CPU 업계 부동의 1위였던 인텔은 2000년대 중반 코어 프로세서로 경쟁자인 AMD를 따돌린 후 2010년대 중반 이후부터 지지부진한 모습을 보였습니다. 삼성전자와 TSMC 같은 경쟁자를 앞서 있다고 호언장담했던 10nm 공정은 결국 2020년대 와서야 본격적으로 양산에 들어갔습니다. 하지만 그러는 사이 AMD는 젠 (Zen) 아키텍처를 적용한 신제품을 내놓으면서 인텔을 턱밑까지 추격했습니다. 라이젠 5000대에서는 게임 성능에서도 우위를 잃으면서 업계 1위의 위치가 흔들렸습니다. 점유율은 여전히 앞섰지만, 성능에서 앞서지 못했기 때문에 점유율을 계속 잃으면서 흔들린 것입니다.  지난 몇 년간 부진의 늪에서 벗어나지 못했던 인텔은 절치부심 구원 투수가 될 새로운 CPU를 개발했고 이제 그 모습을 공개했습니다. 현지 시각으로 11월 4일 공개된 12세대 코어 프로세서 (앨더 레이크, Alder lake)는 오랜 준비한 만큼 확실한 성과를 보여줬습니다. 초기 벤치마크와 리뷰 결과는 인텔이 왕좌를 다시 찾았다는 것을 보여줬습니다. 위기에서 벗어나기 위해 변화가 필요했던 인텔이 앨더 레이크에서 해답을 들고나온 것입니다. 구체적으로 무엇이 달라졌는지 간단히 살펴보겠습니다.인텔 7  인텔에게 엘더 레이크는 상당히 큰 의미가 있는 회심의 일격입니다. 5세대부터 11세대까지 6년을 사용한 14nm 공정에 종지부를 찍고 인텔의 최신 미세공정인 인텔 7 (과거 10nm ESF)을 사용한 첫 번째 데스크톱 CPU이기 때문입니다. 아키텍처는 이미 전 세대인 11세대 코어 프로세서 (로켓 레이크)에서 갈아탔지만, 한 번 더 개선해 성능을 더 높였습니다. 전력 소모량이나 발열이 많아 다소 아쉬운 부분도 있지만, 게임 성능을 포함한 여러 가지 성능이 모두 높아져 경쟁자인 라이젠 5000 시리즈를 능가하고 있습니다.  이렇게 성능이 개선된 것은 고성능 코어 (P core, P는 Performance) 8개와 고효율 코어 8개 (E core, E는 Efficiency)를 사용해 성능 극대화를 꾀했기 때문입니다. 전작인 로켓 레이크가 미세 공정의 한계로 인해 8코어까지만 제조가 가능했다면 인텔 7 공정을 이용한 앨더 레이크는 여유 있게 16코어를 탑재할 뿐 아니라 32개의 연산 유닛 (EU)을 지닌 GPU와 기타 여러 가지 부분을 탑재하고도 다이 (die) 사이즈를 209㎟로 줄이는 데 성공했습니다. 8코어 로켓 레이크가 276㎟나 되는 다이를 지녔던 것과 비교하면 상당히 크기를 줄인 것입니다.  성능이 높은 프로세서라는 이야기는 사실 더 복잡하고 큰 프로세서라는 이야기입니다. 따라서 더 작게 만들 수 있는 미세공정 없이는 성능을 높이는 데 한계가 있습니다. 인텔은 앨더 레이크에서 아키텍처는 물론 미세공정도 개선할 수 있음을 보여줬습니다. 다만 이 점은 경쟁자인 AMD도 마찬가지여서 인텔 4를 적용할 14세대 (메테오 레이크)와 5nm 공정을 적용할 Zen 4 이후 제품과의 불꽃 튀는 경쟁이 예상됩니다.  하이브리드 아키텍처  앨더 레이크가 과거 인텔 CPU와 가장 다른 점은 바로 고성능 - 고효율 코어의 하이브리드 구조라는 점입니다. 높은 성능을 낼 수 있지만 전력 소모량이 많은 고성능 코어와 성능은 낮지만 전력 효율이 높은 고효율 코어를 상황에 따라 교대로 사용하는 것은 모바일 AP에선 흔한 일입니다. 하지만 배터리 수명을 신경 쓸 필요가 없는 데스크톱 CPU 제품에선 굳이 필요하지 않은 기능이라 지금까지 적용한 제품이 없었습니다.  따라서 앨더 레이크가 데스크톱 CPU에서도 하이브리드 아키텍처를 도입한다고 했을 때 상당히 의아하다는 반응이 대세였습니다. 더구나 이런 식으로 16코어를 구성할 경우 32스레드가 아닌 24스레드(16 x 2+ 8)가 되는 점도 약점입니다. 그러나 벤치마크 결과를 보면 앨더 레이크 i9-12900KF의 멀티 스레드 성능은 라이젠 9 5950X를 넘어서고 있습니다. 단점은 전력 소모도 경쟁자를 넘어선다는 점입니다.  전기를 많이 먹어도 일단은 24스레드로 경쟁자의 32스레드를 앞서는 결과를 보여주니 하이브리드 구조의 성능에 대한 의구심은 풀리는 것 같습니다. 남은 의문은 노트북 제품군에서 하이브리드 구조의 효율성입니다. 하이브리드 아키텍처의 진가는 결국 배터리 사용 시간의 제약이 심한 노트북에서 발휘될 것입니다. 데스크톱 버전부터 공개했지만, 사실 앨더 레이크의 진짜 무대는 높은 성능과 긴 배터리 사용 시간의 두 마리 토끼를 잡을 수 있는 노트북 시장일지도 모릅니다.  DDR4 vs DDR5, 그리고 윈도우 10 vs 윈도우 11  앨더 레이크는 DDR4 3200과 DDR5 4800을 지원합니다. 하지만 동시에 두 가지 타입의 메모리를 사용할 순 없고 둘 중 하나만 선택해야 합니다. 메모리 속도는 당연히 DDR5가 빠르지만, 아직 DDR5 도입 초기라 가격이 비싸다는 것이 흠입니다. 그런 만큼 앨더 레이크에서 주목을 끌었던 부분 중 하나는 DDR5와 DDR4의 성능 차이입니다.  결론적으로 말하면 게임에서는 차이가 별로 없지만, 일부 작업에서는 의미 있는 차이를 보여줍니다. 게임은 아직 DDR5 메모리에 최적화되어 있지 않은 상태이고 사실 메모리보다 GPU의 영향을 더 많이 받기 때문에 현재는 차이가 별로 없는 것으로 보입니다. 따라서 주로 어떤 작업을 할지를 생각하고 메모리 종류를 선택해야 할 것으로 보입니다. 또 다른 궁금증은 윈도우 10과 윈도우 11의 성능 차이입니다. 일반적으로 운영체제 업그레이드는 CPU에 더 많은 부하를 주기 때문에 속도가 느려지는 경우가 많지만, 윈도우 11의 경우에는 인텔 스레드 디렉터 (Thread Director) 기능에 최적화되어 있어 하이브리드 아키텍처를 제대로 지원할 수 있습니다. 윈도우 11과 앨더 레이크의 출시 시점이 묘하게 겹치는 점을 생각하면 사전에 인텔과 마이크로소프트의 긴밀한 협조가 있었음을 짐작하게 하는 대목입니다.  하지만 아직은 하이브리드 아키텍처를 활용하는 프로그램 자체가 적은 편이라 윈도우 11의 성능상 이점은 크지 않습니다. 다만 이 부분 역시 저전력 코어가 할 일이 많은 노트북 환경에서는 달라질 수 있습니다.  결론적으로 말하면 앨더 레이크는 인텔이 아직 시장을 주도할 기술력을 지닌 회사라는 점을 다시 한번 입증해 보인 제품이라고 할 수 있습니다. 전력 소모나 발열은 다소 아쉽고 제 성능을 끌어낼 수 있는 DDR5나 DDR5 지원 메인보드 모두 비싸다는 점이 흠이지만, AMD의 정신이 번쩍 들게 만들 제품이라는 점은 확실합니다.  앞으로 한동안 CPU 시장은 새로운 아키텍처와 미세공정을 들고나온 인텔과 내년에 들고나올 AMD 간의 치열한 경쟁이 예상됩니다. 결과적으로 최종 승자는 선택의 폭이 넓어진 소비자가 될 것입니다. 

애플은 2010년 아이폰4에 탑재한 A4 SoC부터 프로세서를 스스로 디자인하고 외부에 위탁 생산해 왔습니다. 애플 실리콘(Apple Silicon)이라고 불리는 애플 자체 디자인 프로세서는 아이폰/아이패드를 위한 A 시리즈부터 애플워치를 위한 S 시리즈나 에어팟을 위한 H 시리즈, 블루투스와 와이파이를 위한 W 시리즈 등 상당히 다양한 제품들이 존재합니다. 이들 역시 iOS나 맥OS, 앱스토어처럼 애플 생태계의 중요한 부분이라고 할 수 있습니다. 하지만 이 생태계에는 자체 노트북 및 데스크톱 프로세서가 빠져 있었습니다. 애플은 하드웨어 생태계의 남은 빈칸을 채우기 위해 M 시리즈를 개발했습니다. 애플은 우선 맥북 에어, 아이맥, 맥 미니, 아이패드 프로를 위한 M1 프로세서를 먼저 선보였습니다. M1 프로세서는 160억 개의 트랜지스터를 집적해 비교 대상인 인텔의 CPU보다 더 복잡했지만, TSMC의 5nm 공정으로 제조한 덕분에 크기와 전력 소모를 크게 줄이고 성능은 앞설 수 있었습니다. 기대를 뛰어넘는 M1의 성능에 사람들의 관심은 애플의 차기작에 쏠렸습니다. 그리고 마침내 M1 프로와 M1 맥스가 공개됐습니다. M1 프로는 M1과 마찬가지로 TSMC의 5nm 공정으로 제조되었으나 M1의 두 배에 달하는 337억 개의 트랜지스터를 집적했습니다. 덕분에 10 코어 CPU와 16코어 GPU, 16코어 NPU를 하나의 다이 안에 모두 넣을 수 있습니다. GPU만 있는 경우이지만, 엔비디아의 지포스 RTX 3060(GA106)이 133억 개의 트랜지스터를 집적한 것과 비교하면 M1 프로가 얼마나 큰 프로세서인지 알 수 있습니다. 그런데 사실 M1 프로의 GPU 연상능력은 데스크톱 버전의 RTX 3060의 절반 수준인 5.2 TFOLPS에 불과합니다. 하지만 놀라운 기술적 성취인 이유는 칩 전체 전력 소모가 30W 수준이라 맥북 프로에 탑재해도 긴 배터리 사용 시간을 보장하기 때문입니다. 애플 A 시리즈에서 갈고 닦은 저전력 기술이 M1에서 빛을 발했다고 할 수 있습니다. 현재 같은 수준의 전력을 소모하는 프로세서 가운데 그래픽 성능으로 M1과 경쟁할 수 있는 노트북 프로세서는 존재하지 않습니다. 노트북에 별도 그래픽 카드를 탑재하는 순간 이미 전력 소모는 M1 프로를 몇 배 뛰어넘게 됩니다. CPU가 소모하는 전력까지 생각하면 맥북 프로처럼 가볍고 배터리가 오래가는 노트북은 불가능합니다. 그런데 프로세서가 제 성능을 발휘하기 위해서는 메모리도 중요합니다. M1은 LPDDR4x(4266MT/s) 메모리를 사용했지만, M1 프로는 LPDDR5 메모리를 사용해 대역폭을 200GB/s로 높였습니다. 메모리의 정확한 속도는 공개하지 않았지만 256bit LPDDR5 (128bit x2) 메모리를 사용하는 만큼 LPDDR5-6400일 가능성이 높습니다. 한 가지 독특한 점은 두 개의 16GB LPDDR5 메모리 블록이 바로 옆에 붙어 있다는 것입니다. 이는 애플이 M1에서 선보인 통합 메모리(unified memory) 구조로 메모리를 아예 패키지 내부에 탑재해 메모리까지 접근하는 시간을 극단적으로 줄인 것입니다. 그래픽 카드처럼 별도의 GDDR 메모리를 사용하지 않아도 높은 그래픽 성능을 지닐 수 있는 비결 중 하나입니다. 물론 메모리 확장이 불가능하다는 단점이 있으나 32GB나 되는 용량을 생각하면 확장이 필요한 경우는 드물 것입니다. 여기에 CPU + GPU + 칩셋 + 메모리의 크기를 극단적으로 줄여 노트북의 무게와 부피를 줄일 수 있습니다. 다만 200GB/s의 대역폭은 CPU에게는 충분해도 GPU에게는 부족할 수 있습니다. 앞서 예를 든 RTX 3060의 경우 GPU가 360GB/s의 대역폭을 지닌 GDDR6 메모리 8-12GB를 단독으로 사용할 수 있습니다. 그런데 M1 프로는 200GB/s의 대역폭을 CPU와 나눠야 하죠. 사실 CPU와 통합된 내장 그래픽이 제힘을 내기 힘든 이유가 바로 메모리 병목 현상입니다. 그러나 애플은 통합 메모리 구조와 M1 프로 칩 내부에 탑재된 두 개의 거대한 SLC 메모리 블록을 통해 이 문제를 극복한 것으로 보입니다.M1 맥스는 M1 프로의 확장형으로 GPU와 메모리 컨트롤러, 그리고 SLC 블록을 모두 두 배로 늘린 대신 트랜지스터 숫자가 570억 개로 늘어났습니다. 덕분에 GPU 연산 능력도 10.4 TFLOPS로 높아졌고 메모리 대역폭 역시 400GB/s로 늘어났습니다. 메모리 역시 두 배인 64GB를 사용합니다. 하지만 기존의 고성능 GPU보다 100W나 낮은 전력을 소모하면서 같은 성능을 낼 수 있습니다. 비교적 가볍고 배터리도 오래 가는 노트북에서 이런 성능을 지닌 제품을 찾는다면 맥북 프로가 유일한 해답입니다. 이런 일이 가능한 이유는 경쟁자와 달리 5nm 미세공정을 이용해서 CPU와 GPU를 포함한 모든 부분을 하나의 칩에 넣은 SoC 구조를 지니기 때문입니다. 그리고 전력 소모가 적은 LPDDR5만 사용해 주로 DDR4 메모리를 사용하는 노트북 CPU와 전기를 많이 먹는 GDDR6 메모리를 탑재한 노트북 그래픽 카드에서는 불가능한 높은 에너지 효율을 달성했습니다. 물론 이렇게 최신 기술을 많이 사용하면 가격은 올라갑니다. 특히 TSMC 5nm 같은 최신 미세공정 웨이퍼 가격은 상당히 비싸다고 알려져 있습니다. M1 프로의 다이 크기는 246 ㎟로 M1의 두 배 수준이고 M1 맥스는 432㎟으로 5nm 공정 제품 가운데 가장 큰 편에 속합니다. 따라서 제조 단가가 비쌀 수밖에 없습니다. 다만 요즘 가격이 매우 비싼 외장 그래픽 카드 성능의 내장 그래픽을 지니고 있다는 점, 그리고 본래 맥북 프로가 고급형으로 비싸다는 점을 감안하면 큰 문제는 아닐 것으로 생각됩니다. 애플의 M1 시리즈는 애플의 표현대로 야수(beast)와 같은 성능을 지니고 있습니다. 그래픽 성능은 현존하는 x86 CPU의 내장 그래픽으로는 도저히 따라잡을 수 없는 수준이고 게임 콘솔에 탑재된 커스텀 SoC 정도가 성능을 겨뤄볼 수 있는 수준이지만, 전력 소모량이나 크기가 M1 프로와 맥스가 압도적으로 작아 비교 불가입니다. 개인적으로는 애플 M1 시리즈가 기존 프로세서 제조사들을 크게 자극하리라 생각합니다. 애플 실리콘을 탑재한 맥과 맥북이 많이 팔린다는 이야기는 이들의 입지가 좁아진다는 뜻이기 때문입니다. 애플의 야수에 대응하는 인텔, AMD, 엔비디아의 대항마들을 기대해 봅니다.

인텔 12세대 코어 프로세서(앨더 레이크)의 벤치마크 결과가 하나씩 유출되면서 업계가 술렁이고 있습니다. 지난 몇 년간 AMD의 라이젠에 고전을 면치 못했던 인텔이 다시 성능상의 우위를 되찾았다는 이야기가 나오고 있기 때문입니다. 물론 정확한 성능과 가격, 전력 소모, 발열 등 주요 정보는 정식 출시가 이뤄진 후 알 수 있겠지만, 다소 실망스러운 모습을 보였던 데스크톱 11세대 코어 프로세서(로켓 레이크)와 달리 최신 미세 공정과 아키텍처를 적용해 성능이 대폭 향상되었을 것으로 보는 게 일반적인 시각입니다. 여기에 PCIe 5.0 및 DDR5 적용처럼 아직 AMD가 도입하지 못한 최신 기술을 사용할 수 있어 소비자용 CPU 부분에서 다시 주도권을 뺏아올 가능성이 커지고 있습니다. AMD 역시 당연히 앨더 레이크를 제압할 대항마를 준비 중입니다. 올해는 일단 가격 인하로 승부를 볼 것으로 보이지만, 내년에는 두 번에 걸쳐 오랜 시간 갈고 닦은 신제품을 선보일 예정이기 때문입니다. 최근 AMD 공식 유튜브에는 수석 마케팅 책임자인 존 테일러와 기술 마케팅 담당자인 로버트 할록이 출연해 ‘AMD 라이젠 프로세서: 5년 후’라는 주제로 AMD의 내년 계획을 공개했습니다. 할록은 AMD의 프로세서 전략이 코어 아키텍처, (반도체) 프로세스 기술, CPU 동작 주파수, 플랫폼이라는 네 개의 큰 기둥을 지니고 있다고 언급했습니다. 그리고 이 네 가지 주요 부분이 라이젠 출시 5년 차를 맞이하는 내년에 큰 변화를 맞이할 예정입니다.우선 코어 부분에서는 새로운 아키텍처인 ZEN4가 도입됩니다. 인텔이 새 아키텍처를 도입해 성능을 크게 끌어올린 것처럼 AMD 역시 아키텍처 혁신을 통해 인텔을 다시 압박하겠다는 전략입니다. ZEN4는 반도체 제조 공정 역시 TSMC 5nm 공정을 도입해 인텔 7 (과거 10nm ESF) 공정을 사용하는 앨더 레이크와 그 후속 제품을 앞설 예정입니다. 하지만 최신 미세 공정 반도체 웨이퍼 공급이 원활하지 않기 때문에 ZEN4의 출시 시점은 내년 하반기가 될 예정입니다. 그렇다고 1년 동안 기다리기만 할 순 없기 때문에 AMD는 내년 초에 몇 년 간 준비해둔 신기술을 선보일 계획입니다. 그 비장의 기술이 바로 3D V 캐시(3D V-Cache)입니다.올해 중반에 공개한 3D V 캐시는 64MB 용량 L3 캐시를 ZEN3 라이젠 칩렛 위에 올리는 방식으로 L3 캐시 용량을 3배로 늘릴 수 있습니다. 16코어 제품의 경우 이론적으로 192MB의 L3 캐시를 지닐 수 있습니다. 이는 웬만한 서버 프로세서보다 많은 용량입니다. 캐시 메모리가 클수록 CPU가 한 번에 작업할 수 있는 데이터가 늘어나므로 제조 공정이나 아키텍처 변화 없이 성능을 높일 수 있습니다. AMD는 3D V 캐시 탑재로 게임 성능이 최대 15% 정도 늘어날 것이라고 주장했습니다. 3D V 캐시를 탑재한 라이젠 CPU는 내년 초 출시 예정입니다. 출시 시점을 생각하면 앨더 레이크와 정면 승부를 벌일 것으로 예상됩니다. 관건은 가격입니다. 추가적인 캐시 다이를 붙이는 만큼 원가 상승은 불가피한데, 앨더 레이크와 경쟁을 감안해 가격을 조정할 것으로 보입니다. 할록이 언급한 네 가지 기둥 중 나머지 두 개인 CPU 주파수와 플랫폼 역시 2022년 하반기에 출시될 ZEN4에서 변화를 겪게 될 예정입니다. AMD는 오랜 시간 유지해온 AM4 소켓을 AM5 소켓으로 변경할 예정입니다. DDR5 및 PCIe 5.0 지원을 위해서는 어쩔 수 없는 선택입니다. 단 CPU 쿨러는 호환되게 유지할 예정입니다. 소소하지만 소비자를 위한 배려가 돋보이는 부분입니다. AM5 소켓과 새 메인보드 플랫폼 도입은 익히 알려진 사실이지만, CPU 주파수에 대한 언급은 새로운 부분입니다. 현재 x86 CPU의 클럭은 5GHz 언저리에서 발전을 멈춘 상태입니다. 인텔 코어 프로세서보다 최고 클럭이 약간 낮았던 라이젠 CPU는 이제는 많이 따라잡은 상황이긴 하나 아직도 라이젠 9 5950X의 최고 클럭은 4.9GHz에 머무르고 있습니다. ZEN4는 아키텍처 개선과 5nm 미세 공정 도입으로 5GHz 초반 클럭 달성이 가능할지도 모릅니다. CPU 동작 클럭이 높아질수록 성능도 비례해서 높아지기 때문에 이 역시 궁금한 부분 중 하나입니다. 최근 CPU 성능 발전은 점점 정체되는 상황이지만, 인텔과 AMD가 이미 극한까지 끌어올린 성능을 더 끌어올리기 위해 경쟁하면서 CPU 성능은 꾸준히 높아지고 있습니다. 어떤 시장이든 업체간 적절한 경쟁은 소비자에게 좋은 일입니다. 2022년에도 꾸준한 경쟁을 기대합니다.

현재 우리가 사용하는 대부분의 모바일 AP나 데스크톱, 노트북 CPU는 다이(die)라고 부르는 하나의 집적회로 칩으로 구성되어 있습니다. 물론 두 개 이상의 다이를 사용하는 경우도 있는데, CPU + GPU나 CPU + 캐시 메모리, 혹은 두 개 이상의 CPU 다이를 붙여 만든 멀티 칩 패키징 (MCM) 방식의 프로세서들이 있습니다. 과거에는 한 번에 모든 부분을 제조하기 힘들었기 때문에 캐시 메모리나 보조 프로세서를 별도의 다이에 배치한 경우도 있었습니다. 하지만 반도체 제조 공정이 눈부시게 발전하면서 수십억 개의 트랜지스터를 하나의 다이에 집적할 수 있게 됐고, 덕분에 CPU나 GPU는 물론이고 과거에는 칩셋에 있던 부분까지 하나로 모은 SoC(System on a chip)가 새로운 대세가 됐습니다. 그런데 최근에는 반도체 미세 공정의 발전보다 프로세서가 커지는 속도가 빨라 하나의 다이로 된 모노리식(monolithic) 프로세서의 제조가 매우 어려워지고 있습니다. 여기에 10nm 이하의 최신 미세 공정 웨이퍼의 가격이 비싸지는 것도 부담입니다. 따라서 CPU 제조사들은 여러 개의 다이를 결합한 디자인으로 다시 회귀하고 있습니다. AMD의 경우 8코어 CPU를 모은 CPU 칩렛과 I/O 다이를 별도로 만든 후 이를 조합해 다양한 프로세서를 만들고 있습니다. 오랜 세월 거대한 서버 프로세서에도 모노리식 디자인을 고집했던 인텔 역시 최근 과감한 변화를 시도하고 있습니다. 인텔은 내년 정식으로 출시할 제온 프로세서인 사파이어 래피즈(Sapphire Rapids)에 여러 개의 다이를 인텔의 고속 인터페이스인 EMIB 방식으로 연결한 멀티 타일 구조를 도입했다고 발표했습니다.인텔 7 공정(과거 10nm ESF)으로 제조되는 사파이어 래피즈는 최대 400㎟의 SoC 다이 (타일) 네 개를 연결해 최대 1600㎟ 크기의 CPU를 만들 수 있습니다. 현재 제조 기술로 만들 수 있는 가장 큰 모노리식 다이는 700-800㎟ 정도 크기입니다. 최신 미세 공정과 거대한 크기 덕분에 사파이어 래피즈는 최근 인텔의 최대 약점으로 꼽힌 코어 숫자의 열세를 쉽게 극복할 수 있을 것으로 예상됩니다. AMD는 최대 8개의 칩렛을 붙이는 방식으로 64코어 프로세서를 만든 반면 인텔의 아이스레이크 제온의 경우 최대 38코어에 불과했습니다. 모노리식 다이 구조이다 보니 여러 개의 다이를 결합한 구조를 이기기 힘들었던 것입니다. 인텔은 사파이어 래피즈의 코어 숫자에 대해 언급하지 않았지만, 1600㎟의 거대한 크기를 생각하면 코어 숫자가 대폭 늘어났다고 볼 수밖에 없습니다. 그런데 이렇게 멀티 타일 구조를 선택할 경우 가장 큰 문제점은 타일 간 데이터 전송입니다. 만약에 여기서 병목현상이 생기면 속도는 현저히 느려질 것입니다. 인텔은 EMIB 방식을 통해 이 문제를 최대한 극복했습니다. 다만 얼마나 극복했는지는 실제 프로세서가 나와야 검증이 가능한 부분입니다. 사파이어 래피즈의 가장 큰 변화는 멀티 타일 구조의 채택이지만, 그 밖에도 성능을 높이기 위해 여러 가지 변화를 시도했습니다. 코어의 경우 소비자용 CPU인 앨더 레이크(12세대 코어 프로세서)에 사용된 골든 코브(Gold Cove) 코어를 사용해 성능을 최대 19% 높였습니다(동일 클럭 기준). 그리고 서버용 콜든 코브 코어는 높은 성능을 위해 소비자용에는 없는 몇 가지 추가 기능과 함께 더 많은 L2 캐시를 탑재했습니다. DDR5 메모리 적용과 PCIe 5.0 같은 최신 인터페이스도 적용되어 더 고속으로 데이터를 처리할 수 있습니다. 그러나 이보다 더 눈에 띄는 변화는 차세대 고속 메모리인 HBM2E 메모리 적용입니다.HBM은 비싸지만, 속도가 매우 빠른 메모리로 지금까지는 주로 고가의 GPU에만 탑재되었습니다. 서버칩에 탑재되는 것은 사파이어 래피즈가 처음입니다. HBM2E 메모리 적용 모델의 경우 타일 하나당 HMB2E가 하나씩 붙어 다이가 4+4가 됩니다. HBM2E 메모리를 고속으로 연결하는 역할 역시 EMIB이 담당합니다. HBM2E 메모리는 캐시로 사용할 수도 있고 D램처럼 같이 사용할 수도 있습니다. 본래 인텔은 서버 시장에서 독점적 위치에 있었으나 최근 AMD 에픽이 급성장하고 아마존 같은 대형 고객사가 ARM 기반의 자체 서버 프로세서를 만들면서 최대 위기에 처했다는 평가를 받고 있습니다. 사파이어 래피즈의 파격적인 변화는 더 이상 서버 시장에서 밀리지 않겠다는 의지를 반영한 것으로 풀이됩니다. 과연 인텔이 AMD와 ARM 진영이 거센 도전을 물리치고 서버 시장 1위 자리를 지킬 수 있을지 궁금합니다.

2017년 경쟁자인 AMD가 라이젠을 출시하면서 인텔의 CPU 시장 독점은 서서히 무너졌습니다. 라이젠은 처음 출시 시점만 해도 코어 숫자에서만 인텔을 이겼을 뿐이었지만, 14nm, 12nm, 7nm로 꾸준히 미세 공정을 업데이트하고 아키텍처를 개선해 이제는 거의 모든 부분에서 인텔을 앞서고 있습니다. 인텔은 2011년 샌디브릿지 이후 조금씩 개선한 코어 프로세서의 아키텍처를 대대적으로 개편하고 미세 공정에서 경쟁자를 따라잡지 않으면 완전히 주도권을 빼앗길 위기에 처한 것입니다. 물론 인텔도 보고만 있었던 것이 아니라 새 아키텍처를 적용한 신제품을 순차적으로 출시했습니다. 하지만 10nm 공정의 타이거 레이크(노트북)와 14nm 공정의 로켓 레이크(데스크톱)는 성능을 개선하려는 여러 가지 노력에도 아쉬운 부분이 많았습니다. 성능이 좋아지긴 했는데, 경쟁자도 그에 못지않게 성능이 좋아져 과거처럼 여유 있게 상대방을 따돌리지 못한 것입니다. 인텔은 올해 말 다시 한번 역전의 기회를 노리고 있습니다. 12세대 코어 프로세서인 앨더 레이크(Alder Lake)가 바로 그 기회입니다. 올해 4분기 데스크톱 제품부터 공개될 앨더 레이크는 과거 10nm ESF(Enhanced SuperFin)라고 부른 인텔 7 공정으로 제조됩니다. 10nm 공정이라고 명명하긴 했지만, 사실 TSMC의 7nm 공정보다 트랜지스터 밀도를 더 높일 수 있는 최신 공정이기 때문에 그에 합당한 새로운 명칭이 필요하다고 생각한 것입니다. 하지만 진짜 파격적인 부분은 미세 공정이 아니라 CPU 구성에 있습니다. 앨더 레이크는 인텔 데스크톱 CPU 역사상 처음으로 고성능 프로세서와 저전력 프로세서가 함께 결합한 하이브리드 구조를 지니고 있습니다. 고성능 코어와 저전력 코어를 같이 혼용하는 하이브리드 구조는 모바일 AP에서는 이미 일반적인 형태입니다. 높은 성능만큼 배터리 지속 시간이 중요한 스마트폰에서는 반드시 필요한 기능이기도 합니다. 인텔은 1+4 구조인 레이크필드 CPU에서 이를 처음 도입했는데, 당시에는 일부 저전력 제품에만 도입할 것으로 예상됐습니다. 사실 배터리 대신 일반 전원으로 전력을 공급받는 데스크톱 CPU에는 필요 없는 기술이기도 합니다. 그러나 일반적인 예상을 깨고 인텔은 앨더 레이크에서 하이브리드 CPU를 데스크톱, 노트북 전 모델에 도입할 예정입니다. 지금까지 알려진 내용에 따르면 앨더 레이크는 골든 코브(Golden Cove) 고성능 코어와 그레이스몬트(Gracemont) 고효율 코어의 하이브리드 구조입니다. 이 코어들이 어떤 조합으로 작동하는지는 밝혀지지 않았지만, 최근 유출된 앨더 레이크 엔지니어링 샘플(ES) 벤치마크에서는 최대 24 스레드(thread)로 나타났습니다. 골든 코브 코어는 하나의 코어가 두 개처럼 작동하는 멀티 스레드 코어이고 그레이스몬트 코어는 싱글 스레드 코어이므로 16+8 구조임을 짐작할 수 있는 결과입니다. 이 내용이 사실이라면 많은 수의 코어가 유리한 작업에서는 모든 코어가 다 활성화되어 성능을 높이는 구조로 생각됩니다. 다만 항상 모든 코어가 활성화되는 방식인지 상황에 따라 교대할 수 있는 방식인지는 확실치 않습니다. 가장 이상적인 하이브리드 코어 작동 방식은 문서 작업이나 검색 등 높은 성능이 필요 없는 작업에서는 저전력 코어만 활성화되고 게임처럼 적은 수의 코어가 빠르게 작동하는 것이 유리한 작업에서는 고성능 코어만 활성화되는 것입니다. 그리고 다수의 코어가 필요한 작업에서는 모든 코어가 활성화되는 방식도 생각할 수 있습니다. 그러나 지금까지 실제 작동 방식이나 구체적인 성능에 대해서는 자세히 공개한 적이 없어 올해 10월로 예상되는 발표 시점에 이목이 쏠리고 있습니다. 고성능 + 저전력 하이브리드 구조 다음으로 주목되는 것은 업계 최초의 DDR5 메모리 도입입니다. DDR5 메모리는 4800Mbps 제품부터 등장할 것으로 예상되며 최대 8400Mbps까지 속도를 높일 수 있습니다. 저장 밀도도 DDR4의 네 배에 달해 메모리 속도와 용량을 크게 늘릴 수 있습니다. 덕분에 CPU 자체 성능은 물론 메모리 병목 현상을 심하게 겪는 내장 그래픽 성능을 높이는 데 큰 도움이 될 것입니다. DDR5 수요가 늘어나면 이를 생산하는 국내 반도체 제조사들에게도 호재로 작용할 것으로 기대됩니다. 대신 DDR5를 사용하기 위해서 새로운 메인보드가 필요합니다.앨더 레이크는 새로운 규격인 LGA 1700 소켓을 사용해 기존의 인텔 메인보드와 호환되지 않습니다. 소켓을 자주 바꿔 소비자들이 계속 새로운 메인보드를 구매하게 만드는 인텔의 정책에 대해서는 많은 불만이 제기되고 있지만, 사실 DDR5 및 PCIe 5.0 같은 신기술을 도입하겠다고 발표한 시점에서 구형 메인보드에서 호환될 가능성은 없다고 보는 게 맞을 것입니다. 인텔은 올해 말부터 내년 상반기까지 앨더 레이크를 순차적으로 출시하고 이후 앨더 레이크의 개량 버전인 13세대 코어 프로세서(랩터 레이크)를 투입할 예정입니다. 인텔 4 공정을 사용한 메테오 레이크(14세대)는 2023년 등장할 예정입니다. 메테오 레이크는 CPU, GPU, SOC-LP의 세 개의 타일을 포베로스(Foveros) 기술로 연결한 하이브리드 CPU로 하나의 다이(die)로 생산되었던 전통적인 CPU 생산 방식을 바꿀 것으로 예상됩니다. 인텔이 여러 가지 신기술을 통해 과거의 영광을 되찾고 경쟁자의 추격을 다시 한번 따돌릴지 결과가 주목됩니다.

SK하이닉스가 극자외선(EUV) 노광장비(빛을 쬐 회로를 그리는 장치)를 이용한 ‘10나노급 4세대(1a)’ 미세공정을 D램 양산에 도입했다. SK하이닉스가 EUV 공정을 D램 양산에 적용한 것은 이번이 처음이다. 이미 EUV를 활용한 D램을 생산중인 삼성전자에 이어서 SK하이닉스까지 뛰어들면서 한국 메모리 반도체의 경쟁력이 더 높아지게 됐다. 삼성전자·SK하이닉스·마이크론 등 메모리 반도체 톱3 중에서 한국 기업들만 EUV를 적용중이다. SK하이닉스는 10나노급 4세대 미세공정을 적용한 8기가비트(Gb) LPDDR4 모바일 D램 양산을 이달초 시작했다고 12일 밝혔다. 같은 10나노급 D램이라도 얼마나 더 미세한 공정이냐에 따라서 세대를 나누는데 이번 기술은 10나노급 중에서 가장 발전된 형태라고 할 수 있다. 반도체를 만들 때는 웨이퍼(반도체의 재료가 되는 얇은 원판)에 미세한 회로를 얼마나 정확하게 그리는지가 제품의 성능을 좌우하는 핵심이다. 기존에는 불화크립톤(KrF), 불화아르곤(ArF)을 활용했는데 EUV는 그보다 훨씬 더 미세한 작업이 가능하다. 1a를 적용한 LPDDR4 모바일 D램은 3세대 같은 규격의 제품보다 웨이퍼 한장에서 얻을 수 있는 D램의 수량이 약25% 늘어난다. 전력 소비도 약 20% 줄였다. SK하이닉스는 현재 모바일 제품에 들어가는 D램 중에 70~80%가 LPDDR4인 것을 고려해 이를 먼저 10나노 1a 기술로 만들기 시작했다. 내년에는 PC나 서버용 D램인 DDR5에도 EUV를 활용한 4세대 기술을 적용할 계획이다.

SK하이닉스가 극자외선(EUV) 노광장비(빛을 쬐 회로를 그리는 장치)를 이용한 ‘10나노급 4세대(1a)’ 미세공정을 D램 양산에 도입했다. SK하이닉스가 EUV 공정을 D램 양산에 적용한 것은 이번이 처음이다. 이미 EUV를 활용한 D램을 생산중인 삼성전자에 이어서 SK하이닉스까지 뛰어들면서 한국 메모리 반도체의 경쟁력이 더 높아지게 됐다. 삼성전자·SK하이닉스·마이크론 등 메모리 반도체 톱3 중에서 한국 기업들만 EUV를 적용중이다. SK하이닉스는 10나노급 4세대 미세공정을 적용한 8기가비트(Gb) LPDDR4 모바일 D램 양산을 이달초 시작했다고 12일 밝혔다. 같은 10나노급 D램이라도 얼마나 더 미세한 공정이냐에 따라서 세대를 나누는데 이번 기술은 10나노급 중에서 가장 발전된 형태라고 할 수 있다.반도체를 만들 때는 웨이퍼(반도체의 재료가 되는 얇은 원판)에 미세한 회로를 얼마나 정확하게 그리는지가 제품의 성능을 좌우하는 핵심이다. 기존에는 불화크립톤(KrF), 불화아르곤(ArF)을 활용했는데 EUV는 그보다 훨씬 더 미세한 작업이 가능하다. SK하이닉스는 10나노 2세대 D램 제품을 만들 때 개발 단계에서 EUV를 적용한 적이 있는데 실제 양산에 EUV를 활용한 것은 이번이 처음이다. 1a를 적용한 LPDDR4 모바일 D램은 3세대 같은 규격의 제품보다 웨이퍼 한장에서 얻을 수 있는 D램의 수량이 약 25% 늘어난다. 전력 소비도 약 20% 줄였다. SK하이닉스는 현재 모바일 제품에 들어가는 D램 중에 70~80%가 LPDDR4인 것을 고려해 이를 먼저 10나노 1a 기술로 만들기 시작했다. 내년에는 PC나 서버용 D램인 DDR5에도 EUV를 활용한 4세대 기술을 적용할 계획이다.

최근 인텔은 서버 프로세서 영역에서 거센 도전을 받고 있습니다. x86 서버 영역에서는 가격대 성능비가 우수한 에픽(EPYC) 프로세서를 앞세운 AMD의 공세에 점유율을 잃고 있고 비x86 서버 부분에서는 ARM 서버 프로세서가 무서운 속도로 성장하고 있습니다. 인텔이 오랜 세월 14nm 공정 프로세서만 생산하는 사이 이미 경쟁자들은 7nm 칩을 대량으로 출시해 절대 성능은 물론 전력 대 성능비도 더 우수해진 상황입니다. 인텔은 4세대 제온 스케일러블 프로세서인 사파이어 래피즈(Sapphire Rapids)를 통해 반전을 시도하고 있습니다. 사파이어 래피즈는 인텔의 차세대 10nm 공정인 10ESF(10nm Enhanced SuperFin) 공정과 최신 마이크로 아키텍처가 적용된 골든 코브(Golden Cove) 코어를 사용해 성능을 높였습니다. 여기에 DDR5를 사용해 메모리 대역폭과 용량을 높이고 PCIe 5.0을 도입해 GPU 등 다른 기기와의 연결 속도도 높였습니다. 하지만 이 정도는 사실 남들도 곧 도입 예정인 기술입니다. 그래서 인텔은 한 가지 더 비장의 무기를 준비했습니다. 바로 고대역폭 메모리(HBM)를 제온 프로세서에 탑재하는 것입니다. 고대역폭 메모리(High Bandwidth Memory, HBM) 기술은 삼성, SK 하이닉스, AMD가 협업해 개발한 고속, 고밀도 메모리로 DRAM을 아파트처럼 여러 층으로 쌓고 각 층을 통과하는 통로(TSV)를 이용해 데이터를 고속으로 전송하는 메모리 기술입니다. 2015년 AMD의 GPU에 최초로 탑재된 후 현재까지는 주로 고성능 GPU에만 탑재되어 왔습니다. 속도가 빠르고 크기도 작지만, 대신 가격이 비싸고 전력 소모도 많다는 점이 보급에 발목을 잡고 있습니다. HBM 보급이 더딘 것은 서버 분야도 마찬가지입니다. 언뜻 생각하기에 비싸더라도 높은 성능이 필요한 서버 분야에 적합할 것 같지만, 테라바이트(TB)급 메모리 장착도 가능한 서버용 DDR 메모리와 달리 HBM은 프로세서 옆에 붙이는 방식이라 장착할 수 있는 메모리 용량이 많지 않고 원하는 만큼 확장이나 교체도 불가능합니다. 작년에 양산을 시작한 SK 하이닉스의 HBM2E 메모리도 460GB/s 대역폭을 지녀 속도는 DDR4 메모리가 범접하기 어려운 수준이지만, 용량은 최대 16GB 정도입니다. HBM2E 메모리 네 개를 탑재하면 최대 64GB 용량에 1.82TB/s의 엄청난 속도를 구현할 수 있으나 GPU라면 몰라도 대부분 서버는 이보다 느리더라도 많은 메모리를 탑재하는 것이 작업에 더 유리합니다. 이런 점 때문에 인텔이 개발하는 HBM 탑재 제온 프로세서인 SPR-HBM(Sapphire Rapids Xeon Scalable with High-Bandwidth Memory)는 DDR5도 같이 사용할 수 있습니다. 덕분에 여러 가지 목적의 서버와 고성능 컴퓨터에 이를 적용할 수 있습니다. 일반적인 서버에는 HBM을 탑재하지 않은 제온 프로세서를 사용하고 고속 데이터 처리가 필요한 영역에는 HBM 탑재 제온 프로세서를 DDR5와 함께 이용하거나 아예 HBM 탑재 제온 프로세서만 사용하는 방법도 사용할 수 있습니다. 후자의 장점은 메모리가 CPU와 함께 들어가기 때문에 시스템 크기가 매우 작아진다는 것입니다.사실 사파이어 래피즈가 이런 독특한 형태를 하게 된 이유는 올해 말 등장할 인텔 최초의 엑사스케일 슈퍼컴퓨터인 오로라(Aurora)의 영향이 큰 것으로 보입니다. 오로라의 기본 유닛은 2개의 사파이어 래피즈 프로세서와 6개의 폰테 베키오 GPU를 탑재했습니다. 고성능 연산을 위해서는 대용량보다 빠른 메모리가 더 유리한 만큼 HBM 탑재 버전으로 봐도 무리가 없을 것입니다. 사파이어 래피즈의 초기 물량은 오로라에 우선 사용되고 이후 차례로 주요 고객사에 공급될 것으로 보입니다. 실제 서버 및 HPC 시장에 투입되는 시기는 내년 상반기가 될 것입니다. HBM 탑재 사파이어 래피즈는 비쌀 수밖에 없습니다. 비싼 몸값을 성능으로 입증하는지가 관건이 될 것입니다. 여담이지만, 메모리 기술이라면 경쟁자인 AMD 역시 비장의 카드가 있습니다. 최근 AMD의 리사 수 CEO는 L3 캐쉬 메모리를 CPU 칩렛 위에 쌓는 신기술인 3D V-Cache를 공개했습니다. 같이 공개한 벤치 마크에서는 기존 CPU에 3D V-Cache를 접목하기만 해도 게임 성능이 대폭 향상되는 것을 보여줬습니다. 그런데 사실 대용량 캐쉬는 게임보다 서버에서 더 큰 힘을 발휘합니다. 구체적인 도입 일정은 밝히지 않았지만, 차세대 에픽 프로세서에 이를 도입할 가능성이 높은 셈입니다. 새로운 캐쉬 기술로 무장한 AMD와 고대역폭 메모리를 탑재한 인텔 중 누가 옳은 선택을 했는지도 중요한 관전 포인트가 될 것입니다.

삼성전자는 고성능 모바일 D램과 낸드플래시를 결합해 업계 최고 성능을 구현한 LPDDR5 멀티칩 패키지 신제품을 출시했다고 15일 밝혔다. 이번 제품은 플래그십 스마트폰에 탑재되는 것과 동일한 LPDDR5 모바일 D램과 최신 인터페이스인 UFS3.1 낸드플래시를 결합한 최고 사양을 지녔다. 모바일 D램과 낸드플래시를 하나로 패키징해 모바일 기기 설계에 장점을 갖춘 제품으로 평가받는다. 삼성전자는 D램과 낸드플래시를 다양한 용량으로 제공해 스마트폰 제조사들이 폭넓게 탑재할 수 있도록 지원할 계획이다. 신제품은 중저가 스마트폰 사용자들도 5세대 이동통신(5G) 기반으로 제공되는 고해상도 콘텐츠 등 대용량 데이터 처리가 필요한 서비스를 안정적으로 이용할 수 있게 지원한다. 특히 가로 11.5㎜, 세로 13㎜의 초소형 크기로 제작해 스마트폰 제조사들의 디자인 편의성과 공간 활용성을 높였다. 손영수 삼성전자 메모리사업부 상품기획팀 상무는 “글로벌 스마트폰 제조사들과 협력을 강화해 급성장하는 5G 스마트폰 시장을 적극적으로 공략하겠다”고 밝혔다. 한재희 기자 jh@seoul.co.kr

삼성전자는 고성능 모바일 D램과 낸드플래시를 결합해 업계 최고 성능을 구현한 LPDDR5 멀티칩 패키지 신제품을 출시했다고 15일 밝혔다. 이번 제품은 플래그십 스마트폰에 탑재되는 것과 동일한 LPDDR5 모바일 D램과 최신 인터페이스인 UFS3.1 낸드플래시를 결합한 최고 사양을 지녔다. 모바일 D램과 낸드플래시를 하나로 패키징해 모바일 기기 설계에 장점을 갖춘 제품으로 평가받는다. 삼성전자는 D램과 낸드플래시를 다양한 용량으로 제공해 스마트폰 제조사들이 폭넓게 탑재할 수 있도록 지원할 계획이다. 신제품은 중저가 스마트폰 사용자들도 5세대 이동통신(5G) 기반으로 제공되는 고해상도 콘텐츠 등 대용량 데이터 처리가 필요한 서비스를 안정적으로 이용할 수 있게 지원한다. 특히 가로 11.5㎜, 세로 13㎜의 초소형 크기로 제작해 스마트폰 제조사들의 디자인 편의성과 공간 활용성을 높였다. 손영수 삼성전자 메모리사업부 상품기획팀 상무는 “글로벌 스마트폰 제조사들과 협력을 강화해 급성장하는 5G 스마트폰 시장을 적극적으로 공략하겠다”고 밝혔다. 한재희 기자 jh@seoul.co.kr

삼성전자가 D램에 탑재하는 전력관리반도체 시장에 처음으로 도전장을 내밀었다. 삼성전자는 2030년까지 시스템반도체 분야 1등에 오르는 것을 목표로 삼고 있는데, 이를 위한 일환으로 시스템반도체의 일종인 D램용 전력관리반도체 시장에 뛰어들면서 전방위적인 공세를 펴는 모양새다. 삼성전자는 최신 DDR5 모듈 성능을 극대화하고 전력 사용은 최소화하는 전력관리반도체 3종(S2FPD01, S2FPD02, S2FPC01)을 개발했다고 18일 밝혔다. 삼성전자는 2010년에 전력관리반도체 분야에 처음 진출한 이후 스마트폰이나 PC, 게임기, 무선이어폰 등에 들어가는 제품은 출시했지만 D램에 탑재되는 전력관리반도체를 공개한 것은 이번이 처음이다. 전력관리반도체는 전기자동차나 스마트폰을 비롯한 각 전자기기의 내부 회로를 제어해 상황에 따라 필요한 전력을 정확하고 효율적으로 공급하도록 관리하는 역할을 한다. 삼성전자가 공개한 3종의 제품은 DDR5 D램 모듈에 직접 탑재된다. 전력관리반도체 시장은 성장세가 가파르다. 시장조사업체 옴디아에 따르면 지난해 54억 달러(약 6조 1000억원)였던 전력관리반도체 시장 규모는 2024년에는 69억 달러(약 7조 8000억원)로 늘어 연평균 6.6% 성장할 것으로 예상된다. 한재희 기자 jh@seoul.co.kr

삼성전자가 D램에 탑재하는 전력관리반도체 시장에 처음으로 도전장을 내밀었다. 삼성전자는 2030년까지 시스템반도체 분야 1등에 오르는 것을 목표로 삼고 있는데, 이를 위한 일환으로 시스템반도체의 일종인 D램용 전력관리반도체 시장에 뛰어들면서 전방위적인 공세를 펴는 모양새다. 삼성전자는 최신 DDR5 모듈 성능을 극대화하고 전력 사용은 최소화하는 전력관리반도체 3종(S2FPD01, S2FPD02, S2FPC01)을 개발했다고 18일 밝혔다. 삼성전자는 2010년에 전력관리반도체 분야에 처음 진출한 이후 스마트폰이나 PC, 게임기, 무선이어폰 등에 들어가는 제품은 출시했지만 D램에 탑재되는 전력관리반도체를 공개한 것은 이번이 처음이다. 전력관리반도체는 전기자동차나 스마트폰을 비롯한 각 전자기기의 내부 회로를 제어해 상황에 따라 필요한 전력을 정확하고 효율적으로 공급하도록 관리하는 역할을 한다. 사람 몸에 비유하자면 신체 곳곳에 혈액이 흐르도록 하는 심장과 같은 기능을 맡는 것이다. 삼성전자가 공개한 3종의 제품은 DDR5 D램 모듈에 직접 탑재된다. 전력관리반도체와 D램이 하나의 모듈에 붙어 있기 때문에 안정적이고 빠르게 전원을 공급할 수 있으며, 메모리 성능이 향상되고, 오작동도 최소화되는 장점이 있다. 특히 일부 제품에는 삼성전자만의 설계 방식을 적용해 전력효율을 업계 표준보다 1% 포인트 높은 91%까지 향상시켰다.전력관리반도체 시장은 성장세가 가파르다. 시장조사업체 옴디아에 따르면 지난해 54억 달러(약 6조 1000억원)였던 전력관리반도체 시장 규모는 2024년에는 69억 달러(약 7조 8000억원)로 늘어 연평균 6.6% 성장할 것으로 예상된다. 삼성전자는 2019년 기준으로 전력관리반도체 분야 시장점유율이 약 6.6%(글로벌 5위)에 불과했는데, 이번 D램용 전력관리반도체 출시를 계기로 업계 경쟁이 더욱 치열해질 것으로 보인다. 한재희 기자 jh@seoul.co.kr

UHD급 영화(30GB) 2편을 1초에 처리할 수 있는 차세대 DDR5 D램이 개발됐다. 삼성전자는 업계 최초로 전송 속도를 7200Mbps로 높인 512GB(기가바이트) 용량의 DDR5 메모리 모듈을 개발했다고 25일 밝혔다. 반도체 슈퍼사이클(가격 상승)과 맞물려 하반기 상용화에 나설 경우 한국 업체들의 독주에 속도가 붙을 것으로 보인다. D램의 규격을 의미하는 DDR은 숫자가 높아질수록 성능이 높아지며, 기존 DDR4는 256GB 용량에 최고 전송속도는 3200Mbps 수준이었다. 이번에 개발된 DDR5는 기존의 DDR4 보다 2배 이상의 성능을 보여주는 것이다. 삼성전자는 이 D램에 ‘하이케이 메탈 게이트’(HKMG) 공정을 적용해 고성능과 저전력을 동시에 구현할 수 있게 했다. 절연 효과가 높은 ‘하이케이’ 물질을 절연막으로 쓰는 HKMG 공정은 기존 대비 13%의 전력을 덜 쓰게 되는데, 전력효율이 중요한 데이터센터에 최적화할 수 있다. 또 삼성은 범용 D램 제품으로는 처음으로 8단 TSV(실리콘 관통 전극) 기술을 적용했다. 더불어 글로벌 CPU(컴퓨터 중앙처리장치) 시장의 강자인 인텔은 이번 DDR5와 호환이 가능한 제품을 하반기에 내놓을 것으로 알려졌다. 전날 반도체 파운드리(위탁생산) 분야에 진출을 선언하며 삼성 등을 위협하고 나섰지만, 한편에서는 긴밀한 협력관계를 유지하고 있는 것이다. 손영수 삼성전자 메모리사업부 상무는 “이번에 개발된 DDR5 메모리는 자율주행, 스마트시티, 의료산업 등으로 활용 분야가 확대될 고성능 컴퓨터의 발전을 더욱 가속화할 것으로 기대한다”고 밝혔다. 안석 기자 sartori@seoul.co.kr

세계 1위 메모리 제조업체인 삼성전자의 경기 평택캠퍼스 파운드리(위탁생산) 라인 신규 가동이 가시화되고 있다. 삼성전자는 올해 하반기 본격 가동할 예정이던 평택 파운드리 전용라인 가동 시기를 상반기로 앞당길 방침이다. 앞서 삼성은 2019년 화성 S3 라인에서 업계 최초로 EUV(극자외선) 기반 7나노 양산을 시작한 이후 2020년 EUV 전용 화성 V1 라인을 통해 초미세 공정 생산 규모를 꾸준히 확대해 왔다. 또 같은 해 평택캠퍼스 평택 2라인을 가동하며 업계 최초로 EUV 공정을 적용한 첨단 3세대 10나노급(1z) LPDDR5 모바일 D램을 양산했다. 이런 발 빠른 대응은 코로나19로 인해 전 세계 산업계의 투자 심리가 위축된 상황에서도 주력 사업의 경쟁력 강화를 늦출 수 없다는 판단 때문에 이뤄졌다. 삼성전자의 지난해 시설투자비는 2019년 대비 43% 증가한 38조 5000억원이었다. 지난해 3분기 누적 연구개발(R&D) 투자 집행비는 역대 최대인 15조 9000억원이었다. 앞서 삼성전자는 2019년 4월 ‘반도체 비전 2030’을 발표한 자리에서 “2030년까지 메모리 반도체뿐만 아니라 시스템 반도체 분야에서도 글로벌 1위를 달성하겠다”는 목표를 밝힌 바 있다. 당시 시스템 반도체 분야 연구개발 및 생산시설 확충에 투자하겠다고 밝힌 규모는 133조원이었다. 삼성전자는 “위기를 기회로 바꾸기 위한 투자를 지속하겠다”면서 “평택캠퍼스에 적극적으로 투자해 반도체 초격차를 달성하고 미래 반도체 시장 기회를 선점해 나갈 계획”이라고 강조했다. 안석 기자 sartori@seoul.co.kr

반도체 기업은 설계와 생산 방식에 따라 몇 가지 형태로 나눌 수 있습니다. 반도체를 설계하고 실제 판매도 담당하지만 스스로 제조 시설(fab)을 지니지 않은 팹리스(fabless) 기업과 반도체 생산만 담당하는 파운드리(Foundry) 기업, 그리고 반도체 설계와 생산 모두를 담당하는 종합 반도체 기업 (IDM, Integrated Device Manufacturer)이 그것입니다. 반도체 산업 초기에는 종합 반도체 기업이 많았지만, 반도체 제조 시설을 구축하는 데 드는 비용이 계속 증가하면서 팹리스와 파운드리 회사의 비중이 커졌습니다. 지금은 이름만 대면 모르는 사람이 없는 거대 IT 기업들도 대개 팹리스 방식으로 제품을 생산합니다. 퀄컴, AMD, 엔비디아, 브로드컴은 물론이고 애플 역시 반도체 제조 시설 없이 TSMC나 삼성 파운드리에 자신들이 설계한 프로세서를 위탁생산하고 있습니다. 현재 10nm 이하의 시스템 반도체 생산이 가능한 회사는 TSMC, 삼성, 인텔 3곳 정도입니다. TSMC는 파운드리 전문 기업이기 때문에 대형 반도체 회사 가운데 종합 반도체 회사는 인텔과 삼성뿐입니다. 그런데 인텔은 종합 반도체 기업으로 입지가 크게 흔들리고 있습니다. TSMC와 삼성의 10nm 공정보다 우수하다고 자랑했던 인텔 10nm 공정이 몇 년이나 연기되면서 경쟁자들이 7nm 공정은 물론 5nm 공정까지 빠르게 앞서 나갔던 것입니다. 엎친 데 덮친 격으로 작년 7월에는 밥 스완 인텔 CEO가 7nm 공정의 도입이 6개월 정도 연기될 것이라고 발표했습니다. 2021년 말 양산해도 경쟁사보다 늦는데, 그보다 더 늦어질 것 같다고 실토한 것입니다. 당연히 인텔 주가는 폭락했습니다. 그리고 인텔 역시 팹리스로 전환한 AMD와 같은 길을 갈 것이라는 예측까지 나왔습니다. 하지만 올해 2월 15일부터 인텔호의 선장이 되는 팻 겔싱어 신임 CEO는 팹리스 전환설을 일축했습니다. 그는 2023년에 생산되는 7nm 급 CPU를 대부분 자체 생산할 것이라고 주장했습니다. 파운드리 시장 확대를 위해 치열한 경쟁을 벌이는 중인 삼성과 TSMC에는 약간 김빠지는 소식이지만, 지금까지 인텔이 투자한 비용을 생각하면 의외의 반응은 아닙니다. 사실 인텔은 몇 년 뒤진 미세 공정을 따라잡기 위해 7nm 공정에 적지 않은 돈을 투자했습니다. 2017년 전임 CEO였던 브라이언 크르자니크는 애리조나 챈들러에 Fab42에 7nm 공정을 구축하고 위해 70억 달러를 투자한다고 발표했습니다. 당시 해외로 빠져나간 공장을 미국으로 다시 불러들이기를 희망했던 트럼프 전 미국 대통령과 사진까지 찍어가며 약속했던 내용입니다. 인텔은 2018년에는 10nm 공정 팀과 별도로 7nm 공정 팀이 순조롭게 작업 중이며 극자외선(EUV) 리소그래피 기술을 적용하게 될 것이라고 언급했습니다. 2019년에 발표한 로드맵에는 2021년 말 1세대 7nm 공정을 도입한 후 2022년에는 EUV 기반의 7+ 공정을 도입하고 다시 2023년에는 7++ 공정으로 이전한다는 구체적인 계획도 있었습니다.그러나 수율에 문제가 생기면서 인텔의 7nm 공정 진입은 또 연기되었습니다. 다만 이미 적지 않은 비용을 투자한 이상 인텔 입장에서는 어떻게든 본전을 뽑으려 할 것입니다. 현재 건설 중인 7nm 팹을 취소하고 투입된 자금을 모두 손실처리 한 다음 파운드리로 전환하기에는 손해가 너무 큽니다. 또 TSMC든 삼성이든 인텔의 막대한 생산 물량을 다 소화할 수 있다는 보증도 없어서 심각한 공급 부족에 시달릴 가능성도 배제할 수 없습니다. 따라서 신임 겔싱어 CEO 역시 7nm 팹 양산을 위해 최대한 노력할 것으로 예상됩니다. 7nm 공정을 바로 적용할 수 없는 인텔은 우선 10nm 공정을 고도화해 위기를 돌파할 계획입니다. 작년 인텔은 2세대 10nm 기술인 10nm 슈퍼핀 (SuperFin)을 적용해 11세대 코어 프로세서(타이거 레이크)를 출시했습니다. 올해는 최대 8코어의 타이거 레이크 CPU를 출시하고 점차 적용 범위를 넓혀 오래된 14nm 공정 제품을 하나씩 대체해 나갈 것입니다. 그리고 올해 말에는 3세대 10nm 공정인 10nm ESF(Enhanced SuperFin)를 적용한 12세대 코어 프로세서인 앨더 레이크를 출시할 계획입니다.앨더 레이크는 고성능 코어인 골든 코브(Golden Cove)와 저전력 코어인 그레이스몬트 (Gracemont)를 탑재한 하이브리드 설계 방식을 택했으며 DDR5와 PCIe 5.0 같은 새로운 기술을 적용해 성능을 높일 계획입니다. 다만 이 시기에는 경쟁사인 AMD 역시 5nm 공정 CPU를 선보일 가능성이 높아 쉽지 않은 싸움이 예상됩니다. 문제는 앨더 레이크 다음입니다. 메테오 레이크(Meteor Lake)로 알려진 13세대 코어 프로세서는 본래 인텔 7nm 공정으로 생산할 예정이었습니다. 그러나 현재 인텔 7nm 공정 양산 시기가 불확실해지면서 메테오 레이크 중 일부나 혹은 전부를 외부 파운드리를 통해 생산하지 않겠냐는 루머가 나오고 있습니다. 일부 루머에서는 TSMC의 5nm 공정을 이용한다는 이야기도 있었습니다. 그렇다면 AMD와 공정 면에서는 충분히 경쟁할 수 있는 수준이 되는 것입니다. 하지만 겔싱어 CEO는 우선 자체 7nm 공정에 우선 순위를 두겠다고 언급했습니다. 만약 인텔의 희망대로 7nm 공정이 더 연기되지만 않는다면, 13세대 코어 프로세서는 인텔 내부 생산으로 해결할 수 있을 것입니다. 문제는 10nm 공정처럼 예상보다 훨씬 지연되는 경우입니다. 이 경우에는 인텔 역시 외부 파운드리 이외의 선택의 여지가 없을 것입니다. 공교롭게도 TSMC는 총 120억 달러를 투자해 미국 애리조나에 5nm 팹을 건설할 예정입니다. 삼성 역시 텍사스주 오스틴에 팹을 지니고 있는데, 일부 외신에 따르면 100억 달러를 투자해 3nm 팹을 건설할 계획입니다. 전자는 이미 확정된 이야기고 후자는 두고 봐야 알 수 있겠지만, 삼성과 TSMC가 잠재적인 고객인 인텔을 염두에 두고 있다는 이야기도 나오는 건 당연해 보입니다. 이를 악물고 종합 반도체 기업의 지위를 지키려는 인텔과 새로운 기회를 노리고 있는 TSMC와 삼성 중 누가 웃게 될지 궁금합니다. 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

SK하이닉스가 세계 최초로 국제 규격에 맞춘 DDR5 D램을 출시했다고 6일 밝혔다. 국제반도체표준협의기구(JEDEC)가 지난 7월 차세대 D램 규격(DDR5)을 정했는데 SK하이닉스가 업계에서 가장 먼저 이를 적용한 제품을 내놓은 것이다. 국제반도체표준협의기구는 메모리 반도체 기술의 발전 정도에 맞춰 표준 규격을 새로 정한다. 회사마다 상이한 규격의 D램을 만들다 보면 다른 부품들과의 호환이 제대로 이뤄지지 않을 수 있기 때문이다. DDR1부터 DDR5까지 각자 지원하는 전송 속도, 동작 전압, 지원 용량 등이 정해져 있다. 이번에 SK하이닉스가 내놓은 DDR5 D램은 DDR4 대비 전송 속도가 최대 1.8배까지 빨라졌다. 최대 속도가 5600Mbps로 5기가바이트(GB) 용량의 풀HD급 영화 9편을 1초 만에 전달할 수 있다. 전력 소비도 전작보다 20% 감축됐다. 데이터서버에는 D램이 다닥다닥 설치돼 있어 많은 열이 발생하는데 전력 소비가 줄어들면 발생하는 열이 그만큼 감소할 것으로 보인다. DDR5 D램은 향후 빅데이터, 인공지능(AI), 데이터센터 등 4차 산업혁명의 핵심 분야에서 다양하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 다만 DDR5 D램의 본격적인 양산은 내년 말이나 2022년쯤부터 시작될 것으로 보인다. DDR5 D램과 호환되는 PC나 서버용 중앙처리장치(CPU) 등이 시장에 나와야 이에 발맞춰 수요가 생기기 때문이다. 이러한 상황을 고려해 시장조사기관 옴디아는 DDR5가 전체 D램 시장에서 차지하는 점유율이 내년에는 1%에 불과하고 2024년쯤은 돼야 43%로 커 나갈 것으로 보고 있다. SK하이닉스는 파트너사 등과 호환성 및 동작 테스트를 완료해 향후 DDR5 D램 시장이 열리면 언제든지 제품을 판매할 수 있도록 준비를 마쳤다. 한편 메모리 반도체 1위 업체인 삼성전자는 내년 하반기쯤 DDR5 D램 제품을 출하할 것으로 전망된다. 인텔, AMD와 같은 CPU 제작 업체들의 제품 발매 일정에 맞춰 신제품을 내놓을 계획인 것으로 알려졌다. 한재희 기자 jh@seoul.co.kr

삼성전자가 세계 최대 규모의 반도체 공장인 평택 2라인에서 제품 양산에 돌입했다. 이재용 삼성전자 부회장은 이미 회사 메모리 반도체 부문에서 압도적인 세계 1위 자리를 지키고 있지만 ‘초격차’를 유지하고 나아가 2030년에 시스템반도체 1위에 등극하고자 투자에 박차를 가하고 있다. 삼성전자는 연면적이 축구장 16개 크기(12만 8900㎡)인 평택 2라인이 가동에 들어가 이곳에서 처음으로 D램 제품을 양산했다고 30일 밝혔다. 기존에는 11만 9000㎡(3.6만평) 규모의 평택 1라인이 단일 공장으로 가장 컸는데 이를 뛰어넘은 것이다. 평택 2라인은 이번 D램 양산을 시작으로 2021년도 하반기에는 차세대 V낸드, 초미세 파운드리(위탁생산) 제품까지 생산한다. 지난 5월 착공한 극자외선(EUV) 기반의 파운드리 생산라인, 지난 6월 착공한 첨단 V낸드 라인까지 완성하면 평택 2라인은 D램·V낸드·파운드리의 최첨단 공정을 모두 보유한 대규모 반도체 종합 생산 시설의 위용을 완성한다. 평택 2라인은 이 부회장이 2018년 8월 ‘초격차’를 위해 약속한 ‘3년간 180조원 투자·4만명 고용’ 계획에 따라 건설됐다. 이 부회장은 지난 2월에도 “기업의 본분은 고용 창출과 혁신 투자다. 2년 전 약속을 꼭 지키겠다”고 강조했다. 지난 5월 평택 파운드리 생산라인 구축을 결정할 때는 디바이스솔루션(DS·반도체와 디스플레이) 부문 경영진들에게 “어려운 때일수록 미래를 위한 투자를 멈춰서는 안 된다”고 전한 바 있다. 삼성전자는 평택 2라인에 총 30조원 이상의 대규모 투자를 집행하고 있다. 직접 고용 인력은 약 4000명이고, 협력사와 건설 인력까지 포함하면 3만명 이상의 고용을 창출할 것으로 보인다. 다만 이 같은 삼성 특유의 초격차 행보가 ‘사법리스크’에 발목이 잡힐 수 있다는 우려가 있다. 삼성 특유의 오너 경영에 제약이 생길 경우 과감한 선제투자가 중요한 반도체 시장에서 낙오할 수 있기 때문이다. 평택 2라인에서 이번에 출하한 ‘16Gb LPDDR5’ 모바일 D램은 전 세계 메모리 반도체 양산제품 중에서는 처음으로 EUV 공정이 적용됐다. 이번 제품은 기존 최고급 스마트폰에 들어가는 12Gb 모바일 D램(LPDDR5)보다 약 16% 빠른 동작 속도를 구현했다. 16GB 제품 기준으로 1초당 풀HD급 화질의 영화(5GB) 약 10편을 처리할 수 있다. 기존보다 패키지 구성이 30% 더 얇기 때문에 스마트폰 두께를 줄이는 데 기여할 듯하다. 이 부회장은 인공지능, 5G, 자율주행용 반도체 분야에서 초격차를 이루기 위해 고성능, 저전력 반도체 개발에 필수적인 차세대 ‘EUV 기술’ 연구를 직접 챙겨왔다. 업계 관계자는 “현재 삼성전자 말고 메모리 반도체 공정에 EUV를 적용해 양산하는 곳은 없다. EUV를 적용하면 향후에 더 미세한 첨단 공정이 가능하다”면서 “1등임에도 아낌없는 투자로 다시 한번 경쟁자들과의 격차를 벌렸다는 데 의미가 있다”고 말했다. 한재희 기자 jh@seoul.co.kr

최근에 열린 인텔 아키텍처 데이 2020 행사의 주인공은 공개가 임박한 11세대 코어 프로세서인 타이거 레이크와 Xe GPU였지만, 그에 못지않게 흥미를 끄는 제품이 인텔의 2세대 하이브리드 CPU인 앨더 레이크(Alder Lake)였습니다. 스마트폰에 사용되는 모바일 프로세서는 고성능이지만 전기를 많이 먹는 코어와 저전력이지만 성능이 낮은 코어를 함께 탑재해 고성능과 저전력의 두 마리 토기를 잡는 빅리틀 (big.LITTLE) 기술이 표준화된 상태입니다. 그런데 모바일 프로세서의 성능이 좋아지면서 인텔 CPU의 자리를 넘보기 시작하자 인텔 역시 이에 대응할 방법이 필요했습니다. 결론은 인텔 역시 고성능 코어와 저전력 코어를 지닌 하이브리드 CPU를 만들어 상황에 따라 고성능과 저전력 두 가지 모드로 유연하게 작동할 수 있게 만드는 것입니다. 인텔의 하이브리드 CPU 기술은 ‘Intel Core processor with Intel Hybrid Technology’로 명명되었으며 올해 출시된 레이크필드(Lakefield) CPU에서 처음 선보였습니다. 레이크필드 CPU는 고성능 서니 코브 코어 한 개와 저전력 트레몬트 코어 4개를 사용했는데, 삼성 갤럭시 북 S에 탑재되어 세간의 주목을 받았습니다. 레이크필드의 성능은 기존의 인텔 10세대 코어 프로세서보다 낮지만, 전력 소모를 줄여 얇고 가벼우면서도 배터리 지속 시간이 긴 노트북을 만들 수 있습니다. 그러나 레이크필드는 몇 종류의 노트북에만 사용된 다소 실험적인 제품입니다. 현재 인텔이 일반 소비자 시장에서 주력으로 삼고 있는 노트북 및 데스크톱 CPU는 스마트폰과 태블릿에 사용되는 모바일 프로세서만큼 전력 소모와 발열량을 줄일 필요가 없습니다. 컴퓨터가 성능을 희생하면서까지 손으로 휴대하는 기기만큼 전력을 줄일 이유가 없는 것이죠. 따라서 인텔 하이브리드 기술은 일부 저전력 모바일 CPU에서만 적용될 것으로 보였으나 인텔은 예상을 뒤집고 타이거 레이크 후속 제품인 앨더 레이크에 하이브리드 CPU 기술을 넣겠다고 발표했습니다. 내년에 12세대 코어 프로세서로 출시될 앨더 레이크는 골드 코브(Golden Cove) 고성능 코어와 그레이스몬트(Gracemont) 저전력 코어로 구성됩니다. 고성능 코어가 하나 밖에 들어가지 않아 성능에서 아쉬움이 많았던 레이크필드와 달리 앨더 레이크는 고성능, 저전력 코어를 최대 8개씩 넣을 것으로 알려져 있습니다. 앨더 레이크는 데스크톱, 노트북 CPU 모두를 포함하며 향상된 슈퍼핀(enhanced SuperFIN) 10nm 공정으로 제조됩니다. 초고속 인터페이스인 PCIe 5.0 및 차세대 PC 메모리인 DDR5를 지원하는 첫 인텔 CPU가 될 예정이기도 합니다. 모바일 버전의 경우 5G 네트워크도 지원합니다. AMD에서 인텔로 이적한 뒤 인텔 수석 아키텍트 겸 수석 부사장이 된 라자 코두리는 성능에 초점을 맞춰 하이브리드 아키텍처를 개발하고 있다고 설명했습니다. 그는 앨더 레이크가 성능 자체로도 훌륭하지만, 와트 당 성능비로도 가장 뛰어난 인텔 프로세서가 될 것이라고 언급했는데, 사실 그것보다 더 궁금한 건 2021-2022년 사이 등장할 AMD 차세대 라이젠에 맞설 수 있는지 입니다. AMD는 올해 말에 차기 아키텍처인 Zen 3 기반의 CPU를 출시하고 내년에는 5nm 공정의 Zen 4 기반 CPU를 출시할 예정입니다. 결국 5nm 공정 라이젠과 10nm 공정 인텔 코어 프로세서의 경쟁인데, 아키텍처를 개선했다고 해도 미세 공정의 차이를 극복할 수 있을지 우려되는 부분이 있습니다. AMD는 저전력 코어 없이도 미세 공정의 힘을 빌려 전력 대 성능비를 쉽게 개선할 수 있습니다. 앨더 레이크의 구성은 흥미롭지만, 향상된 10nm 슈퍼핀 미세 공정이 이름만큼 성능을 내주지 못하면 참신한 하이브리드 구조도 빛을 보기 어려울 것입니다. 인텔의 새로운 시도가 저전력과 고성능이라는 두 마리 토끼를 잡으면서 시장에서 성공할지 아니면 AMD의 거센 공세 앞에 빛이 바랠지 궁금합니다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com　

인텔이 온라인으로 개최된 아키텍처 데이 2020(Architecture Day 2020)에서 다음 달 정식 공개를 앞둔 11세대 코어 프로세서 타이거 레이크(Tiger Lake)에 대한 정보를 공개했습니다. 7nm 공정과 최신 아키텍처로 무장한 AMD가 노트북 시장에서 급속도로 점유율을 높이고 있기 때문에 인텔은 이에 대적할 강력한 무기가 필요합니다. 이를 반영하듯 아키텍처 데이 2020 행사에는 타이거 레이크의 이빨과 발톱이라고 부를 수 있는 신기술이 대거 공개됐습니다. 요약해서 말하면 미세 공정 개선, 아키텍처 개선, 새로운 Xe-LP GPU, 그리고 여러 가지 부가 기능입니다. 7nm 대신 슈퍼핀 (SuperFIN) AMD는 이미 작년부터 7nm 공정 CPU를 도입해 이제는 모바일, 데스크톱, 서버 영역에서 모두 최신 미세 공정을 사용하고 있습니다. 그리고 내년에는 5nm 공정 이전까지 준비하고 있습니다. 7nm 공정 도입 연기를 발표한 인텔은 앞으로 몇 년간 10nm 공정으로 이에 맞서야 하는 상황입니다. 인텔이 내세운 반전 카드는 핀펫(FinFET) 구조를 개선한 슈퍼핀(SuperFIN) 기술입니다. 타이거 레이크는 전작인 아이스 레이크 (10세대 코어 프로세서)와 마찬가지로 10nm 공정으로 제조되지만, 트랜지스터의 핀펫 구조를 개선해 동작 속도를 높였습니다. 구체적으로는 게이트 피치를 추가하고 프로세스를 개선했으며 소스의 흡입과 배출을 강화했다고 합니다. 여기에 SuperMIM(Metal-Insulator-Metal) 커패시터를 추가해 성능을 높였습니다. 하지만 이런 전문적인 내용보다 더 궁금한 부분은 그래서 성능이 얼마나 좋아졌는지입니다. 전작인 아이스 레이크는 서니 코브(Sunny Cove) 아키텍처를 적용해 이전 세대 CPU보다 클럭 당 성능 (IPC)이 18% 향상되었지만, 정작 최고 클럭이 4.1GHz에 그쳐 체감 성능 향상은 별로 없었습니다. 그러나 10nm 슈퍼핀이 적용된 타이거 레이크에서는 4.5GHz를 뛰어넘을 것이라고 합니다. 사실이라면 최소 10% 이상 성능 향상을 기대할 수 있습니다. 윌로우 코브 아키텍처 현재 인텔 CPU 아키텍처 개선 작업은 다소 느리게 진행되고 있습니다. 여전히 많은 인텔 CPU가 오래된 스카이레이크 아키텍처를 개량해 쓰고 있습니다. 하지만 인텔은 타이거 레이크에서 서니 코브의 후계자인 윌로우 코브(Willow Cove) 아키텍처를 도입하고 다른 제품군에도 차츰 새 아키텍처를 적용해 성능을 높일 계획입니다. 윌로우 코브는 전 세대보다 L2 캐쉬(512KB->1.25MB)와 L3 캐쉬(8MB->12MB)를 넉넉하게 늘리고 구조를 개선해 속도를 높였습니다. 트랜지스터 역시 최적화했고 보안 문제도 개선했습니다. 덕분에 성능이 전 세대보다 10-20% 정도 높아졌습니다. 클럭을 높이고 아키텍처를 개선했다면 이 정도 성능 향상은 당연한데, 구체적인 수치는 다음 달 타이거 레이크가 정식 공개되어야 확인할 수 있을 것입니다.Xe-LP GPU 이날 발표를 주도한 사람은 AMD에서 인텔로 이적한 라자 코두리였습니다. 그는 오랜 세월 AMD의 라데온 GPU를 개발해왔습니다. 그런 만큼 라자 코두리가 새로 개발한 GPU가 AMD의 라데온 GPU를 넘어설 수 있을지 세간의 이목이 쏠려 있습니다. 타이거 레이크에는 내장 GPU인 Xe-LP가 탑재됩니다. Xe-LP는 최대 96개의 실행유닛 (EU)를 지녀 전 세대보다 최대 50%가 더 증가했습니다. GPU 클럭도 1.1GHz에서 1.7GHz 이상으로 대폭 늘어났습니다. 발열 및 전력 소모 증가가 다소 우려되긴 하지만, 이 정도 스펙 향상이라면 경쟁자인 AMD도 긴장할 만합니다. 오랜 세월 내장 그래픽은 AMD가 항상 우위에 있던 분야였는데, 이번에는 다를 수 있을지 결과가 주목됩니다. PCIe 4.0, USB 4.0, 썬더볼트 4 인텔은 PCIe 4.0 인터페이스 도입에서 경쟁자인 AMD보다 뒤졌습니다. 하지만 타이거 레이크에서 PCIe 4.0은 물론이고 USB 4.0과 썬더볼트 4 같은 차세대 인터페이스를 먼저 적용해 다시 앞서갈 계획입니다. 특히 USB 4.0이 경우 초고속 범용 인터페이스로 기대를 모으고 있는데, 인텔의 차세대 CPU에 정식으로 탑재되는 만큼 본격적으로 보급이 빨라질 것으로 기대됩니다. 그 밖에 LPDDR5 지원, 8K 영상 처리 지원 등도 타이거 레이크에 추가되는 부가 기능입니다. 과연 반격에 성공할까? 인텔이 다음 달 정식 공개 때 보여줘도 되는 자세한 정보를 굳이 아키텍처 데이 행사를 통해 먼저 공개한 이유는 더 이상 AMD에게 점유율을 빼앗기지 않고 반격에 나서겠다는 의지를 보이기 위한 것으로 풀이됩니다. 현재 AMD는 최대 8코어를 지원하는 라이젠 모바일 4000 시리즈(르누아르 APU)를 통해 노트북 시장에서 빠르게 점유율을 높이고 있습니다. 하지만 새로운 기능을 대폭 추가한 인텔 CPU 출시 소식이 들리면 소비자들은 구매를 잠시 연기할 수도 있습니다. 인텔의 노림수는 여기에 있지 않을까 생각합니다. 올해 하반기에 신상 노트북이 쏟아져 나오면 인텔과 AMD의 경쟁은 더 격화될 것입니다. 물론 소비자 입장에서는 선택의 폭이 넓어지고 어떤 것을 구매해도 최신 기술을 합리적인 가격에 사용할 수 있으니 이득입니다. 앞으로도 두 회사의 무한 경쟁이 기대되는 이유입니다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com