현재 CPU 아키텍처의 대세는 서버, 데스크톱 PC, 노트북 등에 주로 사용되는 x86 아키텍처와 스마트폰, 태블릿, 임베디드 기기, 사물 인터넷 (IoT) 등에 주로 사용되는 Arm 아키텍처로 나눌 수 있습니다. 과거 이외에도 MIPS 같은 RISC 계열 아키텍처가 상당한 비중을 차지한 적도 있으나 x86과 Arm의 급격한 확산으로 이제는 비중이 크지 않습니다. 그런데 이런 프로세서 시장에 도전장을 내민 오픈 소스 아키텍처가 존재합니다. 2010년 미국의 UC 버클리에서 개발한 무료 오픈 소스 RISC 아키텍처인 RISC-V가 바로 그 주인공입니다. 인텔과 AMD 외에는 사용할 수 없는 x86 아키텍처나 라이선스 비용을 지불해야 하는 Arm 아키텍처와 비교할 때 RISC-V는 비용 없이 원하는 프로세서를 개발할 수 있어 점점 사용 범위가 넓어지고 있습니다. 현재 RISC-V의 가장 흔한 응용 사례는 컨트롤러나 임베디드 프로세서입니다. 예를 들어 하드디스크나 SSD의 컨트롤러나 Wi-Fi나 블루투스 같이 특수 목적으로 사용되는 저전력칩 등이 있습니다. RISC-V는 비슷한 성능의 Arm 칩보다 면적이 최대 50%나 작고 전력 소모도 비슷한 정도로 줄일 수 있습니다. 따라서 높은 성능은 필요하지 않은데, 가격과 전력 소모를 낮춰야 하는 분야에서 호응을 얻고 있습니다. 하지만 성능을 높여 모바일 기기나 PC, 서버에도 RISC-V를 사용하려는 시도가 이어지고 있습니다. RISC-V 진영의 대표주자라고 할 수 있는 SiFive는 최근 새로운 로드맵을 통해 256코어 RISC-V 프로세서인 P870-D의 존재를 공개했습니다. P870-D는 32코어 P870 프로세서 기반으로 32코어 클러스터 8개를 RAS 시스템과 AMBA CHI 브릿지로 연결해 256코어를 구현한 고성능 프로세서입니다. 물론 프로세서 하나의 성능은 높지 않을 것으로 생각되나 면적이 작아 비용을 크게 절감할 수 있고 전력 소모도 매우 적을 것으로 생각됩니다. 참고로 또 다른 RISC-V 기반 고성능 프로세서 개발사인 SiPearl이 개발하는 오카미 프로세서의 경우 이보다 더 많은 432개의 코어를 집적하는 것을 목표로 하고 있습니다. SiPearl은 프랑스 스타트업으로 취리히의 스위스 연방 공과대학과 이탈리아 볼로냐 대학의 연구팀이 협력하고 유럽 우주국의 지원을 받아 개발이 진행되고 있습니다. 오카미 프로세서는 216코어 칩렛을 두 개 연결하는 구조로 개발되는데, 글로벌 파운드리의 12LPP 같은 구형 공정을 이용해도 칩 면적이 73㎟ 정도에 불과한 것으로 알려져 있습니다. P870-D의 세부 스펙이나 제조 공정은 공개되지 않았지만, 오카미의 사례를 생각하면 저렴한 구형 공정을 이용해도 칩 크기가 크지 않을 것으로 생각되며 전력 소모도 적을 것으로 생각됩니다. 다만 그만큼 성능은 높지 않기 때문에 현재 인텔과 AMD 양대 x86 제조사가 혈투를 볼이고 있는 서버 시장에 정면 도전하지는 않을 것으로 보입니다. P870-D나 다른 고성능 RISC-V 제조사가 노리는 시장은 저전력 저비용 서버 시장입니다. 특히 SiFive는 저전력 데이터센터, 클라우드, 엣지 서버, 네트워크 프로세서가 목표라고 공개했습니다. P870-D는 내년 출시를 목표로 하고 있습니다. 과거 Arm도 1980년대에 아주 작고 저렴하면서 전력 소모도 적은 RISC 프로세서로 시작했습니다. 성능으로 정면 승부하면 x86 프로세와 경쟁이 되지 않는다고 보고 다른 쪽으로 시장을 파고든 것입니다. 그리고 이 승부는 결국 성공했습니다. 그리고 이제 Arm의 위치가 견고해진 상황에서 RISC-V가 다시 과거 Arm처럼 프로세서 시장에 도전장을 내밀고 있습니다. 아직은 주로 임베디드 시장에서 경쟁하고 있지만, 성능이 향상되면 과거 Arm처럼 더 많은 분야로 영역을 높일 가능성이 있습니다. 수백 개 이상의 코어를 집적한 고성능 RISC-V 프로세서가 그 물꼬를 틀 수 있을지 주목됩니다.

인텔은 반도체 분야에서 오랜 세월 1등 기업이었습니다. 특히 CPU 분야에서는 사실상의 독점 기업으로 누구도 넘볼 수 없는 지위를 누려왔습니다. 하지만 그 지위는 최근 크게 흔들리고 있습니다. 거의 망할 뻔했던 경쟁 기업 AMD가 부활해 시장 점유율을 늘리고 있고 인텔의 큰 강점이었던 최신 미세 공정은 이제 TSMC에 완전히 주도권이 넘어간 상황입니다. 이런 상황에서 CEO가 된 팻 겔싱어는 파운드리에 승부수를 던지고 4년간 5개의 새로운 미세 공정을 도입하는 공격적인 행보에 나섰습니다. 뒤처진 미세 공정을 따라잡는 것만으로는 주도권을 되찾기 어려운 만큼 아예 상대를 추월하겠다는 각오를 다진 것입니다. 하지만 현재까지는 새로운 반도체 팹을 건설하는데 들어가는 비용이 수익을 훨씬 앞지르면서 적자 폭이 커지고 있습니다. 2024년 2분기 인텔의 매출은 128억 달러로 전년 같은 기간과 비교해서 1% 정도 줄었습니다. 여기까지는 다소 실망스러워도 쇼크라고 보긴 어렵지만, 순이익을 보면 이야기가 달라집니다. 작년에 15억 달러 흑자였던 인텔은 이번 2분기에는 16억 달러라는 큰 적자를 기록했습니다. 매출은 비슷한데, 흑자에서 큰 폭의 적자로 전환한 이유는 아무래도 지출이 크기 때문일 것입니다. 인텔 파운드리 실적을 보면 여기서만 28억 달러의 적자가 발생해 적자의 대부분을 설명하고 있습니다.인텔은 현재 20A, 18A 같은 최신 미세 공정의 양산과 팹 건설을 동시다발적으로 진행하고 있습니다. 물론 이 공장들이 본격적으로 가동되기 전까지 매출은 없는 반면 들어가는 돈은 엄청나게 많을 수밖에 없습니다. 그러나 이 최신 미세 공정 팹 없이는 TSMC를 따라잡을 수 없고 앞으로 계획한 인텔의 최신 CPU 양산도 제때 이뤄질 수 없어 여기서 비용을 절감할 순 없습니다. 대신 인텔 경영진은 전체 인력의 15%가 넘는 대규모 인력 구조 조정을 통해 2025년까지 100억 달러에 달하는 천문학적 비용을 절감한다는 계획을 세웠습니다. 이에 따라 인텔 직원 12만 4800명 가운데 상당수가 직장을 옮겨야 할 것으로 보입니다. 그래도 인텔의 최신 미세 공정 팹이 계획대로 건설되고 양산까지 순조롭게 이어지면 미래에 대한 희망은 있습니다. 문제는 그렇게 되지 않을 경우입니다. 과거 10nm 공정 진입 때처럼 수율이나 성능에서 문제가 발생할 경우 이번에는 회사의 재정 상태가 나빠졌기 때문에 회복하기 힘든 치명타가 될 가능성이 있습니다. 또 다른 중요한 고비는 올해 하반기 출시 예정인 루나 레이크와 애로우 레이크 CPU입니다. AMD는 신제품인 라이젠 AI 300 시리즈와 라이젠 9000 시리즈를 먼저 출시하면서 시장 점유율 확대를 노리고 있습니다. 서버 시장에서도 최대 192코어의 5세대 에픽 프로세서를 투입해 점유율을 더 높이기 위해 노력하고 있습니다. 사실 인텔이 파운드리 건설에 들어가는 엄청난 비용을 감당하기 어려워진 것은 AMD에 시장 점유율을 꾸준히 내줬기 때문이기도 합니다. CPU 팔아서 번 돈으로 공장을 세워야 하는데, 경쟁사 때문에 이전처럼 마진을 많이 남기기도 힘들고 판매량도 늘리기 어려워진 것입니다. 이런 와중에 신제품이 경쟁사를 확실하게 이기지 못하면 한층 더 힘들어질 수밖에 없습니다. 물론 인텔은 창사 초기부터 지금까지 여러 차례 위기를 극복하고 이겨낸 저력이 있습니다. 이번에도 다시 한번 위기를 극복하고 업계 1위의 명성을 되찾을 수 있을지 앞으로 1-2년이 큰 고비가 될 것으로 보입니다.

AMD는 최근 열린 2024 테크데이 이벤트에서 신형 데스크탑 CPU인 라이젠 9000과 노트북 CPU인 라이젠 AI 300, 그리고 여기에 사용된 Zen 5 아키텍처에 대해 자세한 내용을 공개했습니다. 7월 31일 출시를 앞둔 상황에서 여러 가지 정보를 공개하는 건 당연하지만, 그 내용을 뜯어보면 과거와는 다른 자신감이 느껴집니다. 물론 기업에서 배포하는 자료는 보통 유리한 내용 위주로 편집하게 마련이지만, 그걸 감안해도 자신감이 느껴진다는 이야기입니다. 라이젠 9000 시리즈는 2017년에 등장한 젠 마이크로아키텍처의 Zen 5 기반으로 Zen+와 Zen 3+ 같은 개량형을 포함하지 않은 경우 5세대 해당합니다. 젠은 이전에 사용하던 불도저와 비교해서 같은 클럭에서 성능을 의미하는 IPC 기준으로 한 번에 40%나 되는 성능 향상을 이뤄냈습니다. 그리고 Zen 2에서 15%, Zen 3에서 19%, Zen 4에서 13% 정도 성능을 꾸준히 높였습니다. Zen 5에서는 IPC 기준 16%의 성능 향상을 달성했다고 발표했습니다. 이와 같은 성능 향상이 누적된 결과 AMD 라이젠 CPU는 출시 초기와 달리 이제 싱글 스레드 성능에서 충분히 경쟁력을 확보하고 있습니다. 1세대 라이젠의 경우 4코어 인텔 프로세서보다 게임 성능은 느렸지만, 8코어 CPU라는 점 덕분에 멀티 스레드 성능에서 우위를 점했습니다. 따라서 출시 초기에는 주로 코어 숫자가 많다는 점에 초점을 맞춰 홍보했습니다. 하지만 이번에 공개된 슬라이드에서는 오히려 코어 숫자가 더 많은 인텔 CPU와 비교가 눈길을 끌고 있습니다. AMD에 따르면 12코어 24스레드인 라이젠 9 9900X는 24코어 32스레드인 인텔 코어 i9 14900K와 비교해서 사이버 펑크 2077에서 최대 13%, 호라이즌 던 제로에서 최대 22%의 성능 향상이 있습니다. 보더랜드 3처럼 4%밖에 차이 나지 않는 경우도 있지만, 인텔 13/14세대 프로세서의 게임 성능을 거의 따라잡은 라이젠 7000 시리즈의 성능을 감안하면 IPC가 16% 정도 높아진 라이젠 9000 시리즈의 게임 성능은 충분히 기대할 수 있습니다.아무튼 AMD가 16코어 32스레드 최상위 프로세서인 라이젠 9 9950X와의 비교는 아예 보여주지 않고 그 아래 등급의 프로세서와의 결과만 보여준 것은 자신감의 표출이라고 해도 상당히 이례적인 경우입니다. 심지어 8코어 라이젠 7 9700X는 20코어 인텔 코어 i7 – 14700K와 비교하고 6코어 라이젠 5 9600X는 14코어인 인텔 코어 i5 – 14600K와 비교했습니다. 라이젠 출시 초기와는 정반대의 상황입니다. 물론 게임에서 그렇게 많은 코어를 사용하지 않는다는 점을 감안하면 고성능 Zen 5 코어를 사용한 라이젠 9000 시리즈의 강세는 어느 정도 예상할 수 있습니다. 하지만 이렇게 등급 파괴 수준의 성능을 보여줄지 확인하기 위해서는 정식 출시 이후 상세한 벤치마크를 통한 검증이 필요합니다. 하나 더 주목할 점은 전력 소모와 발열 감소입니다. 지난 몇 년간 인텔과 AMD는 경쟁을 통해 CPU의 코어 숫자와 클럭을 크게 늘렸습니다. 하지만 그 결과 고성능 CPU는 일반 소비자가 감당하기 다소 버거운 수준까지 전력 소모와 발열이 증가했습니다. 이제 16코어, 24코어 CPU를 사용하기 위해서는 공랭 쿨러 대신 거대한 방열판을 지닌 수랭식 쿨러와 대용량 파워 서플라이가 필요한 상황입니다. 당연히 소비자들 사이에서는 ‘불판’이나 ‘전력 차력 쇼’라는 비판이 이어졌습니다. 이를 의식했는지 AMD는 라이젠 9000 시리즈에서 발열량의 기준인 TDP를 낮췄습니다. 16코어인 라이젠 9 9950X는 170W로 이전과 동일하지만 12코어인 라이젠 9 9900X는 170W에서 120W로 낮추고 8코어 6코어 프로세서들도 105W에서 65W로 낮췄습니다. 이는 새로운 Zen 5 아키텍처와 TSMC 4nm 공정 덕분으로 보입니다.물론 TDP는 실제 전력 소모와 완전히 일치하지는 않지만, 보통 비례하기 때문에 전력 소모와 발열이 그만큼 감소했다는 뜻으로 볼 수 있습니다. 따라서 소비자들이 추가 비용을 지불하며 고용량 파워 서플라이와 수랭식 쿨러를 갖춰야 할 필요성이 줄어들 것으로 보입니다. 발열 및 소음 감소, 전기료 절감 효과 역시 기대할 수 있습니다. 본래 10년 전만 해도 AMD CPU가 코어 숫자가 많고 가격이 저렴한 대신 전력 소모와 발열이 많은 단점이 있었던 것과 비교하면 격세지감이 느껴지는 대목입니다. 여기에 더해 AMD는 CPU에서 방출되는 열의 저항을 15%나 줄여 같은 TDP라도 온도를 최대 7도 정도 낮출 수 있다고 발표했습니다. CPU 반도체 자체는 부서지기 쉽기 때문에 이를 보호하기 위해 히트 스프레더라는 금속판을 위에 덮습니다. 그리고 그 안에 열전도율이 높은 물질을 채워 넣는데, 아마도 이 부분을 개선해서 열 저항을 줄인 것으로 추정됩니다. CPU의 열을 쉽게 통제할 수 있다면 비싼 쿨러의 필요성이 줄어들 뿐 아니라 같은 쿨러라도 더 조용하고 쾌적한 사용이 가능합니다.AMD가 발표한 내용대로라면 올해 하반기 CPU 시장에서 라이젠 9000 시리즈의 우세를 예상해 볼 수 있습니다. 다만 인텔도 구경만 하고 있지는 않을 예정입니다. 몇 년간 아키텍처를 유지한 인텔 데스크톱 CPU는 올해 말 대대적인 변화를 예고하고 있습니다. 코드네임 애로우 레이크로 알려진 새 CPU는 라이젠 9000 시리즈처럼 아키텍처와 미세 공정을 전면 개선해 새로 도전장을 내밀 계획입니다. 지난 몇 년간 AMD는 데스크톱 시장에서 꾸준히 점유율을 올려 인텔의 독점적 지위를 흔들고 있습니다. 그리고 덕분에 소비자들은 경쟁을 통한 이득을 누리는 중입니다. 하지만 반대로 AMD의 일방적 우세는 새로운 독점 기업의 탄생을 예고할 수 있기 때문에 바람직하다고 보기 어렵습니다. 라이젠 9000 시리즈의 선전과 함께 인텔 애로우 레이크의 선전도 기대합니다.

AMD는 컴퓨텍스 2024에서 Zen 5 아키텍처를 적용한 전 제품군을 동시에 공개했습니다. 서버 부분에서는 5세대 에픽 프로세서(코드네임 Turin), 데스크톱 부분에서는 라이젠 9000 시리즈(코드네임 Granite Ridge), 노트북 부분에는 라이젠 AI 300 시리즈(코드네임 Strix Point)를 한 번에 공개한 것입니다. 출시 시점은 올해 7월(라이젠 9000, 라이젠 AI 300)과 하반기(5세대 에픽)로 곧 시장에서 볼 수 있을 것입니다. 이번 발표에서 흥미로운 부분은 데스크톱, 노트북, 서버 제품군이 각기 시장 상황에 맞춰 다른 전략을 지니고 있다는 것입니다. 노트북 프로세서인 라이젠 AI 300의 경우 NPU를 추가해 마이크로소프트의 코파일럿 + PC 기준을 충족함과 동시에 Zen 5 코어 4개 + Zen 5c 코어 8개로 스레드 숫자를 24개로 늘려 경쟁사인 인텔과 멀티스레드 경쟁에서도 밀리지 않겠다는 점을 분명히 했습니다. 반면 데스크톱 제품인 라이젠 9000 시리즈는 전 세대와 코어 구성이 달라진 게 없습니다. 다른 제품들은 코어를 늘리는 가운데 라이젠 9000만 유지한 부분이 오히려 더 주목됩니다. 일각에서는 인텔처럼 AMD도 고성능 코어와 고효율 코어의 하이브리드 구조로 가면서 코어 숫자를 늘릴 것이라는 예측도 있었으나, 모바일 코어 숫자만 최대 12개로 늘어나고 데스크톱 프로세서는 16코어를 유지했습니다. 하지만 여기에는 나름 그럴 만한 이유가 있습니다. 과거 AMD의 견제가 미약하던 시절 인텔은 4코어 제품을 오랜 시간 주력 제품으로 내세웠습니다. 그런 상황에서 도전자였던 AMD의 라이젠 프로세서는 8코어 제품을 주력으로 내세워 시장을 잠식해 들어갔습니다. 급기야 과거 자신만만하던 인텔마저 6, 8코어 제품을 급하게 내놓았을 정도입니다. 그러나 AMD는 여유 있게 16코어 제품을 내놓으면서 인텔의 추격을 따돌렸습니다. 결국, 인텔도 16코어, 24코어 제품을 내놓으면서 맞불을 놓았습니다. 하지만 코어 숫자가 경쟁적으로 늘면서 전력 소모 역시 크게 늘어난 것이 문제가 됐습니다. 여기에 경쟁자를 의식해 클럭까지 6GHz까지 높였으니 전력 소모량과 발열은 더 감당하기 힘든 수준이 됐습니다. 일부에서는 두 회사가 CPU를 두고 ‘전력 차력 쇼’를 벌이고 있다는 비판까지 나왔습니다. 당분간 코어 수 경쟁을 더 벌이기 힘든 상황이 된 것입니다. 물론 그럼에도 데스크탑 부분에서 AMD는 최대 16코어, 인텔은 최대 24코어를 유지하고 있기 때문에 이번에는 AMD가 코어 숫자를 좀 더 늘릴지도 모른다는 관측도 있었습니다. 스레드 숫자는 32개로 똑같지만, 코어 숫자가 적다는 것은 마케팅 측면에서는 불리하기 때문입니다. 하지만 AMD가 그렇게 하지 않은 것은 크게 두 가지 이유로 해석해 볼 수 있습니다. 첫 번째로 Zen 5 코어의 IPC가 16% 늘어나서 코어 숫자를 늘리지 않고도 성능을 높일 수 있다는 것입니다. 코어 숫자나 클럭은 똑같아도 한 번에 할 수 있는 일의 양을 의미하는 IPC가 늘어나면 성능을 높일 수 있습니다.두 번째로 아키텍처를 개선하고 4nm 공정을 미세 공정을 도입하면 같은 코어 수를 기준으로 전력 소모량을 줄일 수도 있습니다. 실제 공개한 내용을 보면 16코어인 라이젠 9 9950X만 TDP가 170W로 전 세대와 동일하고 12코어인 라이젠 9 9900X는 전 세대보다 50W가 줄어든 120W입니다. 8코어, 6코어 제품 역시 TDP가 105W에서 65W로 40W가 줄었습니다. 물론 TDP는 실제 전력 소모량과는 다를 수 있지만, 그래도 수치가 줄어들면 실제 전력 소모량도 줄어드는 게 일반적입니다. 따라서 이번에는 코어 수를 유지하고 비판의 대상이 된 과도한 전력 소모량을 줄이기 위해 노력했다는 해석이 가능합니다. 한 가지 변수는 경쟁자인 인텔 애로우 레이크입니다. 애로우 레이크가 예상보다 코어 숫자가 많을 경우 라이젠 9000 시리즈가 멀티스레드 성능에서 밀릴 수 있습니다. 그래도 AMD에게는 남은 카드가 하나 더 있습니다. 바로 3D V 캐시 메모리를 추가해 성능을 높이는 것입니다. 이 방법으로 AMD는 게임 부분에서 경쟁자를 확실히 따돌려왔습니다. 이번에도 같은 방식으로 고성능 제품군인 9000X3D 시리즈를 추후에 공개할 것으로 보입니다. 지난 몇 년 간 코어 수를 유지한 데스크톱과는 대조적으로 AMD는 서버 제품인 에픽 프로세서에는 아낌없이 코어 숫자를 늘렸습니다. 따라서 5세대 에픽 프로세서는 4세대와 비교해서 Zen 5 코어는 33% 늘어난 최대 128코어까지 Zen 5c 코어는 50%나 늘어난 192코어까지 지원합니다. 대신 TSMC의 3nm 공정을 사용해 전력 소모 증가는 최대한 억제한 것으로 보입니다. 그리고 코어 수를 늘리는 것 자체로 데이터 센터에서는 상당한 전력 절감 효과가 있습니다.최신 데이터 센터에는 수천 개에서 수만 개의 서버가 존재합니다. 그런데 서버 사이의 데이터를 주고받는 과정에서도 막대한 양의 에너지가 소비됩니다. 같은 서버 안에 있는 CPU 사이에도 같은 상황이 발생합니다. 따라서 64코어 CPU 두 개보다 128코어 CPU 한 개가 더 효율이 높고 128코어 서버 두 대보다 256코어 서버 한 대가 전력 소모가 적습니다. 5세대 에픽 프로세서의 경우 가장 흔히 쓰이는 2소켓 서버 기준으로 최대 384코어 768스레드가 가능해 앞으로 상당한 수요가 예상됩니다. 참고로 AMD는 3세대까지 최대 64코어 에픽 프로세서를 지원하다 4세대에서 128코어, 5세대에서 192코어까지 순차적으로 늘려가고 있는데, 서버 시장 점유율 역시 덩달아 늘어나고 있습니다. 리사 수 AMD CEO에 의하면 AMD의 서버 시장 점유율은 이제 33%에 도달했습니다. 몇 년 전만 해도 상상하기 어려웠던 수치입니다. 도전자 AMD의 거센 공세에 직면한 인텔 역시 여러 비장의 카드를 준비해 둔 상태입니다. 노트북 부분의 루나 레이크와 데스크톱 부분의 애로우 레이크 역시 올해 하반기에 출격을 대기하고 있습니다. 올해도 과거에는 상상하기 힘든 수준으로 강해진 AMD와 여전히 만만치 않은 능력을 지닌 채 반격을 준비하는 인텔의 대결이 주목됩니다.

한때 일본 반도체 업계는 메모리는 물론 시스템 반도체 부분에서 세계 시장을 주름잡았습니다. 하지만 후발 주자인 한국에 메모리 반도체 시장의 주도권을 완전히 내주고 말았고 프로세서 부분에서는 인텔 같은 미국의 거대 IT 기업에 밀려 결국 반도체 산업의 변방으로 밀려나게 됐습니다. 한국이 메모리 반도체, 대만이 파운드리 생산 분야에서 절대적인 위상을 차지한 이후 일본 반도체 업계는 정부의 지원과 함께 권토중래를 꿈꾸고 있습니다. 이 가운데 후지쯔는 일본에서 고성능 CPU 개발 및 제조 기술을 지닌 몇 안 되는 회사 중 하나입니다. 후지쯔는 과거 썬 마이크로시스템스(나중에 오라클에 합병)가 개발한 SPARC 아키텍처 CPU 제조 및 개발에 뛰어들어 서버 및 워크스테이션 시스템을 만들기도 했습니다. 하지만 서버 및 워크스테이션 시장이 x86 CPU로 기울고 모바일에서는 ARM 아키텍처 천하가 되면서 후지쯔는 ARM 아키텍처 기반 고성능 CPU로 방향을 바꾸게 됩니다. ARM은 x86과 달리 라이선스를 얻어 누구나 개발하고 제조할 수 있기 때문입니다. 그렇게 해서 2020년 선보인 후지쯔의 후카쿠 슈퍼컴퓨터는 415 페타플롭스의 연산 능력으로 미국의 서밋 슈퍼컴퓨터를 누르고 세계 1위를 달성했습니다. 일본 이화학연구소(RIKEN)과 공동으로 개발한 후카쿠의 두뇌인 A64FX는 48개의 연산 코어와 4개의 보조 코어로 구성된 52코어 ARM CPU로 2.7 테라플롭스의 연산 능력을 자랑합니다. TSMC의 7nm 공정에서 제조된 A64FX CPU는 88억 개의 트랜지스터를 집적해 지금 기준으로는 다소 작은 프로세서입니다. 대신 CPU 한 개의 4개의 HBM2 메모리 (각 8GB)와 붙여 사용하기 때문에 크기가 작아 수많은 CPU를 하나의 시스템에 집적할 수 있습니다. 후카쿠는 총 729.9만 개의 코어를 이용해 GPU 없이도 415 페타플롭스의 연산 속도를 달성했습니다. 하지만 그후 미국의 인텔, AMD, 엔비디아가 엑사스케일 슈퍼컴퓨터를 선보였기 때문에 후카쿠는 1위 자리에서 곧 물러나게 됐습니다. 물론 일본 정부는 슈퍼컴퓨터 경쟁에서 뒤지지 않기 위해 차세대 슈퍼컴퓨터를 계획하고 있습니다. 후지쯔는 차세대 슈퍼컴퓨터를 포함해서 데이터 센터 및 AI 시장을 노리고 새로운 CPU를 개발하고 있습니다. 2027년까지 출시를 목표로 한 차세대 고성능 CPU인 모나카 (Monaka)가 그것입니다. 모나카는 2nm 공정으로 제조되며 최신 ARM 아키텍처인 Armv9-A이 적용된 150개의 코어를 탑재할 예정입니다. 정확한 벡터 크기가 공개되지 않은 SVE2 (scalable vector extensions 2) 명령어를 사용하는데, 전작인 A64FX가 512bit SVE를 사용한 것을 감안하면 그보다 더 커질 것으로 예상됩니다. 메모리는 DDR5, 인터페이스는 PCIe 6.0 및 CXL 3.0을 지원합니다. 모나카는 여전히 베일에 가린 채 개발 중으로 정확한 목표 성능이나 이를 이용한 슈퍼컴퓨터 시스템의 성능에 대해서는 아직 알려진 바가 없습니다. 다만 코어 숫자가 3배로 늘어나고 최신 아키텍처를 적용하는 데다 개발 공백이 7년 정도나 되는 만큼 후카쿠보다 훨씬 빠른 엑사스케일 슈퍼컴퓨터가 등장할 것으로 예상됩니다. 또 모나카를 통해 데이터 센터와 AI 시장도 진입한다는 계획입니다. 후지쯔는 출시 시점에서 모나카가 다른 경쟁자보다 전력 대비 성능이 2배 정도 우수할 것으로 자신하고 있습니다. 후지쯔는 CPU 분야에서 오랜 기술력을 바탕으로 자신만의 길을 걷고 있지만, 솔직히 말해 인공지능이나 고성능 컴퓨터 분야에서는 시간이 지날수록 미국을 따라잡기가 어려워지는 것이 사실입니다. 자체 아키텍처 슈퍼컴퓨터 자체가 없는 우리나라보단 당연히 앞선 기술력을 지니고 있지만, 그래도 미국의 거대 기술 기업인 인텔이나 AMD, 엔비디아 등과 격차가 자꾸 벌어지는 것입니다. 이것은 시장 점유율과 밀접한 연관이 있습니다. 미국 IT 기업들의 서버 CPU와 GPU는 이미 세계 시장을 장악한 상태입니다. 서버 CPU 부분에서 인텔과 AMD를 넘볼 회사는 현재 거의 없다고 해도 무방한 수준이며 GPU 및 인공지능 시장에서는 엔비디아가 시장을 독점하고 있어 인텔이나 AMD도 끼어들기가 힘든 상황입니다. 이들은 자신들이 장악한 시장에서 막대한 돈을 벌고 이를 다시 연구비로 쏟아부어 차세대 제품 개발을 꾸준히 이어 나갈 뿐 아니라 해당 산업 생태계 자체를 자신들에게 유리하게 만들어 가고 있습니다. 그에 반해 잠시나마 1위를 했던 후카쿠에 사용된 A64FX도 결국 서버 및 고성능 컴퓨팅 시장에 진입하는 데는 실패했다고 봐도 무방합니다. 후카쿠 말고는 쓰이는 곳이 거의 없기 때문입니다. 결국 시장에서 돈을 벌어 차세대 프로세서를 개발하고 다시 이를 통해 시장에서 돈을 벌어들이는 선순환 구조가 어렵다 보니 차세대 제품 개발에 시간이 오래 걸리는 것으로 해석할 수 있습니다. 이런 점을 감안하면 일본 반도체 신화의 재건은 쉬워 보이지 않지만, 결과물이 나오기 전까지 속단은 금물일 수 있습니다. 모나카가 누구도 예상 못했던 깜짝 반전의 드라마를 쓰게 될지 아니면 일본식 갈라파고스화의 또 다른 상징이 될지 결과가 주목됩니다. 

작년 말부터 PC 시장은 불황의 늪에 빠져들었습니다. CPU 업계 1위인 인텔 역시 불황의 파고에서 예외가 될 순 없어서 지난 2022년 4분기엔 매출이 전년 동기보다 32%나 줄어들고 순이익도 7억 달러 적자로 전환되는 어려움을 겪었습니다. 지난 4분기의 어닝 쇼크는 기본적으로 경기 위축에 따른 PC와 서버 수요의 급격한 둔화가 원인이지만, 경쟁사인 AMD의 약진 역시 간과할 수 없는 요인입니다. AMD는 에픽 CPU로 서버 시장에서 인텔 제온 CPU의 점유율을 잠식하고 있으며 소비자용 PC 시장에서도 라이젠 CPU로 인텔의 독점 구조를 무너뜨리고 있습니다. 그나마 인텔에 다행인 부분은 작년에 출시한 13세대 코어 프로세서(랩터 레이크)의 성능이 뛰어나 경쟁자인 라이젠 7000 시리즈를 효과적으로 견제하고 있다는 것입니다. 높은 성능을 내는 고성능 코어와 에너지 효율이 우수한 고효율 코어를 적절히 혼합해 최대 24코어 제품을 내놓은 인텔의 하이브리드 CPU 전략은 성공적이었습니다. 24코어 인텔 코어 i9 13900K는 게임은 물론 다중 작업에서 경쟁자인 16코어 라이젠 9 7950X를 앞섰습니다. 하지만 올해 AMD는 그동안 준비한 비장의 카드를 내놓았습니다. 바로 CPU 다이 위에 추가 L3 캐시 메모리를 올린 라이젠 9 7950X3D입니다. 캐시 메모리는 CPU가 바로 쓸 수 있는 작업 공간에 해당합니다. 따라서 클수록 CPU의 성능을 높일 수 있으나 그렇다고 많이 탑재하면 가격이 비싸지고 CPU 크기가 커져 적당히 크기를 조절해 왔습니다. 하지만 AMD는 CPU 다이 위에 L3 캐시를 추가로 탑재하는 3D V 캐시를 통해 기존의 CPU를 활용한 고성능 제품을 만들 수 있는 방법을 개발했습니다. 그러나 1세대 3D V 캐시는 8코어 제품인 라이젠 7 5800X3D에만 탑재되어 아쉬움을 남겼습니다. 2세대 3D V 캐시 제품은 8코어는 물론 12코어, 16코어 제품에도 탑재되어 선택의 폭이 더 넓어졌습니다. 두 개의 8코어 칩렛 가운데 하나만 3D V 캐시가 탑재된 구조에도 본래 캐시 메모리가 커진 라이젠 7000 시리즈에 추가로 탑재되어 라이젠 9 7950 X3D의 L2+L3 캐시 용량은 무려 144MB에 달합니다. 이는 경쟁자인 코어 i9 13900K의 68MB의 두 배가 넘는 용량입니다.공개된 벤치마크 결과를 보면 대용량 캐시 메모리를 많이 사용하지 않는 작업에서는 기본 클럭을 300MHz 낮춘 탓에 오히려 약간 낮은 성능을 보여주지만, 게임 성능을 대폭 끌어올려 코어 i9 13900K를 평균적으로 약간 앞서는 성능을 보여줍니다. 다시 한번 3D V 캐시로 가장 빠른 CPU의 타이틀을 다시 가져온 셈입니다. 하지만 진짜 놀라운 부분은 따로 있습니다. 바로 TDP가 120W로 X 시리즈보다 50W 낮아졌다는 것입니다. 캐시를 추가로 탑재하면 전기를 더 사용할 것 같지만, 클럭을 약간 낮추고 최적화를 한 덕분에 게임 성능은 높이고 전력 소모와 발열량은 크게 낮췄습니다. 벤치마크 결과를 보면 라이젠 9 7950X3D는 라이젠 9 7950X와 비교해서 최대 100W 낮은 전력 소모를 보이고 있습니다. 코어 i9 13900K와 비교하면 풀로드에서 차이는 더 커집니다. 최근 CPU의 코어 숫자가 급격히 늘어나고 클럭도 최대 6GHz에 이르면서 전력 소모와 발열량이 일반 소비자가 감당하기 버거운 수준까지 늘어났다는 점을 생각하면 환영할 만한 결과이기도 합니다. 현시점 1위 게이밍 성능과 낮은 전력 소모량을 생각하면 라이젠 9 7950X3D의 유일한 약점은 699달러의 비싼 가격뿐입니다. 전력 소모가 줄어서 비싼 쿨러와 메인보드, 파워 서플라이, 케이스를 사용하지 않아도 된다는 점은 큰 장점이지만, 이를 무색하게 할 만큼 가격이 비싸 선뜻 구매할 소비자는 많지 않을 것으로 보입니다. 그럼에도 3D V 캐시 기술의 가능성을 보여줬다는 점에서 이번 라이젠 7000X3D 제품군의 의의는 적지 않을 것으로 보입니다. 클럭의 한계에 도달한 CPU 업계가 대용량 캐시로 성능 한계를 어디까지 극복할 수 있을지 주목됩니다. 

AMD는 지난 8월 말에 라이젠 7000 시리즈(코드명 라파엘)를 공개하고 2022년 하반기 CPU 시장 공략에 나섰습니다. 최초의 5nm x86 CPU이면서 새로운 Zen 4 아키텍처를 도입한 라이젠 7000시리즈는 경쟁자인 인텔 12세대 코어 프로세서(앨더 레이크)보다 강력한 성능으로 다시 왕좌를 차지했습니다. 하지만 인텔 역시 곧바로 반격했습니다. 인텔은 13세대 코어 프로세서인 랩터 레이크(Raptor lake)를 공개하고 10월 20일부터 판매에 들어간다고 발표했습니다. 랩터 레이크는 앨더 레이크와 같은 인텔 7 공정으로 제조되었지만, 코어 숫자와 캐시 메모리 용량을 늘리고 최대 클럭을 높여 성능을 높인 개량형 모델입니다. 양사가 자존심을 걸고 대결하는 최상위 모델을 보면 서로 절대 밀리지 않겠다는 의지가 느껴집니다. 가장 고급형 제품인 인텔 코어 9 13900K/KF은 고성능 P코어의 부스트 클럭을 5.8GHz로 한 번에 0.6GHz나 끌어올려 경쟁자인 라이젠 9 7950X와 똑같이 맞췄습니다. 고효율 E 코어 역시 4.3GHz로 0.4GHz 더 높였습니다. 여기에 CPU 성능에 많은 영향을 주는 L2 캐시를 공격적으로 늘린 점도 눈여겨볼 부분입니다. P 코어의 L2 캐시는 1.5MB에서 2MB로 늘었고 E 코어 클러스터 당 L2 캐시는 4MB로 앨더 레이크의 두 배로 늘었습니다. E코어의 숫자까지 16개로 두 배 늘렸기 때문에 코어 9 13900K/KF의 L2 캐시 용량은 라이젠 9 7950X의 두 배인 32MB에 달합니다. 다만 L3 캐시 용량은 36MB로 20% 정도 늘어나는 데 그쳐 L2/3 캐시 총용량은 68MB로 라이젠 9 7950X의 80MB보다 약간 작습니다. 그래도 앨더 레이크의 44MB와 비교하면 한 세대만에 대폭 증가했으며 대용량 캐시를 탑재할 것이 확실한 경쟁자를 상당 부분 따라잡았습니다.이렇게 캐시 메모리 용량도 대폭 늘리고 코어 숫자도 24개(P 코어 8 + E 코어 16개)로 늘리고 클럭도 높인 덕에 랩터 레이크는 아키텍처나 제조 공정의 큰 변화 없이 싱글 쓰레드 기준 15%, 멀티 쓰레드 기준 41%나 증가했습니다. 물론 13세대 코어 프로세서와 라이젠 7000 시리즈 중 실제로 누가 이길지는 동일한 조건에서 벤치마크를 해봐야 알겠지만, 발표된 스펙을 보면 13세대 코어 프로세서의 우세가 점쳐집니다. 맹금류를 뜻하는 랩터의 이름을 달고 나온 13세대 코어 프로세서가 이름값을 제대로 할 가능성이 높은 상황입니다. 하지만 랩터 레이크의 장점은 성능만이 아닙니다. 인텔은 최상위 모델의 가격을 동결해서 상당한 가격 경쟁을 갖췄습니다. 코어 i9 13900K의 가격은 589달러로 코어 i9 12900K와 동일하며 내장 그래픽을 뺀 코어 i9 13900KF의 가격도 564달러로 코어 i9 12900KF와 동일하게 유지했습니다. 반면 16코어 라이젠 9 7950X의 가격은 699달러, 12코어 라이젠 9 7900X의 가격은 549달러로 가격대 성능비에서 인텔의 우세가 점쳐지는 상황이 됐습니다. 특히 국내에서는 강달러로 인해 컴퓨터 부품 가격이 폭등하는 상황이라 하이엔드 제품군에서 라이젠 7000 시리즈의 가격이 상당히 부담스러운 수준까지 올라가고 있습니다. 결국은 AMD도 가격을 조정하게 될 가능성이 높아 보입니다. 한 가지 복병은 전력 소모량과 발열입니다. 먼저 벤치마크 결과가 나온 라이젠 7000 시리즈는 최신 5nm 공정의 도입에도 불구하고 클럭을 크게 높인 탓에 상당한 양의 전력을 소모합니다. 랩터 레이크는 클럭, 코어 숫자, 캐시 메모리 모든 것이 늘어나면서 공정은 이전 세대와 동일하기 때문에 최소한 더 많은 전력을 소모할 것이 분명해 보입니다. 두 회사가 경쟁적으로 성능을 높이기 위해 프로세서의 크기를 늘리고 클럭도 높이면서 이제 하이엔드 CPU의 전력 소모와 발열량이 일반 소비자가 감당하기에 부담스러운 수준까지 높아졌습니다. RTX 4090/4080같은 고성능 그래픽 카드는 아예 한술 더 떠서 과거 컴퓨터 본체보다 많은 전력을 소모하고 있습니다. 높은 성능도 중요하지만, 일반 소비자가 감당할 수 있는 합리적인 가격과 저전력 성능이 아쉬운 상황입니다.  

AMD는 2017년 젠 (Zen) 아키텍처 기반의 라이젠 프로세서를 내놓으면서 풍전등화의 위기에 놓인 회사가 다시 기사회생했습니다. AMD가 지금의 위치까지 온 것은 전적으로 젠 아키텍처, 특히 라이젠 CPU 덕분입니다. 5년 전만 해도 상상할 수 없는 일이지만, 이제 AMD의 시가 총액은 인텔을 넘어서고 있습니다.  첫 라이젠 CPU 공개 이후 5년이 지난 지금 AMD는 젠 4 아키텍처에 기반한 라이젠 7000 시리즈를 공개했습니다. 라이젠 7000은 5nm 공정으로 제조된 첫 x86 CPU로 DDR5 및 PCIe 5.0, AVX-512 같은 최신 기술을 집약해 올해 하반기에 공개될 인텔의 13세대 코어 프로세서인 랩터 레이크와 진검승부를 벌일 예정입니다.  AMD는 젠 4 아키텍처가 전 세대와 비교할 때 13% 정도 IPC가 상승했다고 발표했습니다. 같은 클럭이라면 연산 능력이 13% 높다는 이야기입니다. 하지만 최신 5nm 미세 공정을 적용해 실제 성능은 그보다 더 높습니다. 라이젠 9 7950X의 부스트 클럭은 5.7GHz로 x86 프로세서에서 한계로 여겨졌던 6GHz에 가까이 다가섰습니다. 2017년 1세대 라이젠에서 4.1GHz였다가 2020년 4.9GHz까지 증가한 후 한 번에 5.7GHz로 뛰어넘은 것입니다.  같은 16코어 최상위 제품끼리 비교할 때 TDP 65W에서 라이젠 9 7950X의 성능은 라이젠 9 5950X와 비교해 74%나 높아졌습니다. 이는 아키텍처 변화만으로는 설명할 수 없는 수치로 CPU 칩렛의 5nm 공정 도입과 I/O 다이의 6nm 공정 도입 모두가 영향을 준 것으로 보입니다. 참고로 TDP 105W에서 37%, 170W에서는 35% 정도 성능이 높은데 미세 공정이 낮은 클럭에서 더 큰 힘을 발휘하는 것으로 보입니다. 12-16코어 노트북 버전의 등장도 점칠 수 있는 부분입니다.  높아진 성능에도 가격은 16코어 라이젠 9 7950X가 699달러, 12코어 라이젠 9 7900X가 549달러, 8코어 라이젠 7 7700X가 399달러, 6코어 라이젠 5 7600X가 299달러로 합리적인 수준입니다. 다만 전작인 라이젠 5000시리즈 출시 초기에 공급 부족으로 가격이 뛴 것처럼 초기에는 공급이 원활하지 않을 가능성이 있습니다. 그리고 아직 DDR5 메모리 가격이 높다는 점과 최근 높아진 환율이 초기 보급의 걸림돌로 생각됩니다.  일단 AMD는 올해 하반기에 내놓을 수 있는 가장 큰 카드를 내밀었습니다. 남은 것은 인텔의 대응입니다. 앨더 레이크 (12세대)의 개량형인 랩터 레이크는 경쟁자처럼 IPC를 대폭 높일 수 없기 때문에 코어 숫자를 늘리고 클럭을 높일 것으로 예상됩니다. 올해 하반기부터 내년 초까지 인텔과 AMD의 CPU 대전이 기대됩니다.

우리가 현재 사용하는 일반 컴퓨터의 성능은 20년 전 서버와는 비교할 수 없을 정도로 강력합니다. 대다수 사용자들은 화려한 그래픽을 자랑하는 최신 게임을 주로 하는 경우를 제외하면 현재 사용하는 컴퓨터가 크게 느리지 않을 것입니다. 하지만 항상 추가 비용을 내고서라도 최상의 기기를 손에 넣고자 하는 소비자들은 존재합니다.  강력한 고성능 CPU를 원하지만, 서버 제품은 원하지 않는 소비자를 위해 나온 것이 HEDT (High End DeskTop) 제품군입니다. 서버 CPU의 경우 코어 숫자나 캐시 메모리 용량은 많지만, 클럭이 낮아 게임 성능은 오히려 낮기 때문에 하이엔드 소비자에게 인기가 낮습니다. HEDT는 이런 틈새시장을 노린 고성능 제품군입니다.  과거 인텔은 4코어 제품은 주력으로 판매하고 6코어, 8코어 제품군은 E 제품군으로 차별화해서 출시했습니다. 엔트리급 서버 CPU를 클럭을 높여 판매한 것으로 HEDT라는 제품 카테고리도 이때 생겼다고 할 수 있습니다.  그런데 2017년 AMD가 8코어 라이젠 CPU를 내놓자 기존의 인텔 HEDT 제품으로는 대응이 어려워집니다. 인텔에겐 설상가상이고 소비자들에게는 금상첨화로 AMD가 서버 제품군을 라이젠 스레드리퍼로 출시하자 HEDT 시장은 AMD로 기울기 시작했습니다.  소비자용 PC 시장에 32코어 CPU를 선보인 것은 당시는 물론 지금 기준으로도 충격적인 일입니다. 인텔도 최대 18코어의 스카이레이크 – X 제품을 선보이며 반격하긴 했지만, 가성비에서 AMD의 스레드리퍼에 밀릴 수밖에 없었습니다. 스레드리퍼 2990WX(32코어/64스레드)는 1799달러의 가격으로 등장해 서버 제품군과 비교해도 가성비가 압도적이었습니다. 결국 인텔은 HEDT 제품군인 코어 – X의 가격을 대폭 낮춰서 대응할 수밖에 없었습니다.  그러나 인텔과 AMD의 HEDT 제품군에 결정타를 가한 건 서로의 경쟁이 아니라 일반 소비자용 제품군이었습니다. 2019년 AMD가 16코어 제품인 라이젠 9 3950X를 749달러에 선보이자 HEDT 제품군과 일반 소비자용 제품군의 경계가 흐려지기 시작했습니다.  스레드리퍼나 코어 X 같은 HEDT는 CPU만 비싼 것이 아니라 메인보드도 매우 비싼 편인데, 일반 소비자용 메인보드에 사용할 수 있는 저렴한 12코어, 16코어 제품이 나오자 가성비에서 HEDT 제품군이 밀리게 된 것입니다. 인텔 역시 앨더 레이크 (코어 12세대)에서 최대 16코어 제품을 일반 소비자용 제품군에 출시하면서 HEDT 제품군은 일반 소비자용 제품군으로 흡수되는 듯한 상황이 됐습니다.  결정적으로 올해 등장한 AMD의 스레드리퍼 5000 시리즈는 기업용 제품인 프로 버전만 출시되고 일반 소비자용 제품은 출시되지 않았습니다. 가격도 24코어 제품인 스레드리퍼 프로 5965WX가 2399달러로 일반 소비자가 쉽게 지갑을 열기 힘든 가격대가 됐습니다. 64코어 제품인 스레드리퍼 프로 5995WX는 6499달러로 서버 제품과 별 차이가 없게 됐습니다. AMD가 스레드리퍼의 가격을 올려 사실상 워크스테이션 같은 전문가용 제품으로 만든 데는 그럴 만한 이유가 있습니다. 과거에는 AMD의 서버 시장 점유율이 낮아서 남는 서버 제품군은 하이엔드 제품으로 출시하는 게 합리적이었지만, 이제는 더 비싼 서버 제품으로 팔아도 물량을 소화할 수 있습니다. 그렇다면 굳이 고가의 서버 CPU를 HEDT라는 이름으로 더 싸게 팔 이유가 없습니다. 인텔 역시 12세대 코어 프로세서를 출시하면서 아예 코어 – X 제품군은 더 이상 공개하지 않았습니다.  하지만 이런 변화가 소비자에게 부정적인 것은 아닙니다. 오히려 HEDT 제품이 일반 소비자용 제품으로 흡수되면서 비용이 낮아졌기 때문입니다. 현재 일반 소비자들은 게임을 주로 해도 8코어 정도면 적당한 수준이고 솔직히 16코어가 필요한 작업을 하는 일은 거의 없습니다. 이런 상황에서 16코어 제품이 일반 소비자용으로 흡수되었다면 별도의 하이엔드 제품군은 필요하지 않습니다. 남는 돈을 그래픽 카드나 SSD 같은 다른 부품에 투자하는 것이 더 효과적입니다. 미래는 어떨지 모르겠지만, 당분간 HEDT CPU는 보기 어려울지도 모릅니다.

GPU는 본래 그래픽 연산, 특히 3D 관련 연산에 초점을 맞춘 특수 목적 프로세서였으나 최근에는 인공지능 연산 및 병렬 컴퓨팅 목적으로 수요가 크게 늘어나면서 인텔 같은 전통적인 CPU 제조사까지 GPU 개발에 뛰어들고 있습니다.  하지만 그렇다고 해서 GPU가 CPU가 하던 일을 모두 대신할 수 있는 것은 아닙니다. GPU는 특정 연산 속도는 매우 빠르지만, 컴퓨터가 제대로 작동하기 위해서는 여전히 CPU의 역할이 중요합니다. 그리고 최근에는 빠른 연산을 위해 CPU와 GPU의 연계가 중요해지고 있습니다.  따라서 인텔, 엔비디아, AMD는 모두 자체 CPU와 GPU를 넣은 고성능 통합 프로세서를 개발하고 있습니다. 2023-2024년 사이 등장할 차세대 하이브리드 프로세서들은 제각기 다른 방식으로 CPU와 GPU를 하나로 묶을 예정입니다.   자체 ARM 프로세서와 GPU의 결합을 꿈꾸는 엔비디아 엔비디아는 ARM 인수에 실패했지만, 여전히 ARM 기반 고성능 프로세서 개발을 진행하고 있습니다. 엔비디아가 최근 공개한 그레이스 슈퍼칩은 고성능 서버용 ARM 아키텍처 기반의 72코어 CPU를 CPU + CPU 방식으로 조합하거나 혹은 CPU + GPU 방식으로 조합할 수 있습니다.  두 개의 칩을 물리적으로 결합하는 일은 엔비디아의 독자 고속 인터페이스인 NV Link Chip to Chip (C2C)가 담당합니다. NVLink는 업계 표준 규격이지만, 대역폭이 좁은 PCI express를 대신하는 엔비디아의 독자 규격으로 PCIe 5.0과 비교할 때 25배 정도 에너지 효율이 우수하고 90배 정도 밀도가 높습니다. 데이터 전송 속도는 900GB/s 이상입니다. 엔비디아는 그레이스 슈퍼칩 CPU와 최신 호퍼 GPU, HBM3 메모리를 붙여 매우 강력한 슈퍼컴퓨터를 만들 계획입니다. 미국 에너지부 산하의 로스 알라모스 국립 연구소에 설치될 버나도 슈퍼컴퓨터가 그 주인공으로 10엑사플롭스급의 인공지능 연산 능력을 지녀 가장 빠른 인공지능 컴퓨터가 될 예정입니다. 엔비디아는 그레이스 슈퍼칩이 출시 시점에서 가장 뛰어난 고성능 프로세서가 될 것으로 자신하고 있습니다.  앤비디아는 GPU 전문 제조사로 CPU 분야에서 영향력은 미미했습니다. 그래서 첫 서버 CPU인 그레이스 슈퍼칩이 의미 있는 성과를 거둘 수 있을지 시선이 쏠리고 있습니다.  전통의 APU 제조사 AMD AMD는 이미 2006년에 ATI를 인수하면서 그래픽 카드 시장에 진입했고 CPU + GPU 형태의 프로세서인 APU를 출시해 시장에서 좋은 반응을 얻었습니다. 콘솔 게임기 시장에도 AMD의 특화된 APU들이 탑재됩니다.  하지만 최근 GPU가 인공지능 연산 및 데이터 분석에서 역할이 커지면서 AMD 역시 에픽 CPU와 고성능 GPU를 결합한 제품을 준비하고 있습니다. AMD는 내년 선보일 인스팅트 MI 300에서 Zen 4 아키텍처 기반의 서버 CPU와 CDNA3 GPU를 결합할 예정입니다. 이 CPU와 GPU는 칩렛 형태로 고성능 메모리와 함께 3D 패키징 방식으로 묶어서 제조됩니다. AMD는 CPU와 GPU를 통합하는 데 오랜 노하우를 지니고 있기 때문에 결과에 대해 자신하고 있습니다. AMD에 따르면 인공지능 연산 능력은 전 세대와 비교해서 5배나 높아질 수 있습니다.  다만 GPU 자체의 연산 능력과 인공지능 생태계는 엔비디아 쪽이 더 앞서 있다는 것이 일반적인 평가입니다. 과연 엔비디아의 첫 서버 CPU가 GPU와 잘 결합해 AMD를 누를지 아니면 통합 프로세서 제조에 경험이 많은 AMD가 판정승을 거둘지 주목됩니다.  GPU 시장에 도전자 인텔 인텔은 GPU 시장의 신참이지만, AMD의 라데온 개발을 담당한 라자 코두리를 영입해 공격적인 GPU 개발 로드맵을 공개했습니다. 그리고 현재 인텔이 밀고 있는 타일 기반의 프로세서 제조 방식을 통해 서버 CPU와 GPU를 결합하려고 준비 중입니다. 2024년 출시를 목표로 하고 있는 팔콘 쇼어스 XPU는 x86 CPU와 Xe GPU, 그리고 HBM 메모리를 결합한 것으로 기존 프로세서와 비교해서 5배의 와트당 성능을 목표로 하고 있습니다. 인텔의 프로세서 제조 방식은 전통적으로 하나의 다이에 모든 것을 집중시키는 방식이었으나 최근 프로세서 크기가 커지고 비용이 증가하면서 작은 타일 여러 개를 묶어 하나의 큰 프로세서를 만드는 방식으로 전환하고 있습니다. 어차피 붙여서 만든다면 CPU에 GPU를 못 붙일 이유가 없습니다. 다만 인텔 GPU의 성능은 아직 베일에 가려 있어 실제 결과물이 어떻게 나올지는 두고 봐야 알 수 있습니다.  현재 인텔, AMD, 엔비디아는 방식은 달라도 결국 비슷한 목적의 제품을 2023-2024년 사이 시장에 내놓고 경쟁할 예정입니다. 이들이 CPU, GPU 통합 프로세서를 내놓은 데는 그럴 만한 이유가 있습니다. CPU와 메모리가 탑재된 메인보드에 독립 그래픽 카드를 여러 개 설치하는 방식은 부피도 크고 에너지 효율이 낮습니다. 이들을 모두 통합해 하나로 묶으면 빠른 데이터 전송이 가능한 것은 물론 전력 소모도 줄어들게 됩니다. 부피가 큰 폭으로 감소하는 것은 말할 필요도 없습니다. 인텔은 최대 5배 정도 시스템 밀도를 높일 수 있을 것으로 보고 있습니다.  따라서 인공지능 연산 등 특정 목적의 고성능 서버와 슈퍼컴퓨터에서 CPU + GPU + 고속 메모리의 조합은 앞으로 특수한 경우가 아니라 일반적인 상황이 될 것입니다. 전통적인 GPU 제조사인 엔비디아가 서버 CPU를 만들고 업계 1위의 CPU 제조사인 인텔이 갑자기 서버 GPU 개발에 나선 건 그럴 만한 이유가 있는 셈입니다. 모두 만만치 않은 회사들인 만큼 앞으로 누가 이 시장에서 주도권을 가져갈지 쉽게 예측할 수 없지만, 결과에 따라 GPU는 물론 CPU 업계 판도까지 달라질 수 있을 것으로 예상됩니다.

올해 상반기 CPU 시장은 12세대 코어 프로세서 (앨더 레이크)로 다시 반격을 시작한 인텔과 이에 맞선 AMD의 라이젠 5800X3D의 선전으로 요약할 수 있습니다.  앨더 레이크는 2017년 라이젠 출시 이후 AMD에 계속 점유율을 내주던 인텔에게 회심의 일격이었습니다. 하지만 3D V 캐시로 캐시 메모리 용량을 3배 늘린 라이젠 5800X3D는 게임 성능에서 다시 인텔을 눌러 한 치 앞을 내다보기 힘든 혼전 양상을 보였습니다. 두 회사는 올해 하반기에도 각각 신제품을 내놓고 다시 한 판 붙을 예정입니다.  선수를 친 쪽은 AMD입니다. AMD CEO인 리사 수 박사는 컴퓨텍스 2022 기조연설을 통해 올해 가을 내놓을 라이젠 7000 시리즈 정보를 공개했습니다. TSMC의 5nm 공정으로 제조된 라이젠 7000 시리즈는 라이젠 출시 후 최초의 대규모 플랫폼 업그레이드를 통해 성능을 끌어올릴 예정입니다.  하지만 모든 소비자가 이 혜택을 누릴 순 없습니다. 소켓 (CPU를 메인보드에 장착하는 부위)과 메모리 변경으로 인해 CPU만 구매해서 업그레이드할 수 없기 때문입니다. 라이젠 7000 시리즈는 2017년 처음 도입된 AM4 소켓과 결별하고 AM5 (LGA1718) 소켓을 사용하기 때문에 기존 AMD 메인보드에서 사용할 수 없습니다. 이는 DDR5 및 PCIe 5.0 같은 신기술을 사용하기 위해서 어쩔 수 없는 선택입니다.  라이젠 7000은 쿼드 채널 DDR5 메모리 적용으로 최대 16코어 CPU에 충분한 대역폭을 제공할 수 있을 뿐 아니라 RDNA2 아키텍처 기반 내장 그래픽과의 메모리 병목 현상도 피할 수 있습니다.  경쟁자인 인텔 앨더 레이크가 DDR4 메모리도 사용할 수 있게 한 것과는 달리 라이젠 7000 시리즈는 DDR5만 사용할 수 있습니다. 물론 이것은 앨더 레이크 출시 시점에 DDR5가 거의 보급되지 않았기 때문입니다. 물론 인텔 역시 DDR5를 주력으로 밀 것이 확실하기 때문에 올해 하반기 이후에는 메모리 주류가 DDR5로 바뀌게 될 것으로 보입니다. 소켓과 메모리 변경 다음으로 중요한 사실은 내장 그래픽 포함입니다. 사실 현재 8코어 이상의 고가 CPU를 사용하는 소비자의 대부분은 고성능 독립 그래픽 카드를 사용하는 경우가 많아 AMD는 보급형 및 노트북용 제품을 제외하고 고성능 데스크톱 CPU에는 그래픽 부분을 제외했습니다. 덕분에 데스크톱 시장에서는 가격 경쟁력을 지닐 수 있었지만, 내장 그래픽 활용도가 높은 노트북 시장에서는 상대적으로 불리했습니다.  라이젠 7000은 I/O 칩렛에 내장 그래픽을 통합했습니다. 그리고 이를 위해 14nm 공정 대신 6nm 공정으로 제조 공정을 대폭 업그레이드했습니다. 덩치가 큰 GPU를 품기 위한 선택으로 보이는데 제조 단가가 올라가는 만큼 최종 CPU 가격에도 영향을 있을 것으로 보입니다. 가장 중요한 변화는 물론 CPU 코어가 Zen 4로 바뀐 것입니다. 라이젠 7000은 8개의 Zen 4 코어를 지닌 칩렛 두 개를 연결해 최대 16코어 제품까지 구성할 수 있습니다. 12코어 칩렛 루머도 있었지만, 최신 5nm 공정 도입에 따른 제조 단가 문제와 GPU 포함으로 인한 발열 등의 문제를 고려한 것으로 보입니다.  새로운 Zen 4 코어는 싱글 쓰레드 기준 15%의 정도 성능을 높였습니다. 흥미로운 부분은 5GHz를 넘어서 5.4-5.5GHz 클럭도 달성이 가능하다는 것입니다. 따라서 라이젠 7000의 성능은 앨더 레이크보다 좀 더 빠를 것으로 기대됩니다. 다만 AM5 소켓이 최대 170W의 TDP를 지원하는 점을 생각하면 발열과 전력 소모도 함께 늘었을 가능성이 있습니다.  그 외에도 라이젠 7000과 새로운 600 시리즈 칩셋은 PCIe 5.0, 최대 14개의 USB 3.2 2x2 (최대 20Gbps 대역폭), Wi-Fi 6E 등 여러 가지 업그레이드된 입출력 단자와 기기 연결 기능을 제공합니다.  물론 인텔도 지지 않고 13세대 코어 프로세서 (랩터 레이크)를 올해 하반기에 출시할 예정입니다. 13세대 코어 프로세서는 기본적으로 12세대의 개량형이지만, 코어를 더 넣고 클럭을 다소 높이는 방식으로 라이젠 7000 시리즈에 대응할 수 있을 것으로 예상됩니다.  누가 더 빠를지는 제품이 나오기 전까지는 아무도 장담 못하는 상황이지만, 인텔과 AMD의 경쟁으로 소비자들은 8코어 이상의 멀티 코어 CPU 제품을 좀 더 쉽게 구매할 수 있게 될 것으로 보입니다. 올해 하반기에는 CPU 선택의 폭이 더 넓어지고 성능은 전반적으로 업그레이드될 것으로 기대됩니다.

과거 구소련 시절부터 러시아의 IT 기술은 미국 등 서방국가에 비해 현저히 떨어졌습니다. 따라서 오래전부터 구소련은 서방의 하드웨어와 소프트웨어를 무단으로 도용해 사용했습니다.  하지만 이것도 하드웨어가 아직 단순하던 1980년대까지 통하는 방식이었고 21세기 이후에는 라이선스를 무시하더라도 기술적인 한계로 복제품을 만들기 힘들어졌기 때문에 결국 서방에서 직수입하는 방법을 택합니다. 특히 자체 제조가 거의 불가능한 프로세서나 메모리는 거의 100% 수입이었습니다.  그러던 러시아가 자체 프로세서 개발에 본격적으로 투자한 계기는 크림반도 병합 이후 서방의 제재입니다. 러시아 정부는 MCST가 개발한 x86 호환 프로세서인 엘브루스 시리즈와 ARM 기반의 프로세서를 개발하는 바이칼 일렉트로닉스 같은 자국 내 팹리스 반도체 기업들을 적극 지원했습니다.  이들이 만든 프로세서는 서방제 프로세서와 비교할 수 없을 정도로 성능이 낮아 러시아 내부에서도 별로 수요가 없었지만, 모두 러시아 국영 기업이라 낮은 판매량과 상관없이 개발을 계속 진행할 수 있었습니다.  최근 MSCT는 TSMC 28nm 기반 8코어 프로세서를 내놓았고 7nm 기반 32코어 프로세서 제조 계획도 가지고 있습니다. 그러나 우크라이나 전쟁 이후 이전과 비교할 수 없는 고강도 제재가 이어지면서 MCST나 바이칼 일렉트로닉스 모두 TSMC 같은 해외 파운드리에 반도체 생산을 위탁하기 힘들어졌습니다.  러시아 정부는 서방 국가에 과도하게 의존하고 있는 자국내 IT 인프라를 내재화하기 위해 2030년까지 3조 1900억 루블(54조원)을 투자할 계획인데, 이 가운데 420억 루블(7조원)을 반도체 생산 부분에 투자해 2030년까지 28nm 공정에 도달하겠다는 계획을 발표했습니다. 하지만 서방 언론과 전문가들은 실현 가능성에 대해 의문을 품고 있습니다.  현재 러시아 자체 반도체 파운드리 기업인 미크론 (Mikron)의 경우 년에 90nm 팹을 건설했다고 주장하고 있으나 수율이나 여러 가지 정보가 부족해 정확한 생산 능력을 알 수 없습니다. 올해 러시아의 일차 목표도 90nm 팹을 만드는 것이기 때문에 현재 미크론의 실제 수율이나 생산량은 그다지 높지 않을 가능성이 높습니다.  더 큰 문제는 65, 45, 28nm 같은 더 미세한 반도체 팹을 만들고 실제 웨이퍼를 생산하는 것입니다. 반도체 제조 공정이 미세해지면 제조 과정은 더 복잡해집니다. 그리고 각 과정에 여러 가지 화학 물질과 고가의 첨단 장비가 필요합니다. 이 모두를 혼자 자체 생산하는 일은 반도체 주요 생산국인 한국, 대만, 미국도 불가능합니다.  여러 나라가 각 과정에 필요한 원료와 소재, 그리고 생산 장비를 각각 생산해 국제 분업을 통해 첨단 반도체 생산 시설을 가동할 수 있는 것인데, 러시아는 우크라이나 전쟁 이후 이를 수입할 수 있는 길이 막혀 있습니다. 서방의 제재가 풀리지 않는 이상 2030년까지 자체 28nm 팹 건설이나 양산이 가능할지 의문이 드는 이유입니다.  여기에 TSMC, 삼성, 인텔 등 주요 파운드리 기업들은 이미 2020년대 중반이면 이미 2-3nm 이하의 초미세 공정 양산에 돌입하기 때문에 나름 당찬 계획이 성공한다고 해도 러시아는 다른 서방 국가는 물론 중국과 비교해도 비교할 수 없을 정도로 뒤처진 상태가 될 가능성이 높습니다.  결국 러시아 IT 산업이 살아날 수 있는 방법은 우크라이나 사태를 평화적으로 해결하고 서방의 제재를 푸는 길밖에 없습니다. 문제는 러시아 정부가 그것을 원하지 않는다는 것입니다. 전쟁을 통해 목표를 달성하려는 집착을 버리지 않는 한 IT 산업을 포함해 러시아의 주요 산업은 크게 낙후될 가능성이 높습니다.

노트북용 CPU는 데스크톱 CPU보다 많은 제약을 갖고 있습니다. 노트북에 데스크톱처럼 큰 쿨러를 장착하기 힘들고 배터리로 작동해야 하다 보니 당연히 전력 소모나 발열량이 데스크톱 제품보다 낮아야 합니다. 크기도 작을수록 좋기 때문에 아무래도 데스크톱 버전보다 소형 경량화되기 마련입니다. 그런 이유로 데스크톱 CPU 시장에서 8코어가 대중화되고 그 이상 멀티 코어 제품도 비중을 늘려가는 상황에서도 노트북 CPU는 4코어가 대세였습니다. 6코어 이상은 게이밍 노트북에만 탑재됐습니다.  그런 상황에 변화가 생긴 것은 AMD가 작년 초 라이젠 모바일 4000 시리즈를 출시한 이후입니다. 7nm 미세 공정 덕분에 더 많은 코어를 내장한 모바일 4000 시리즈는 TDP 15W/35W/45W의 다양한 제품군에서 노트북용 8코어 CPU를 선택할 수 있게 했습니다. 두껍고 무거운 고성능 게이밍 노트북이 아니라 보통 두께와 무게를 지닌 노트북에서도 8코어 탑재가 가능해진 것입니다.  인텔 역시 10nm 공정 아이스레이크(10세대)와 그 후속작인 타이거레이크(11세대)를 내놓기는 했으나 6-8코어 제품군은 오래된 14nm 공정의 코멧레이크(10세대)로 대응할 수밖에 없었습니다. 인텔의 10nm 생산량이 부족해 모든 14nm 제품을 다 한 번에 대체할 수 없었기 때문입니다. 심지어 올해 초 출시한 로켓레이크 (데스크톱 버전의 11세대 코어 프로세서)까지 14nm 공정으로 출시했습니다.  그런 인텔이 6/8코어 타이거레이크-H (H45) 제품을 정식 공개하고 이미 100만 개에 달하는 물량을 노트북 제조사에 먼저 공급했다고 발표했습니다. 일반적으로 CPU가 공급되면 1분기 이내에 제품이 나오는 만큼 2분기에 8코어 타이거레이크 CPU를 탑재한 노트북을 볼 수 있다는 이야기입니다.  8코어 타이거레이크는 최고 사양인 Core i9 11980HK의 경우 기본 클럭 2.6GHz, 1-2코어 최대 터보 클럭 5.0GHz의 사양을 지니고 있습니다. 터보 클럭은 전작인 코멧레이크(Core i9-10980HK 기준)보다 300MHz 줄어들었으나 성능이 훨씬 향상된 윌로우 코브 (Willow Cove) 코어를 적용해 전체적인 성능은 더 높아졌습니다. CPU 성능에 큰 영향을 미치는 L3 캐쉬 역시 16MB에서 24MB로 늘었습니다. 인텔이 공개한 게임 성능 차트에 의하면 10세대 코어프로세서는 물론 경쟁사의 라이젠 9 5900HX도 뛰어넘는 성능을 지니고 있습니다. 다만 노트북 프로세서는 발열이나 전력 소모 같은 다른 요소도 같이 봐야 제대로 된 평가가 가능합니다. 따라서 전체적인 성능 비교는 앞으로 나올 상세 벤치마크 결과를 봐야 알 수 있습니다.   하지만 8코어 타이거레이크는 여러 가지 면에서 소비자에게 긍정적인 변화를 가져올 것으로 기대됩니다. 인텔도 8코어 프로세서를 전면에 배치하면서 노트북 CPU 시장에서도 8코어 고성능 프로세서 대중화에 더 가속도가 붙을 것으로 기대됩니다. 또 PCIe 4.0이나 썬더볼트 4 같은 최신 인터페이스 적용으로 더 빠른 주변기기 연결과 고성능 SSD 장착이 가능합니다. 이런 고성능 제품이 필요 없는 소비자라도 고성능 제품이 보급되면 그보다 낮은 성능의 제품은 필연적으로 가격이 떨어지기 때문에 이득을 볼 수 있습니다.  타이거레이크 H45 시리즈는 노트북 시장에서 14nm 공정의 마지막을 알렸다는 점에서도 큰 의의가 있습니다. 14nm 공정 모바일 프로세서는 2014년부터 지금까지 무려 7년간 노트북에 탑재됐습니다. 인텔이 6/8코어 모바일 프로세서까지 10nm 타이거레이크로 교체하면서 이제 14nm 모바일 프로세서는 하나씩 단종 수순을 밟게 될 것입니다. 이미 인텔은 10nm 셀러론/펜티엄 제품군도 출시했기 때문에 보급형까지 모두 최신 미세 공정으로 이전하는 것입니다. 현재 AMD는 TSMC의 5nm 공정으로 차세대 프로세서를 개발하고 있으며 인텔은 업그레이드 10nm 공정인 10ESF(10 nm Enhanced SuperFin)으로 12세대 코어 프로세서인 앨더레이크를 개발 중입니다. 결국 이런 경쟁 덕분에 소비자는 더 좋은 노트북을 고를 수 있게 될 것입니다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

냉전 시절 구소련은 미국을 중심으로 한 서방 세력에 맞서기 위해 과학기술 개발에 온 힘을 쏟았습니다. 하지만 이런 노력에도 IT 분야에서는 서방측을 따라잡기는커녕 자꾸만 격차가 벌어졌습니다. 중앙집권적 관료들의 지배를 받는 구소련의 IT 기구들은 자유로운 연구와 창업이 보장된 서방의 IT 혁신을 따라잡을 수 없었습니다. 이런 상황에서 구소련이 선택할 수 있는 가장 합리적인 해결책은 서방의 기술을 복제해 CPU를 만드는 것입니다. 구소련의 과학자들은 역설계 기술을 통해 인텔, IBM 등 서방 제조사의 CPU를 복제한 해적판 CPU를 만들었습니다. 물론 소프트웨어라고 해서 예외는 아니었습니다. 그러나 구소련이 붕괴되고 라이선스 없이 마음대로 서방측 기술을 사용할 수 없게 되자 새로운 대안이 필요했습니다. 1992년 모스크바 물리기술 대학의 스핀 오프 기업으로 설립된 MCST(Moscow Center of SPARC Technologies)는 이름처럼 미국 IT 기업인 Sun(나중에 오라클에 인수)이 개발한 SPARC 계열 CPU를 연구하고 개발하기 위해 설립됐습니다. 하지만 이 회사는 또 다른 서방측 프로세서 기술에도 주목했습니다. 바로 VLIW(Very long instruction word) 기반 아키텍처입니다. VLIW는 동시에 여러 명령어를 처리할 수 있는 기술로 주목받았으나 사실 주류에 해당하는 x86이나 ARM 아키텍처에 밀려 큰 힘을 쓰지는 못하고 있습니다. 현재는 특수 목적의 임베디드 프로세서나 일부 GPU에 사용되고 있을 뿐입니다. 그런 VLIW 아키텍처가 러시아에서 부흥한 이유는 서방측의 제재에 맞서 러시아산 x86 호환 프로세서가 필요했기 때문입니다. MCST가 개발한 엘브루스(Elbrus) CPU는 내부적으로는 VLIW로 돌아가지만 x86 명령어를 번역하는 방법으로 x86 기반 윈도우나 리눅스 운영체제를 구동할 수 있습니다. 이는 일종의 VLIW 방식 CPU였던 인텔 아이테니엄(Itanium)이나 지금은 사라진 저전력 x86 호환 프로세서인 트랜스메타의 크루소(Crusoe)와 같은 방식입니다. 엘브루스 CPU의 최신 버전은 2018년 말 생산을 시작한 엘브루스-8SV(Elbrus-8SV)로 대만 TSMC의 28nm 공정으로 제조한 8코어 CPU입니다. 27.8억개의 트랜지스터를 집적한 나름 큰 프로세서로 4채널 DDR4 2400 메모리와 16MB L3 캐시 메모리, 1.5GHz 클럭을 지니고 있습니다. 이론적 연산 능력은 단정밀도에서 576GFLOPS이지만, x86 명령어를 처리하는 경우 성능이 하락한다는 점을 감안해야 합니다. 실제적인 성능은 서방측 최신 x86 CPU는 물론 ARM 기반 고성능 프로세서에 크게 못 미치는 것으로 알려져 있습니다. 하지만 러시아 입장에서는 서방의 제재에도 x86 호환 CPU를 자체 공급할 수 있다는 사실이 더 중요할 것입니다. 최근 러시아 연방 산업 통상부는 32코어 고성능 엘브루스 CPU를 개발하기 위해 75억 루블(1092억원)을 투자하겠다고 발표했습니다. 러시아 입장에서는 상당한 거금을 들여 신형 CPU를 개발하는 것으로 2025년까지 현재 서방측 서버 CPU를 넘볼 수 있는 프로세서를 개발하는 것이 목표입니다. 32코어 엘브루스 CPU는 7nm 미세 공정을 사용하며 DDR5 및 PCIe 5.0 같은 최신 기술을 적용할 예정입니다. 계획대로만 된다면 엘브루스 CPU는 미국 이외의 국가에서 제조하는 x86 호환 CPU 가운데 가장 강력한 성능을 지닌 CPU가 될 것입니다. 하지만 러시아가 서방측 제재를 뚫고 순조롭게 차세대 CPU를 개발할 수 있을지는 아직 미지수입니다. 가장 큰 문제는 러시아는 자체 반도체 제조 시설이 매우 낙후되어 있다는 것입니다. 엘브루스의 경우 90nm 공정을 사용한 엘브루스 2S 시리즈까지는 어떻게든 러시아 자체 팹을 사용했으나 그 이하 미세 공정을 러시아 내에서 확보할 방법이 없어 결국 TSMC에 위탁 생산을 하는 수밖에 없었습니다. 7nm 미세 공정은 현재 러시아 사정을 생각할 때 5년이 아니라 10년 후에도 가능할지 의문스러운 수준으로 결국 TSMC 같은 외국 제조사의 힘을 빌려야 합니다. 미국 등 서방측이 이 부분까지 제재할 경우 러시아의 CPU 자력갱생은 상당한 어려움에 처할 것입니다. 물론 DDR5 같은 최신 메모리 역시 한국 등 다른 나라에서 전량 수입해야 하는 처지입니다. 하지만 러시아 입장에서는 하나라도 더 자체 생산하는 편이 안전하기 때문에 32코어 엘브루스 프로세서 개발 계획을 철회하지는 않을 것으로 생각됩니다. 러시아 역시 서방측이 CPU에 백도어를 숨겨두지 않았을까 걱정하고 있기 때문에 설령 위탁생산을 하더라도 군용 및 정부용 컴퓨터에는 자체 설계 CPU를 사용할 수밖에 없는 것입니다. 사실 경제 논리로 생각하면 러시아도 다른 나라처럼 인텔이나 AMD CPU를 사용하는 것이 가장 합리적입니다. 좁은 러시아 내수 시장을 위해 소량 생산되는 만큼 성능이 낮다고 가격을 낮출 수도 없습니다. 가성비가 낮은 만큼 엘브루스 CPU는 미국제 CPU를 사용할 수 없는 피치 못할 사정이 있고 혹시 러시아가 심었을지도 모르는 백도어가 걱정되지 않는 국가가 아니라면 도입할 가능성도 희박합니다. 수출로 활로를 뚫어 경제성을 확보할 가능성이 거의 없다는 것이죠. 그러나 경제 논리를 대신할 러시아의 정치적 사정이 있는 만큼 세상에서 가장 기이한 x86 호환 CPU인 엘브루스의 진화는 당분간 계속될 것입니다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

미국 현지 시각으로 9월 15일에 진행된 애플의 신제품 공개 행사는 매해 가을 신제품 행사의 주역인 아이폰은 빠졌지만, 그 모습을 짐작하게 만드는 신기술은 먼저 공개되었습니다. 바로 신형 아이패드 에어에 사용된 A14 바이오닉 (Bionic) 칩입니다. 5nm 공정이 적용된 애플 A14 바이오닉 칩은 별다른 이변이 없다면 조만간 공개될 아이폰 12의 두뇌가 될 것입니다. 그런 만큼 A14 바이오닉 칩을 통해 아이폰 12의 성능은 물론 애플이 생각하는 미래 전략을 엿볼 수 있습니다. 애플이 공개한 내용에 따르면 A14 바이오닉 칩은 A13 바이오닉 칩보다 38%나 늘어난 118억 개의 트랜지스터를 집적했습니다. 모바일 AP 가운데 역대 최대 수준입니다. 8코어 라이젠 7 3700X CPU의 경우 트랜지스터 집적도가 59.9억 개로 절반 정도에 불과합니다. A14 바이오닉 칩이 복잡도에서 고성능 데스크톱 CPU에 못지않은 수준이라는 점을 짐작할 수 있습니다. 물론 A14 바이오닉 칩은 CPU만 있는 게 아니라 GPU와 인공지능 연산을 위한 뉴럴 엔진 (Neural Engine) 등 여러 가지 부분을 포함하고 있어 일반적인 CPU와 1:1 비교는 무의미하지만, 최신 5nm 공정으로 얼마나 많은 트랜지스터를 집적했는지 짐작할 수는 있는 대목입니다. 하지만 진짜 흥미로운 부분은 트랜지스터 증가 폭에 비해 미미한 성능 향상입니다. 애플은 아이패드 에어의 두뇌를 A12에서 A14로 바꾸면서 CPU와 GPU 성능이 각각 40%와 30% 향상되었다고 발표했습니다. 이 주장이 사실이라면 A13 바이오닉 칩과 비교 시 A14 바이오닉 칩의 CPU, GPU 성능 향상은 겨우 16%와 8.3%에 불과합니다. 값비싼 최신 미세 공정을 이용해서 트랜지스터 집적도를 85억 개에서 118억 개로 끌어올린 것치곤 초라한 수치입니다. 그런데 여기에는 그럴 만한 이유가 있어 보입니다. 바로 훨씬 커진 뉴럴 엔진입니다.애플이 공개한 프로세서 다이어그램에서 16코어 뉴럴 엔진의 크기는 6코어 (2코어 파이어스톰 (고성능) + 4코어 아이스스톰 (저전력)) CPU 블록보다 더 커졌습니다. 과거 반도체 다이 블록 (die block)을 분석한 결과에 따르면 A13 바이오닉 칩에서 CPU의 면적은 13.47㎟이지만 뉴럴 엔진의 크기는 4.64㎟로 절반에도 못 미쳤습니다. 그런데 A14 바이오닉 칩에서는 반대로 뉴럴 엔진 부분이 대폭 커진 것입니다. 정확한 크기는 반도체 다이를 직접 분석해봐야 알 수 있지만, 애플은 뉴럴 엔진이 8코어에서 16코어로 두 배 늘어났고 연산 능력도 6TOPs에서 11TOPs로 거의 두 배 늘어났다고 발표했습니다. 따라서 A14 바이오닉 칩에서 늘어난 트랜지스터의 상당 부분은 뉴럴 엔진에 할당되었을 가능성이 큽니다. 애플은 CPU나 GPU가 아니라 인공지능이 미래라고 본 것입니다. 그렇게 생각하는 이유는 또 있습니다. 애플은 오래된 A10을 사용한 아이패드를 A12 바이오닉 칩으로 업그레이드했습니다. 이미 A12 바이오닉 칩으로 업그레이드한 아이패드 미니와 A13 바이오닉 칩을 사용한 아이폰 SE, 그리고 A14 바이오닉 칩을 사용할 것으로 예상되는 아이폰 12까지 전 제품 라인업에 적어도 5-11TOPs급 인공지능 칩을 사용한 것입니다. 애플이 인공지능에 초점을 맞춰 제품 라인업을 재정비했다는 사실을 알 수 있는 대목입니다. 이미 인공지능은 스마트폰과 태블릿에서 성능을 높이는 데 큰 역할을 하고 있습니다. 따라서 애플은 물론이고 인텔, 퀄컴, 삼성전자, 엔비디아 등 여러 IT 기업들이 더 강력한 인공지능 하드웨어를 개발하는데 투자를 아끼지 않고 있습니다. 그런데 애플의 강점은 하드웨어 자체보다 이와 연결된 독자적인 생태계와 사용자 경험, 그리고 서비스에 있습니다. 모든 제품에 인공지능 강력한 하드웨어를 장착한 것은 앞으로 이를 위한 기초 공사일 것입니다. 애플이 앞으로 인공지능을 어떻게 활용할지 궁금합니다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

최근 일본은 슈퍼컴퓨터 경쟁에서 다시 1위를 차지했습니다. 2011년 세계 1위 슈퍼컴퓨터로 이름을 올린 K 컴퓨터(K는 10의 16승인 경(京)의 일본식 발음)의 후계자인 후카쿠(富岳·후지산의 다른 이름)는 415페타플롭스의 성능을 달성해 미국의 서밋(Summit)을 가볍게 제치고 세계 1위를 달성했습니다. 후카쿠는 선배인 K 컴퓨터와 마찬가지로 고베에 있는 일본 이화학연구소(RIKEN)의 컴퓨터 과학 센터(R-CCS)에 건설 중인데, 사실 아직 건설이 다 끝나지 않은 상태입니다. 후카쿠가 모두 설치되면 K 컴퓨터보다 100배 빠른 엑사플롭스급 연산 능력을 지니게 될 것입니다. 하지만 후카쿠가 눈길을 끄는 또 다른 이유는 ARM 계열 CPU로 세계 1위 슈퍼컴퓨터가 된 첫 번째 사례라는 것입니다. 과거에도 ARM 기반 슈퍼컴퓨터를 만들려는 시도는 몇 차례 있었지만, 그다지 인상적인 성공 사례는 없었습니다. 사실 슈퍼컴퓨터 TOP500 명단에 이름을 올린 첫 번째 페타플롭스급 ARM 슈퍼컴퓨터는 2018년에 204위를 한 아스트라(Astra) 정도였습니다. 그런데 갑자기 후지쯔가 ARM 기반 슈퍼컴퓨터로 1위를 한 것입니다. 그러나 후카쿠는 절대 갑자기 튀어나온 물건이 아닙니다. 후지쯔는 2016년 국제 슈퍼컴퓨팅 컨퍼런스에서 차세대 슈퍼컴퓨터는 ARMv8 기반의 엑사스케일(Exascale) 슈퍼컴퓨터가 될 것이라고 발표했었습니다. 후카쿠라는 이름은 2019년에 정했지만, 사실 개발은 2014년부터였습니다. 본래 후지쯔는 지금은 오라클에 합병된 썬 마이크로시스템스와 협력해 스팍(SPARC) 계열 서버 프로세서를 개발했기 때문에 K 컴퓨터 역시 스팍 계열인 SPARC64 VIIIfx 8를 사용했습니다. 하지만 서버 시장에서 인텔의 독주 체제가 굳어지면서 스팍 프로세서의 입지는 줄어들었습니다. 결국 후지쯔는 빠른 속도로 성능을 높인 ARM 계열에 눈을 돌리게 됩니다. 이렇게 해서 만든 후지쯔의 A64FX CPU는 48개의 연산 코어와 4개의 보조 코어로 된 52코어 CPU라는 매우 독특한 구조를 지니고 있습니다. A64FX는 ARMv8.2-A 스케일러블 벡터 확장 Scalable Vector Extension(SVE)을 지원하는 첫 번째 ARM CPU로 매우 강력한 연산 능력을 지니고 있습니다. 별도의 GPU 없이 CPU만으로도 2.7TFLOPS 연산이 가능한 수준입니다. A64FX의 또 다른 장점은 크기가 매우 작다는 것입니다. A64FX는 서버용 DDR4 메모리 대신 1TB/s의 대역폭을 지닌 4개의 8GB HBM2 메모리 사용합니다. HBM2 메모리는 CPU 옆에 타일처럼 붙어 있어 전체 시스템의 크기가 매우 작습니다. 참고로 HBM2 메모리는 어느 회사 제품인지는 밝히지 않았지만, 제조사가 삼성과 SK 하이닉스 외에는 없으므로 한국산 HBM2 메모리를 사용했을 것으로 추정됩니다. 아무튼 카드 형식의 작은 A64FX CPU 노드를 만들 수 있어 하나의 서버랙에 많은 시스템을 넣을 수 있습니다. (사진) 덕분에 7,299,072개의 코어를 이용해 2,414,592개의 코어를 사용한 미국의 서밋을 누르고 세계 최고 슈퍼컴퓨터가 될 수 있었던 것입니다. 흥미로운 사실은 다른 나라에서도 ARM 슈퍼컴퓨터 프로젝트를 추진하고 있다는 것입니다. 프랑스의 ARM 프로세서 개발사인 SiPearl은 유럽 연합의 유럽 프로세서 계획(European Processor Initiative project)에서 자금을 지원받아 고성능 서버칩을 개발하고 있습니다. 현재 계획으로는 2022-2023년 사이 독자 엑사스케일 시스템을 개발할 예정입니다. 미국의 산디아 국립 연구소 역시 고성능 ARM 슈퍼컴퓨터 개발을 진행 중입니다. 이들이 구체적인 결과를 내놓으면 ARM 슈퍼컴퓨터는 신기한 물건이 아니라 통상적인 형태의 슈퍼컴퓨터로 자리잡을 것입니다. ARM 계열 CPU가 최근 몇 년 사이 서버 및 슈퍼컴퓨터 시장에서 급부상한 이유는 기본적으로 CPU 성능이 좋아졌기 때문이지만, 라이선스 비용만 내면 누구나 고성능 프로세서를 개발할 수 있는 ARM의 정책 덕분이기도 합니다. TSMC나 삼성 같은 파운드리 회사가 경쟁적으로 최신 미세공정을 제공하기 때문에 돈만 있으면 누구나 인텔, AMD 부럽지 않은 고성능 프로세서를 제조할 수 있습니다. 이는 독자 CPU 아키텍처와 반도체 생산 시설을 갖추지 못한 기업과 국가도 슈퍼컴퓨터를 개발할 수 있다는 뜻입니다. ARM 계열 슈퍼컴퓨터가 단발성으로 끝나지 않을 것임을 시사하는 대목입니다. 물론 그렇다고 해서 오랜 세월 쌓아 올린 x86의 아성의 쉽게 무너지지는 않을 것입니다. 하지만 IT 업계의 변화는 매우 빠르며 1등 기업도 순식간에 변화에 도태되어 몰락할 수 있습니다. 최근 거세지는 ARM 진영의 도전에 인텔과 AMD가 어떤 대응책을 내놓을지 주목됩니다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

1998년, 인텔은 코드 네임 드레이크(Drake)로 알려진 펜티엄 II 제온(Xeon) CPU를 출시했습니다. 인텔의 서버 CPU 브랜드로 자리 잡은 제온의 시작이었습니다. 인텔 제온이 처음부터 서버 CPU 시장의 강자는 아니었습니다. 하지만 일반 소비자용 CPU를 대량생산하면서 파생형인 제온 CPU를 저렴한 가격에 생산할 수 있었기 때문에 점점 서버 시장에서 비중이 커졌고 어느덧 서버 시장의 대세가 됐습니다. 비록 과거 AMD가 옵테론 시리즈를 들고나와 인텔을 위협했고 최근에는 에픽 시리즈로 다시 도전하고 있지만, 인텔 제온의 점유율은 아직 압도적입니다. 그런데 가성비로 제온의 점유율을 조금씩 갉아먹는 AMD의 에픽 CPU 이외에 인텔의 심기를 불편하게 만드는 다른 도전자가 있습니다. 바로 ARM 기반 서버 CPU입니다. 최근 아마존은 AWS에 자체 ARM CPU인 그라비톤 2(Graviton 2) 탑재 서버를 도입해 비용을 40% 정도 절감했다고 발표했습니다. 마이크로소프트나 구글 같은 대형 IT 공룡도 관심을 가질 만한 소식입니다. 이것만 해도 x86 서버 칩 제조사들에게 신경 쓰이는 소식이지만, 더 큰 문제는 ARM 서버 CPU를 만드는 회사가 아마존만이 아니라는 것입니다. 최근 미국의 마벨(Marvell) 역시 ARM 서버 CPU인 썬더 X3(Thunder X3)를 공개했습니다. 마벨은 주로 네트워크, 보안 및 컨트롤러 관련 칩들을 생산하는 팹리스 반도체 회사로 서버 CPU 제조와는 인연이 없었으나, 2018년 ARM 서버 CPU 개발사인 카비움(Cavium)을 인수해 이 시장에 뛰어들었습니다. 인수 다음해에 출시한 썬더 X2 프로세서는 ARMv8.2-A 기반 32코어 128스레드 서버 CPU로 마이크로소프트의 클라우드 서비스인 애저(Azure)에 사용되기도 했습니다. 썬더 X2 기반 슈퍼컴퓨터인 아스트라(Astra)는 Top 500 슈퍼컴퓨터 목록에 처음으로 이름을 올린 ARM 기반 슈퍼컴퓨터가 됐습니다.썬더 X3는 미세 공정을 16nm에서 7nm로 이전하면서 코어 숫자를 96개로 대폭 늘렸습니다. 스레드 숫자는 384개로 역대 최대 수준입니다. CPU의 절대 성능은 물론 전력 대 성능비도 인텔 제온이나 AMD 에픽보다 높은 이유입니다. 마벨은 발표 자료에서 인텔은 프로세스 리더쉽을 잃고 있으며 AMD의 칩렛(chiplet) 디자인은 메모리 레이턴시를 늘리고 대역폭은 낮춰 성능 향상에 제한이 있다고 공개적으로 비판했습니다. ARM 기반의 썬더 X는 이런 단점을 극복하고 높은 성능과 전력 효율을 달성했다는 것이 마벨의 주장입니다. 이런 과감한 주장처럼 서버 시장에서 성공을 거둘 수 있을지는 미지수지만, 코어 및 스레드 숫자에서는 신기록을 세웠다고 해도 무방한 CPU입니다. 반도체 업계에서 나름 알려진 이름인 마벨과 달리 아직 생소한 신생 스타트업인 암페어(Ampere)는 80코어 ARM 서버 CPU인 알트라(Altra)를 공개했습니다. 최대 3.0GHz로 작동하는 ARM v8.2+ 코어 80개와 8채널 DDR4 3200 메모리(소켓 당 최대 4TB)의 예상 성능은 아마존의 그라비톤 2(64코어)와 비슷할 것으로 예상됩니다. 참고로 그라비톤 2나 알트라, 썬더 X3 모두 TSMC의 7nm 공정 기반입니다. 암페어는 자체 개발한 1소켓/2소켓 서버를 출시해 ARM 서버 시장을 공략한다는 계획입니다. 신생 스타트업에서 IT 공룡까지 ARM 서버 CPU에 관심을 보인다는 이야기는 어느 정도 가능성이 보이기 때문으로 풀이됩니다. 본래 ARM 아키텍처는 x86보다 작고 전력 효율적인 CPU를 목표로 개발되었지만, 고성능 스마트폰에 대한 수요 덕분에 성능이 대폭 향상됐습니다. ARM이 연구 개발에 집중했을 뿐 아니라 삼성전자나 퀄컴 같은 거대 IT 기업이 선두에 서서 경쟁적으로 성능을 끌어올린 덕분입니다. 이제 ARM 기반 CPU는 서버처럼 x86의 아성이 견고한 분야까지 도전하고 있습니다. ARM 서버 CPU의 도전이 서버 시장의 경쟁을 자극하고 기술 발전을 촉진하는 활력소가 될 것으로 기대합니다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

인텔이 올해 1월 제온 플래티넘 8200 시리즈 등 고성능 서버용 CPU 가격을 인하한 데 이어 18개의 새로운 제온 CPU 제품군을 추가하면서 기존 제품 대비 60%까지 가격을 낮췄습니다. 28코어 서버 CPU인 제온 골드 6258R의 경우 가격이 3,950달러로 낮아졌으며 역시 28코어 제품인데 클럭을 낮춘 제온 골드 6238R는 2,612달러로 파격적인 수준으로 가격이 낮아졌습니다. 작년만 해도 상위 제품을 1만 달러 이상 가격에 판매했던 것을 생각하면 상당한 수준의 가격 인하입니다. 이런 공격적인 가격 인하 덕분에 2세대 제온 스케일러블 프로세서 (Xeon Scalable processors)는 달러 당 성능이 43%정도 향상됐습니다. 새로 추가된 제품군은 작년에 출시한 것과 동일한 14nm 기반의 캐스케이드 레이크의 리프레쉬 버전으로 기술적 진보는 없었으나 시장 상황에 따라 가격을 대폭 낮춰 가성비를 높였습니다. 파격적인 가격 인하의 배경은 AMD의 서버용 CPU인 에픽 프로세서가 점차 점유율을 높여 나가고 있는데 있습니다. AMD는 작년에 7nm 공정 기반 2세대 에픽 프로세서를 출시하면서 가성비를 크게 끌어올렸습니다. 1세대 에픽 프로세서는 32코어 2소켓 (CPU를 두 개 장착할 수 있는 서버 제품) 제품이 최고 사양이었으나 2세대 에픽 프로세서는 64코어로 코어 숫자가 두 배로 늘어났습니다. 2소켓 CPU로 128코어 서버를 만들 수 있다면 굳이 비싼 돈을 주면서 4소켓, 8소켓 인텔 제온 CPU를 살 이유가 없습니다. 가격도 64코어 에픽 EPYC 7742 프로세서가 6950달러에 불과해 가격 대비 성능 차이가 두 배 이상 벌어졌습니다. 당연히 인텔의 대응책은 가격을 최대 절반 이하로 낮추는 것입니다. 인텔은 8소켓 용 28코어 프로세서인 제온 플래티넘 8276의 가격을 8719달러로 유지했지만, 스펙이 똑같은 2소켓 CPU인 제온 골드 6238R은 2612달러로 낮춰 새로 출시했습니다. 1소켓 64코어 CPU인 에픽 7702P이 4425달러인 점을 생각하면 아직 저렴하다고 보기 어렵지만, 인텔 CPU와 서버 메인보드가 시장에서 안전성을 더 검증 받은 점을 생각하면 적절한 수준으로 생각됩니다. 사실 이와 같은 공격적 가격 인하는 작년에 고성능 제품군인 코어 X 시리즈의 가격을 절반으로 낮춰 출시할 때부터 예상된 일이었습니다. 고성능 CPU 및 서버 시장에서는 코어 숫자가 많을수록 유리한데, AMD는 7nm 미세 공정을 사용할 뿐 아니라 CPU 코어를 8개씩 작은 부분으로 쪼개 다중 코어 제품 제조에 적합합니다. 덕분에 AMD는 고성능 CPU 시장 및 서버 시장에 64코어 CPU를 경쟁력 있는 가격에 출시했습니다. 결국 서버 시장을 호령했던 천하의 인텔도 가격을 내리지 않고는 AMD과 경쟁할 수 없는 상태가 된 것입니다. 지난 몇 년간 AMD는 젠 (Zen) 아키텍처 기반의 라이젠, 스레드리퍼, 에픽 제품군을 투입해서 경쟁자인 인텔의 가격 인하를 유도하고 더 많은 코어를 탑재한 고성능 제품을 출시하도록 만들었습니다. 데스크톱 제품군에서 시작된 경쟁 구도는 이제 서버와 노트북 부분으로 확산할 기세입니다. 결국 경쟁이 어느 회사 제품을 선택해도 소비자에게 유리하다는 사실을 거듭 입증한 셈입니다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

고성능 소비자 CPU 시장 장악할까? AMD가 16코어 CPU인 라이젠 9 3950X와 24/32코어 3세대 라이젠 스레드리퍼(이하 스레드리퍼)를 발표했습니다. 본래 9월에 출시하기로 했던 라이젠 9 3950X는 예정보다 두 달은 늦은 11월에 정식 출시됐는데, 예상보다 높은 3세대 라이젠 수요와 상대적으로 부족한 TSMC의 7nm 공정 생산능력이 원인으로 보입니다. TSMC의 7nm 공정은 애플처럼 큰 고객사는 물론 여러 팹리스 반도체 회사가 주문을 넣고 있어 AMD의 공급량만 갑자기 늘리기 어려운 상황입니다. 따라서 공급이 충분치 않을 때는 크고 복잡한 제품일수록 출시를 뒤로 미루는 것이 가장 합리적인 대책입니다. AMD는 3세대 라이젠과 스레드리퍼, 그리고 2세대 에픽 CPU를 개발하면서 I/O 부분은 14nm 공정으로 양산하고 CPU 코어는 8개씩 캐쉬 메모리와 묶어 7nm 공정으로 생산했습니다. 덕분에 같은 반도체를 이용해 다양한 제품을 만들 수 있어 수요 및 공급 상황에 따른 유연한 대응이 가능합니다. 라이젠 9 3950X의 경우 I/O 한 개와 8코어 다이 두 개를 사용하며 16코어/32스레드, 72MB L2/L3 캐쉬 메모리를 지원합니다. 가격은 749달러로 일반 소비자보다는 CPU에 많은 부하를 주는 작업을 하는 소비자에게 적합한 제품이라고 할 수 있습니다. 아직은 비싼 몸값을 자랑하지만, 일반 소비자를 위한 저렴한 메인보드에 장착이 가능하고 16코어 제품 가운데서는 가장 저렴한 가격이기 때문에 10코어 이상의 고성능 CPU 보급에 물꼬를 튼 제품이라고 할 수 있습니다. 더구나 비슷한 성능의 인텔 CPU와 비교하면 가격 대 성능비에서 상당히 우수해 고급형/전문가용 CPU 시장에서 인기를 끌 것으로 예상됩니다. 사실 세간의 이목이 집중된 제품은 이미 세부 스펙이 발표되고 출시 시기만 뒤로 미룬 라이젠 9 3950X이 아니라 아직 스펙이 공개되지 않았던 3세대 스레드리퍼입니다. 48코어 혹은 64코어가 나오지 않을까 하는 기대와는 달리 AMD는 32코어 TR 3970X와 24코어 TR 3960X를 각각 1999달러와 1399달러에 발표했습니다. 다소 실망스러운 발표 같지만, AMD는 제품 명칭에서 여운을 남겼습니다. 본래 2세대 스레드리퍼의 경우 최상위 모델이 32코어 제품이 TR 2990WX, 24코어 제품이 TR 2970WX입니다. 그 아래 12/16코어 제품은 TR 2920X/TR 2950X입니다. 즉 이름으로만 보면 TR 3970X/TR 3960X 하위 라인업이며 TR 3990WX가 등장할 수 있는 여지가 남아 있는 것입니다. 다만 현재 7nm 웨이퍼 공급이 충분치 않은 상황이라면 AMD기 24/32코어 제품만 먼저 내놓은 것 역시 충분히 이해할 수 있는 반응입니다. 아직도 14nm 공정에 묶인 인텔이 당장 대항마를 내놓을 수 없기 때문입니다. 스레드리퍼 48/64코어 제품 추가는 어렵지 않겠지만, 시장 상황에 따라 출시 시점은 유동적일 것으로 생각됩니다. 현재 가격이라면 사실 3세대 스레드리퍼는 2세대에 비해 큰 메리트가 있다고 보기는 어렵습니다. 그래도 몇 가지 개선점은 존재합니다. 우선 PCIe 4.0을 도입해 고속 데이터 전송이 가능합니다. 새로운 TRX40 칩셋 탑재 메인보드에서 최대 72레인 (lane)의 PCIe 4.0 인터페이스가 지원되어 다수의 GPU나 NVMe PCIe SSD 사용이 가능합니다. 예를 들어 최대 4개의 USB 3.2나 NVMe 고속 SSD를 사용하거나 8개의 그래픽 카드를 지원하는 메인보드가 가능합니다. 그런 만큼 딥러닝처럼 다수의 GPU를 활용하거나 많은 데이터를 다뤄야 하는 작업에서 유리할 것으로 예상됩니다. 3세대 스레드리퍼는 인터페이스 개선은 물론 전체적인 성능도 향상됐습니다. Zen2 아키텍처 적용과 높아진 작동 클럭, 그리고 두 배 늘어난 거대한 캐쉬 메모리 덕분입니다. 당연히 같은 값이면 TR 3970X이 TR 2990WX보다 유리하지만 AMD는 TR 2990WX은 1799달러 TR 3970X는 1999달러에 출시해 균형을 맞췄습니다. TR 2970WX 역시 1299달러인데 TR 3960X은 1399달러인 것도 같은 맥락에서 이해할 수 있습니다. AMD는 경쟁이 없는 제품군에서 가격을 높인 것입니다. 사실 기업 간 경쟁은 선과 악의 대립이 아니라 서로 더 많은 수익을 거두기 위한 것입니다. 경쟁이 없는 시장에서 기업의 가격 정책은 가능한 최대 수익을 낼 수 있는 수준으로 정해지는 것이 일반적입니다. 과거 인텔이 라이젠이 나오기 전까지 8코어 이상의 CPU 가격을 높게 유지하고 지금 AMD가 24코어 이상 CPU 가격을 높게 유지하는 건 당연합니다. 다만 인텔도 10nm 공정 이전을 서두르고 있고 아키텍처를 개선하고 있기 때문에 고성능 CPU 시장에서 독점은 오래 가지 못할 것입니다. 마지막으로 AMD는 49달러짜리 보급형 제품인 애슬론 3000G를 공개했습니다. 12nm Zen+ 기반의 피카소 (Picasso) APU 제품군으로 2코어 4스레드 CPU와 베가 3 GPU를 탑재했습니다. 출시 가격 55달러였던 애슬론 GE 200보다 더 저렴한 출시 가격에 CPU 클럭은 300MHz 높이고 GPU 클럭도 100MHz 높였습니다. 고성능 CPU도 중요하지만, 더 많은 소비자가 부담 없이 사용할 수 있는 저가형 제품의 성능을 계속해서 높이는 것 역시 중요합니다. AMD는 올해 한 해 계속해서 신제품을 내놓으면서 CPU 시장의 변화를 이끌었습니다. 결국 AMD의 수익도 늘고 소비자들도 선택의 폭의 넓어졌습니다. 동시에 고성능 CPU 보급이 빨라지면서 IT 생태계 전반에 긍정적인 변화를 이끌었습니다. AMD의 도약은 과거에도 그랬듯이 인텔의 성장을 위한 좋은 자극이 될 것입니다. 결국 이런 과정을 거쳐 CPU 기술이 더 발전할 것입니다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

지난 9월 AMD는 16코어 라이젠 9 3950X의 출시일을 2019년 11월로 연기하면서 이때 고성능 CPU인 3세대 라이젠 스레드리퍼(3rd Generation Ryzen Threadripper, 이하 스레드리퍼)를 같이 출시한다고 밝혔습니다. 그 이유에 대해서는 구체적으로 밝히지 않았지만, 3세대 라이젠 프로세서에 대한 수요는 높고 상대적으로 TSMC의 7nm 공정 제품 공급량은 부족한 것이 주된 원인으로 생각됩니다. 16코어 라이젠을 위해서는 8코어 다이 두 개가 필요하고 스레드리퍼는 더 많은 다이가 필요하기 때문에 생산량이 부족한 상황에서 동시 출시가 쉽지 않았을 것입니다. 하지만 연말에는 수급이 개선되어 신제품 출시가 가능할 것으로 보입니다. 라이젠 9 3950X에 대해서는 상세 스펙이 공개된 상황이지만, 3세대 스레드리퍼에 대해서는 공개된 내용이 거의 없어 다음 달 발표 내용에 관심이 쏠리고 있습니다. 소비자용 CPU 제품군인 라이젠과 서버용 CPU인 에픽 사이의 고성능 전문가용 CPU인 스레드리퍼는 1세대 제품 출시부터 경쟁자인 인텔 HEDT 제품군 대비 높은 가격 대 성능비로 인기를 끌었습니다. 인텔은 최대 18개까지 코어 숫자를 늘린 스카이레이크 X로 이에 대응했지만, AMD는 32개까지 코어 수를 늘린 2세대 스레드리퍼를 선보이면서 인텔의 추격을 간단히 뿌리쳤습니다. AMD가 2세대 스레드리퍼를 선보인 지 1년이 지난 후에 인텔은 캐스케이드 레이크 X를 스카이레이크 X 대비 절반 가격에 내놓으면서 반격을 시도하고 있습니다. 하지만 AMD가 7nm 공정 기반의 3세대 스레드리퍼로 맞대응할 경우 마땅한 대항마가 없는 형편입니다. 아무리 몇 차례 개선을 거쳤다고 해도 오래된 14nm 공정으로 최신 7nm 공정 CPU처럼 많은 코어를 집적하기 어렵기 때문입니다. 이제 사람들의 시선은 AMD가 몇 개까지 코어를 늘릴 것인지에 쏠려 있습니다. AMD가 단순히 인텔에 대응하기만 한다면 2세대 스레드리퍼처럼 16-32코어 CPU로 충분합니다. 하지만 시장의 기대는 그 이상을 바라고 있습니다. AMD는 Zen 2 기반의 CPU를 개발하면서 독특하게도 CPU 코어 부분과 I/O 등 기타 부분으로 나눴습니다. CPU 코어와 캐시 메모리 부분을 8개씩 묶어 하나의 다이 (die)로 만들었기 때문에 이를 여러 개 넣기만 하면 얼마든지 코어 수를 더 늘릴 수 있습니다. 서버용 에픽 CPU에서 64개까지 코어를 늘린 비결입니다. 3세대 스레드리퍼 역시 마찬가지입니다. AMD가 공개한 슬라이드에서 유일하게 확인할 수 있는 사실은 3세대 스레드리퍼가 24코어부터 시작한다는 것입니다. 라이젠 9 3950X가 16코어이니 이보다 고성능 제품인 스레드리퍼는 당연히 이보다 코어 숫자가 더 많아야 합니다. 그리고 2세대에서 32코어까지 보여준 만큼 3세대에서 코어 숫자를 32개보다 더 늘릴 가능성도 있습니다. 모두가 궁금한 부분은 코어 숫자를 얼마나 더 늘리냐는 것입니다. 이론적으로 에픽과 동일한 64코어까지 가능하지만, 64코어 CPU를 저렴하게 판매하는 것은 AMD로써도 손해입니다. 참고로 64코어 128쓰레드의 2소켓 CPU인 에픽 7742는 6950달러에 판매되고 있습니다. 반면 32코어 라이젠 스레드리퍼 2990WX (2세대)는 1799달러입니다. 서버용을 제외한 20코어 이상의 고성능 CPU 시장에서 사실상 독주 상태인 AMD가 굳이 손해를 보면서 64코어 스레드리퍼를 내놓을 이유가 떨어지는 것입니다. 하지만 그렇다고 3세대 스레드리퍼를 32코어까지만 내놓으면 2세대와 큰 차이가 없기 때문에 시장에서 호응을 받기 어려울 것입니다. 따라서 32코어 이상 64코어 이하 어딘가에 3세대 스레드리퍼가 위치할 것입니다. 이 궁금증은 다음 달이 되면 풀리겠지만, 어떤 제품이 나와도 고성능 CPU 시장의 주도권은 이제 AMD로 넘어간 상태입니다. 인텔이 14nm 공정에서 계속 발목이 잡힌 상황에서 AMD는 TSMC 위탁 생산을 통해 7nm 공정으로 빠르게 이전하고 있습니다. 그리고 내년에는 TSMC의 2세대 7nm 공정으로 이전할 가능성이 큽니다. 이미 로드맵에서 다음 아키텍처인 Zen 3를 7nm+ 공정에서 생산하겠다고 밝혔기 때문입니다. 반면 인텔은 내년까지도 10nm 공정 이전이 마무리되지 않을 것으로 보입니다. 인텔의 미세 공정 개발이 제자리를 찾을 때까지 AMD가 반도체 공정 면에서 유리한 위치에 서게 되는 것입니다. 당연히 코어 숫자 경쟁에서 AMD가 훨씬 유리한 상황입니다. 10년 전 AMD가 경영난 끝에 반도체 생산 부분을 분사하고 (이때 분리된 회사가 글로벌 파운드리) 반도체 생산 시설이 없는 팹리스 반도체 회사가 될 때만 해도 AMD는 미래는 암울해 보였습니다. 이 시기 인텔은 반도체 미세 공정과 아키텍처 모두에서 AMD를 압도했습니다. 하지만 이제는 인텔이 14nm 공정에서 헤어나지 못한 틈을 타 AMD가 미세 공정에서 인텔을 앞서고 있습니다. 누구도 넘볼 수 없을 것 같은 1등 기업도 10년 후를 장담하기 어렵다는 것을 보여주는 좋은 사례입니다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com