웨어 난수 생성기 및 AES 암호화 엔진이 추가된 Nehemiah+ (C5P) 코어도 등장했다.

C3 프로세서는 주로 소켓 370 기반으로 출시되었으며, 낮은 소비 전력 덕분에 Mini-ITX 폼팩터 기반의 조립 PC나 임베디드 시스템 시장에서 상당한 입지를 구축했다. 비아는 C3를 홍보하면서 '''Cool Processing'''이라는 캐치프레이즈를 사용했다.

2006년 3월, 인텔과의 P6 버스 라이선스 계약이 만료됨에 따라 C3 생산은 종료되었고, 비아 고유의 V4 버스를 채용한 후속 제품 VIA C7로 대체되었다.

3. 1. Samuel 코어

'''사무엘'''(Samuel)은 비아 테크놀로지스(VIA)가 IDT로부터 인수한 Centaur Technology 팀이 WinChip 4 코어를 기반으로 개발한 CPU 코어이다. 이는 VIA가 처음으로 시장에 선보인 CPU 코어이며, 이후 등장한 사무엘2(Samuel 2) 코어와 구별하기 위해 사무엘1(Samuel 1) 코어라고도 불린다.

사무엘 코어는 L2 캐시를 탑재하지 않았고, FPU는 CPU 동작 클럭의 절반 속도로 작동했다. 멀티미디어 확장 명령으로는 MMX와 3DNow!를 지원했지만, 두 명령어를 동일한 MMX 유닛에서 처리했기 때문에 한 번에 하나의 명령어만 실행할 수 있었다. 이러한 구조적 한계로 인해 전반적인 성능은 동시대 경쟁 제품들에 비해 뒤처졌다.

0.18μm 공정으로 제조되었으며, 트랜지스터 수가 적어 다이 크기가 작고 와이어 본딩 방식을 사용했다. 이는 제조 비용을 낮추는 데 기여하여 경쟁 제품 대비 저렴한 가격과 낮은 소비 전력을 장점으로 내세울 수 있게 했다. 또한, 전력 관리 기술인 '''Long Haul'''도 지원한다.

사무엘 코어를 탑재한 CPU는 주로 '''Cyrix III'''라는 브랜드로 판매되었다. VIA는 과거 CPU 시장에서 인지도가 있던 Cyrix 브랜드를 활용하기 위해 이 이름을 사용했다고 밝혔다. Cyrix III는 로우엔드 PC 시장을 목표로 했으나, 주요 PC 제조사들의 채택을 이끌어내는 데는 성공하지 못했다. 나중에는 사무엘 코어를 사용했음에도 'VIA C3'라는 이름이 인쇄된 제품도 유통되었다.

3. 2. Ezra 코어

Samuel2의 제조 공정을 0.13μm로 축소한 제품이다. 미세화에 따라 코어 전압이 1.35V로 낮아졌으며, 동작 클럭 향상을 목표로 했다. 하지만 다이 사이즈는 Samuel2에서 변경되지 않았다. 큰 변경점이 없었기 때문에, 코어 명칭이 Samuel2(C5B)에서 Ezra(C5C)로 변경되었음에도 CPUID는 Samuel2가 670, Ezra가 678로 MODEL ID는 7로 동일하고 STEPPING ID만 0에서 8로 변경되었다.

[https://akiba-pc.watch.impress.co.jp/hotline/20010915/c3kan.html 과자 상자 디자인의 리테일 패키지]가 판매되어 화제가 되기도 했다.

3. 3. Nehemiah 코어

"네헤미야" (Nehemiah, C5XL)는 기존 코어에서 대폭 개선된 C3 프로세서 코어이다. 당시 비아(VIA)의 마케팅은 이러한 변화를 충분히 알리지 못했다. 이 코어는 이전 코어의 여러 설계 결함, 특히 절반 속도로 동작하던 FPU 문제를 해결했다. 클럭 속도를 높이기 위해 파이프라인 단계를 12단계에서 16단계로 늘렸으며, 686급 프로세서의 특징인 `cmov` 명령어를 구현했다. 리눅스 커널에서는 이 코어를 'C3-2'로 지칭한다. 또한 3DNow! 명령어는 제거하고 SSE를 구현했다. 하지만 여전히 구형 소켓 370 기반이었고, FSB는 133MHz 단일 데이터 전송률(SDR)로 동작했다.

임베디드 시스템 시장은 저전력, 저가 CPU를 선호했기 때문에, 비아는 C3의 이러한 특성을 활용하여 이 시장을 적극적으로 공략하기 시작했다. 자회사인 Centaur Technology는 임베디드 시장에 매력적인 기능을 추가하는 데 집중했다. 첫 번째 "네헤미야" (C5XL) 코어에는 두 개의 하드웨어 난수 생성기가 내장되었다. 비아는 마케팅 자료에서 이를 '양자 기반'이라고 잘못 설명했으나, 실제 분석 결과 무작위성의 근원은 양자 효과가 아닌 열 잡음(thermal noise)인 것으로 밝혀졌다.^[4]

이후 개선된 "네헤미야+" (Nehemiah+, C5P, 스테핑 8) 코어는 고성능 AES 암호화 엔진을 탑재하고, BGA 패키지 크기를 미국 1센트 동전만큼 작게 줄이는 등 몇 가지 발전을 이루었다. 비아는 FSB를 200MHz로 높이고 이를 지원하는 CN400과 같은 새로운 칩셋도 출시했다. 새로운 200MHz FSB 칩은 기존 소켓 370 메인보드와 호환되지 않아 BGA 패키지로만 제공되었다.

이 아키텍처는 마케팅 과정에서 종종 "VIA C5"라고 불리기도 했다.

2018년에는 네헤미야 코어 기반 프로세서에서 취약점이 발견되었다. 하지만 네헤미야 코어는 주로 임베디드 기기에 사용되었기 때문에 그 영향은 제한적일 것으로 평가된다.^[21]

비아는 원래 네헤미야 세대 C3의 상위 모델로 '''C5X''' 출시를 계획했었다. C5X는 C5XL의 개선 사항에 더해, 명령어 디코딩, MMX, SSE 유닛, 정수 연산 유닛에서 여러 명령을 동시에 처리할 수 있도록 하고, L2 캐시를 256kB 16-way 세트 연관(set associative) 방식으로 늘릴 예정이었다. 그러나 C5X 계획은 취소되어 실제 제품으로 출시되지는 못했다.

4. 설계 사상

AMD와 인텔에서 판매하는 x86 CPU보다 절대적인 성능과 클럭당 성능은 모두 낮았지만, 비아(VIA)의 C3 칩은 훨씬 크기가 작고 제조 비용이 저렴하며 전력 소모가 적었다.^[12] 이 특징 덕분에 임베디드 시스템 시장에서 상당한 경쟁력을 가질 수 있었다. VIA는 공정 미세화를 통해 칩의 동작 클럭 주파수를 꾸준히 높일 수 있었던 반면, 당시 경쟁 제품이었던 인텔의 프레스콧 코어 펜티엄 4 등은 심각한 발열 문제로 어려움을 겪었다. (이후 등장한 인텔 코어 시리즈는 발열이 상당히 개선되었다.)

C3의 설계는 다음과 같은 특징을 가진다.

메모리 성능 중시: 많은 벤치마크에서 메모리 성능이 전체 시스템 성능을 제한하는 요소가 되기 때문에, VIA 프로세서는 큰 L1 캐시(128kB), 큰 TLB, 그리고 공격적인 프리페칭 기능을 구현했다. 이러한 기능들이 VIA만의 고유한 기술은 아니었지만, 메모리 접근 성능을 최적화하는 것은 다이 크기를 줄이기 위해 포기하지 않은 중요한 부분이었다.^[12]
클럭 주파수 우선: 클럭 주파수 향상을 IPC 증가보다 중요하게 여겼다. 아웃 오브 오더 실행과 같은 복잡한 기능은 의도적으로 구현하지 않았다. 이는 복잡한 논리가 클럭 속도를 높이는 데 방해가 되고, 추가적인 다이 공간과 전력을 많이 소모하며, 여러 일반적인 사용 환경에서는 성능 향상 효과가 크지 않다고 판단했기 때문이다.^[12] 나중에 인텔이 개발한 인텔 아톰 프로세서도 비슷한 설계 사상을 채택했다.
자주 사용하는 명령어 최적화: 파이프라인은 x86 명령어 중 자주 사용되는 레지스터-메모리 및 메모리-레지스터 형태의 명령어를 1 클럭에 실행할 수 있도록 설계되었다. 이로 인해 자주 사용되는 일부 명령어는 다른 x86 프로세서보다 더 적은 클럭 수로 실행될 수 있었다.^[12]
마이크로코드 활용: 자주 사용되지 않는 x86 명령어는 마이크로코드를 통해 구현하거나 에뮬레이션 방식으로 처리했다. 이를 통해 다이 공간을 절약하고 전력 소비를 줄일 수 있었다. 실제 대부분의 응용 프로그램 실행 환경에서 이러한 방식이 성능에 미치는 영향은 미미했다.^[12]
RISC 원칙의 영향: 이러한 설계 방향은 더 작고 최적화된 명령어 집합이 전체 CPU 성능을 향상시킨다는 초기 RISC 지지자들의 주장과 유사한 맥락이다. 하지만 C3 설계 자체는 메모리 피연산자를 소스와 대상으로 모두 많이 사용하기 때문에 엄밀히 RISC로 분류되지는 않는다.^[12]

Samuel2 코어 이후 C3는 L1 캐시보다 작은 L2 캐시를 탑재하는 독특한 구성을 가졌다. 이는 인텔의 순정 CPU에서는 찾아볼 수 없는 방식이었다. 데이터 시트에 따르면, 호환성을 위해 L2 캐시가 비활성화되었음을 나타내는 비트가 항상 설정되어 있어, BIOS에서는 L2 캐시가 없는 코빙턴 코어 셀러론과 유사하게 인식되었다. 이 덕분에 초기 코어는 별도의 BIOS 업데이트 없이도 많은 메인보드에서 작동했지만^[12], 이후 코어에서는 BIOS 지원이 필요해졌고, 800MHz 이상 모델부터는 VIA 칩셋을 사용한 메인보드에서만 작동을 보장하는 경우가 많아졌다^[13].

5. 파생 제품

VIA C3는 저전력, 저발열 특성을 바탕으로 다양한 파생 제품을 통해 임베디드 시스템 및 모바일 시장을 공략했다. 주요 파생 제품으로는 임베디드 시스템용 저전력 제품인 '''Eden''' / '''C3-E''', 초기 모바일 시장을 겨냥한 '''Cyrix III Mobile''' / '''Mobile C3''', 후기 모바일 CPU인 '''Antaur''' / '''C3-M''', 그리고 노스브리지 기능을 통합한 원칩 솔루션인 '''CoreFusion''' 등이 있다. 각 파생 제품에 대한 자세한 내용은 하위 섹션에서 설명한다.

5. 1. Eden / C3-E

'''Eden'''(Eden|에덴^영어) 및 '''C3-E'''는 BGA 패키지를 채용한 임베디드 시스템용 제품의 브랜드명이다. 코어 자체는 일반 C3 프로세서와 동일하며 공통적이지만, 팬리스 동작이 가능한 저전력 제품을 특히 '''Eden''' 프로세서라고 부른다.

Eden 브랜드 자체는 C3 후속인 VIA C7 코어를 사용한 임베디드 팬리스 제품에도 계속 사용되고 있다.

5. 2. Cyrix III Mobile / Mobile C3

'''Cyrix III Mobile'''(사이릭스 스리 모바일)은 Samuel 코어를 기반으로 2000년에 발표된 모바일 CPU이다. 플랫폼으로는 소켓 370을 사용했으며, 절전 기술인 Long Haul을 통해 Performance Mode와 Power Saving Mode 간 전환이 가능했다. 이를 통해 기존 Cyrix III보다 소비 전력을 50% 줄이고 크기도 작게 만들었다고 발표되었으나, 실제로 이 CPU를 채용한 사례는 확인되지 않았다.

'''Mobile C3''' (모바일 C3)는 Ezra 코어를 기반으로 2001년에 발표된 모바일 CPU이다. 이 제품은 데스크톱용과 같은 소켓 370 CPGA 패키지 외에도, 더 작은 EBGA 패키지와 MicroPGA 패키지로도 출시되었다. 또한, 데스크톱 버전보다 코어 전압을 낮춰 전력 소모를 줄였다. 일부 대만 제조업체의 노트북 PC에서 채용된 바 있다.

5. 3. Antaur / C3-M

'''Antaur'''(Antaur|안타^영어)는 C5XL Nehemiah 코어를 기반으로 2003년에 발표된 모바일 CPU이다. 높이를 1.5mm로 낮춘 EBGA 패키지의 1GHz 버전만 제공되었다. 데스크탑 버전보다 코어 전압을 낮추고 절전 기술인 '''PowerSave 2.0^영어'''을 탑재하여 TDP는 11W로 낮아졌다. 일부 대만 제조사의 노트북 PC에 채용되었다.

Antaur는 2005년 비아(VIA)의 브랜드 개편에 따라 '''C3-M'''으로 이름이 변경되었다.

5. 4. CoreFusion

CoreFusion(코어 퓨전)은 C3 프로세서와 노스브리지를 통합한 원칩 제품이다. 성능상의 이점은 없지만, 크기, 무게, 소비 전력을 중시하는 시장을 위한 제품이다.

CLE266을 통합한 Mark(마크)와 CN400을 통합한 Luke(루크)가 라인업되어 있다.

6. 기술 정보

프로세서별 기술 사양 비교
프로세서	코드명		클럭(MHz)		캐시(kB)		FPU 동작 주파수	파이프라인 스테이지 수	최대	코어 전압 (V)	제조 공정 (nm)
프로세서	VIA	Centaur	CPU	FSB	L1	L2	FPU 동작 주파수	파이프라인 스테이지 수	최대	코어 전압 (V)	제조 공정 (nm)
CyrixIII	Joshua	―	(PR)433-533	66/100/133	64	256	100%	7	불명	2.2	180
CyrixIII	Samuel	C5A	500-667	100/133	128	0	50%	12	8.5	1.9-2.0	180 알루미늄
C3	Samuel2	C5B	700-800			64			12	1.6-1.65	150 알루미늄
	Ezra	C5C	800-950						15	1.35	150/130 알루미늄
	Ezra-T	C5M	800-950								150/130 구리
	Ezra-T	C5N	800-1000								130 구리
(C3)	Nehemiah	C5X	1-1.4 GHz	133		256	100%	16	20	1.4-1.45
C3		C5XL		133		64
C3		C5P		133/200		64

C3 및 Cyrix III 프로세서는 경쟁 제품에 비해 절대적인 성능이나 클럭 속도 면에서는 뒤처졌지만, 제조 비용이 저렴하고 전력 소비가 낮다는 장점을 가졌다. 이러한 특징 덕분에 임베디드 시스템 시장에서 주목받았다.

VIA 프로세서는 메모리 성능이 전체 성능에 큰 영향을 미친다는 점을 고려하여, 큰 L1 캐시와 큰 TLB(변환 색인 버퍼), 그리고 적극적인 프리페치 기능을 구현했다. 이는 VIA만의 고유 기술은 아니지만, 칩 크기를 줄이면서도 메모리 접근 성능을 최적화하기 위한 노력이었다. 특히 128kB의 L1 캐시는 Centaur/VIA 설계의 주요 특징 중 하나로 꾸준히 유지되었다.

클럭 속도 향상보다는 처리 효율성에 중점을 두어, 아웃 오브 오더 실행과 같은 복잡한 기능은 도입하지 않았다. 복잡한 논리 회로는 클럭 향상을 어렵게 하고 칩 크기와 소비 전력을 증가시키는 반면, 특정 응용 프로그램에서는 성능 향상 효과가 미미하기 때문이었다. 이러한 설계 철학은 나중에 인텔이 개발한 Atom 프로세서와 유사한 점이 있다.

파이프라인은 x86 명령어 중 자주 사용되는 레지스터-메모리 간, 메모리-레지스터 간 명령어를 1 클럭으로 실행할 수 있도록 조정되었다. 일부 자주 사용되는 명령어는 다른 x86 프로세서보다 적은 클럭 수로 실행될 수 있었다. 반면, 잘 사용되지 않는 x86 명령어는 마이크로코드로 구현하거나 다른 명령어로 에뮬레이트하여 칩 크기를 줄이고 소비 전력을 낮췄다. 이러한 설계 방식은 더 작은 명령어 세트와 최적화가 CPU 전체 성능 향상으로 이어진다는 RISC의 기본 원칙에서 영향을 받았다.

C3/CyrixIII는 호환 CPU임에도 불구하고, Samuel2 코어부터는 L1 캐시보다 작은 L2 캐시를 탑재하는 독특한 구성을 채택했다. 이는 인텔 CPU에서는 찾아볼 수 없는 방식이었다. 데이터 시트에 따르면 Samuel2 이후에도 호환성을 위해 L2 캐시 미탑재를 나타내는 비트(L2 Hardware Disable)가 항상 설정되어 있어, BIOS에서는 L2 캐시가 없는 Covington 코어의 셀러론과 유사하게 인식되었다. 이 때문에 초기 코어는 많은 BIOS에서 셀러론 호환 CPU로 인식되어 별도의 업데이트 없이도 작동하는 경우가 많았다^[12]。하지만 이후 코어에서는 BIOS 지원 여부에 따라 작동하지 않는 경우가 늘어났고, 지원 마더보드 정보 부족 문제가 발생했다. 특히 800MHz 이후 모델부터는 VIA 칩셋을 사용한 마더보드에서만 정상 작동을 보장하는 경향이 강해졌다^[13]。

6. 1. 다이 크기 비교

(KiB)다이 크기
130 nm (mm²)다이 크기
90 nm (mm²)C3 / C764/1285230애슬론 XP25684없음애슬론 6451214484펜티엄 M2048없음84P4 노스우드512146없음P4 프레스캇1024없음110