2014년 크름반도(크림반도) 합병 이후 서방측의 제재에 대응하기 위해 러시아 정부는 절대적으로 서방에 의존하고 있던 IT 기술의 국산화를 추진합니다. 그 가운데 하나가 바로 CPU입니다. 하지만 워낙 관련 기술 기반이 없다 보니 완전히 독자 CPU를 개발하지는 못하고 x86 호환 CPU인 엘브루스 시리즈나 MIPS나 ARM 기반의 바이칼 일렉트로닉스처럼 서방측 기술에 의존한 자체 CPU를 개발했습니다. 본래 러시아는 구소련 시절부터 서방에 비해 현저히 낙후된 반도체 기술을 극복하기 위해 서방측의 CPU를 무단으로 복제했던 역사가 있었습니다. 그리고 앞서가는 선진국을 따라잡기 위해 우선 모방하는 것은 우리에게도 낯설지 않은 모습입니다. 다만 21세기에 라이선스를 완전히 무시하기는 어려워서 오픈 아키텍처에 기반한 x86 호환 CPU나 아예 영국 ARM의 정식 라이선스를 받고 TSMC 같은 외부 파운드리를 사용했다는 점이 큰 차이점입니다. 물론 초기에 내놓은 제품들은 인텔이나 AMD의 최신 CPU와 견줄 수 없는 낮은 성능을 지니고 있어 러시아 내부에서도 거의 수요가 없다시피 했습니다. 이 회사들이 내놓은 제품들은 사실 제때 공급조차 되지 않아 러시아 정부에서도 많이 쓰이고 있지 않습니다. 다만 아직 태동 단계인 프로세서 제조업 산업을 키우기 위해서는 어쩔 수 없이 거쳐야 할 단계로 생각하고 투자를 지속한다면 10년, 20년 후 미래는 모르는 일입니다. 우리나라 역시 반도체 사업을 시작하던 초기부터 지금 같은 위상을 지닌 것은 아니었습니다. 하지만 러시아 반도체 산업의 미래를 끝장낼 수 있는 새로운 돌발 변수가 발생합니다. 우크라이나 침공 이후 전과 비교할 수 없을 정도로 강력해진 서방측 제재로 인해 러시아 반도체 제조사들은 이제 애써 설계한 프로세서의 양산이 사실상 불가능해진 것입니다. 작년 바이칼 일렉트로닉스는 일반 사용자를 위해 8코어 Cortex-A57과 8코어 말리 T628 GPU를 지닌 ARM 프로세서인 바이칼 BE-M1000을 개발했습니다. 보급형 스마트폰에도 밀릴 것 같은 사양이지만, 러시아의 열악한 IT 인프라를 생각하면 공공기관용으로 나쁘지 않은 시작일 수 있습니다. 진짜 문제는 이 프로세서가 TSMC의 28nm 공정을 이용하고 있어 앞으로 양산 가능성이 불투명하다는 것입니다. 러시아 내부 파운드리는 90nm 정도가 최선이고 그나마 최근 우크라이나 전쟁에서 드러난 것처럼 제대로 공급이 되지 않고 있습니다. 그런 상황에서 서방의 고강도 제재는 이제 걸음마 단계인 러시아 반도체 산업의 치명타를 안기고 있습니다. 최근 유출된 것으로 추정되는 바이칼 일렉트로닉스의 48코어 서버 프로세서도 그런 경우로 추정됩니다. 바이칼 BE-S1000은 TSMC의 16FFC 공정으로 제조되는 ARM 서버 프로세서로 최근 프로세서의 다이(die) 사진이 유출됐습니다. 이 사진을 분석하면 512KB의 L2 캐시 메모리를 갖고 있는 Cortex-A75 코어 네 개가 2MB 추가 L3 캐시 메모리와 합쳐 하나의 클러스터를 구성하며 여기에 추가로 32MB의 L4 캐시 메모리가 있는 구조입니다. 6개의 메모리 컨트롤러를 통해 DDR4-3200메모리 768GB를 지원하며 PCIe 4.0 64레인을 지원합니다. 러시아 회사가 직접 설계했다고 보기 힘든 크고 복잡한 프로세서라서 진위 여부에 의문이 들지만, 일단 사양은 바이칼 일렉트로닉스가 이전 공개한 것과 비슷합니다. 성능은 AMD의 16코어 서버 CPU인 에픽 7351나 인텔의 20코어 서버 CPU인 제온 골드 6148와 유사한 수준입니다. 5년 전 출시한 서버 CPU와 맞먹는 성능이라는 이야기입니다. 만약 진짜라면 ARM이 제공한 레퍼런스 설계를 따랐을 가능성이 커 보입니다. 하지만 역시 더 중요한 사실은 서방의 강력한 제재로 이 프로세서가 실제 양산될 가능성이 사라졌다는 것입니다. 영국 ARM의 설계와 대만 TSMC의 파운드리 중 어느 것도 이제 마음대로 쓸 수 없습니다. 더구나 DDR4 메모리나 기타 주요 부품 역시 수입이 막혀 러시아 토종 서버를 제조할 수 있는 길이 막힌 상태입니다. 실제로 샘플까지 만들 정도로 개발이 진행됐다면 연구팀이나 제조사 입장에서는 안타까운 상황이 된 셈입니다. 이렇게 보면 전쟁의 결과와 관계없이 러시아 IT 산업의 미래는 상당히 암울해진 상황입니다. 서방측 서버도 새로 들여올 수 없고 자체 서버도 개발할 수 없기 때문에 앞으로 지금 수준의 IT 서비스도 제공하기 어려워질 것입니다. 지금이라도 평화적인 해결책을 모색하지 않는다면 러시아 반도체 산업은 조만간 회복할 수 없는 피해를 입게 될 것입니다. 

컴퓨터를 오래 사용한 분들도 잘 기억하지 못하는 일이지만, 사실 인텔은 24년 전인 최초의 그래픽 카드인 i740을 시장에 출시했습니다. 그러나 당시 그래픽 시장에서 의미 있는 결과를 남기지 못한 채 결국 내장 그래픽에 통합되는 운명을 맞게 됩니다. 내장 그래픽은 거의 서비스로 끼워주는 기능에 불과했기 때문에 인텔 그래픽 카드는 시장에서 사라진 것과 같았습니다.  GPU가 그래픽 연산만이 아니라 인공지능이나 병렬 연산 등 여러 분야에서 중요성이 커지면서 인텔 역시 그래픽 카드 시장에 다시 진출을 모색했습니다. 이를 위해 경쟁사인 AMD의 라데온 GPU 개발자인 라자 코두리를 영입해 지난 5년간 막대한 투자를 진행했습니다. 그리고 올해 10월 12일 인텔 아크 A770과 A750를 출시하면서 본격적으로 시장 진입을 선언했습니다. 현재 그래픽 카드 시장은 엔비디아의 지포스 시리즈의 독과점 구조가 형성된 가운데 AMD의 라데온 그래픽 카드가 유일한 대항마로 외롭게 버티고 있습니다. 독립형 그래픽 카드 시장에서 엔비디아의 시장 점유율은 80% 이상으로 사실상 현재 개발되는 대부분의 게임이 지포스 그래픽 카드에 최적화되어 출시되고 있습니다. 그런 만큼 지포스는 성능면에서 상당히 앞서 있을 뿐 아니라 최적화와 호환성 부분에서도 가장 완벽하다고 할 수 있습니다.  이런 상황에서 새로 시장에 진입하는 인텔이 내세울 수 있는 강점은 바로 저렴한 가격입니다. 인텔 아크 A750은 289달러, A770 8GB 버전은 329달러, A770 16GB 버전은 349달러로 최신 기술을 집약한 그래픽 카드 치곤 비교적 저렴한 가격에 등장했습니다. 비슷한 시기에 등장한 엔비디아의 RTX 4090/4080과 비교하면 엄청나게 저렴한 수준입니다.사실 인텔 아크 7 시리즈 역시 TSMC의 6N 공정으로 217억 개의 트랜지스터를 집적하고 GDDR6 메모리를 8/16GB나 탑재했기 때문에 실제 제조 단가가 그렇게 저렴하지 않았을 것으로 추정됩니다. 그러나 원가를 반영해 비싸게 팔면 소비자의 외면을 받을 가능성이 크기 때문에 인텔은 공격적인 가격을 책정했습니다. 그 결과 가성비가 크게 높아졌다는 것이 인텔의 주장입니다.  인텔에 따르면 아크 A750/770 그래픽 카드는 엔비디아의 중급형 그래픽 카드인 RTX 3060과 비교해서 성능 당 달러 (performance per dollar) 기준으로 각각 53%와 42% 우수합니다. 이는 RTX 3060의 가격을 418달러로 봤을 때 가격으로 사실 본래 출시 가격인 329달러를 생각하면 초기 출시 가격과 아크 A750/770의 성능이 유사하다는 점을 유추할 수 있습니다. RTX 3060이 8nm 공정으로 제조되고 트랜지스터 집적도도 더 낮다는 점을 생각하면 (GA106의 트랜지스터 집적도는 132억 개) 솔직히 RTX 3060의 제조 비용이 더 저렴합니다. 따라서 인텔 아크 A750/770은 이윤을 남기지 못해도 최소한 시장에 진입할 수 있게 가격을 책정한 것으로 풀이할 수 있습니다. 다만 진짜로 가성비가 우수할지는 좀 더 검증이 필요합니다. 앞서 출시된 저가형 그래픽 카드인 A380의 경우 리뷰에서 게임 성능이 안정적으로 유지되지 못해 벤치마크 표에서 나타난 것보다 체감 성능이 낮았습니다. 특히 이런 문제는 오래된 게임일수록 심하게 나타났습니다. 최근에 등장한 그래픽 카드라 오래전 게임과는 호환성을 맞출 기회가 없었기 때문입니다. 아크 A750/770도 같은 문제를 겪을 것으로 예상됩니다.  두 번째 문제는 엔비디아와 AMD의 그래픽 카드도 가격이 내려가고 있다는 것입니다. 본래 인텔 아크 그래픽 카드는 암호화폐 채굴 수요로 그래픽 카드 가격이 비정상적으로 높아진 상황에서 기대를 모았으나 채굴 수요가 사라지면서 그래픽 카드 가격은 빠르게 정상화되고 있습니다. 이런 상황에서 가성비를 내세운 인텔의 신규 그래픽 카드는 입지가 좁아질 수밖에 없습니다.  마지막으로 엔비디아와 AMD가 올해 말에서 내년 상반기에 차세대 중급형 그래픽 카드를 출시할 경우 소비자들의 관심도 여기에 쏠리면서 인텔 아크 그래픽 카드는 시장에서 입지가 더 좁아질 수 있습니다.  그런데 사실 인텔 역시 첫술부터 배부를 순 없다는 사실을 잘 알고 있을 것입니다. 적어도 2-3세대 정도 제품을 계속 개발하면서 선두 주자인 엔비디아와 AMD와의 격차를 줄이려고 해야지 처음부터 수익 낼 순 없는 법입니다. 다만 최근 좋지 못한 실적을 기록하고 있고 최신 반도체 팹 증설에 나서면서 막대한 투자를 진행해야 하는 상황에서 인텔이 한동안 적자일 게 분명한 그래픽 카드 사업을 얼마나 지속할 수 있을지 의문 부호가 달리고 있습니다.  과연 인텔이 초기 어려움을 극복하고 몇 년 후 그래픽 카드 시장에서 입지를 다지는 데 성공할 것인지 아니면 결국 또 한 번의 시장 철수를 기록하게 될지 결과가 주목됩니다. 

반도체 파운드리(위탁생산) 시장이 2나노미터(㎚·10억분의1m) 초미세·초정밀 경쟁으로 치닫는 가운데 파운드리 세계 1위 대만 TSMC와 2위 삼성전자, 파운드리 후발 주자 미국 인텔이 ‘칩렛 동맹’(UCle)에 속도를 내기로 했다. 이는 공정 첨단화에 천문학적인 비용을 투자하고 있는 데 비해 낮은 수율(반도체 양품 비율)에 골머리를 앓고 있는 ‘반도체 공룡’들이 표준화된 공정을 마련해 제조 비용은 낮추면서 제품 수율은 높이자는 취지에서 내놓은 기술 동맹이다. 28일 업계에 따르면 삼성전자와 TSMC는 27일(현지시간) 미국 캘리포니아주 새너제이 인텔 본사에서 열린 ‘인텔 이노베이션’ 행사에서 인텔 주도로 추진되고 있는 칩렛 동맹에 대한 지지 성명을 발표했다. 한진만 삼성전자 메모리사업부 전략마케팅 실장(부사장)은 “삼성전자는 칩렛이 (반도체의) 미래라고 보고 있다”면서 “칩렛 생태계를 통해 이종 컴퓨팅을 지원할 것”이라고 밝혔다. 장샤오창 TSMC 사업개발부문 수석부사장은 “개방된 반도체 플랫폼을 전달하는 것이 TSMC의 목표이며 UCIe를 지지한다”고 말했다. 칩렛은 새로운 개념의 칩 제조 방식으로, 현재 개별 기업이 하나의 반도체 칩 생산을 위해 단일 공정을 적용하고 있는 방식에서 벗어나 단일 칩에도 개별 기능의 특성에 맞는 공정을 적용해 완제품을 만드는 개념이다. 삼성전자 관계자는 “예를 들어 지금은 하나의 칩을 만들 때 중앙처리장치(CPU)와 그래픽처리장치(GPU) 구분 없이 5나노 단일 공정으로 생산하고 있다면 칩렛 방식을 적용하면 CPU 블록은 5나노로 만들고 GPU 블록은 8나노로 만든 뒤 각각의 블록을 조립해 하나의 칩을 완성하게 되는 것”이라고 설명했다. 이렇게 되면 모든 제작 과정을 최첨단 공정 기준으로 맞출 필요가 없어 제조 비용을 절감할 수 있고, 생산된 반도체에 불량이 발생하더라도 이상이 생긴 블록만 새로운 블록으로 갈아 끼우면 되기 때문에 수율도 끌어올릴 수 있다. 여기에 각 블록 제작 표준 양식이 도입되면 제조사별 블록 호환성이 생겨 제조 비용을 더욱 줄일 수 있다. 팻 겔싱어 인텔 최고경영자(CEO)는 “UCle는 인텔의 반도체와 TSMC의 반도체, 텍사스 인스트루먼트(TI)의 전력제어 반도체와 글로벌 파운드리가 생산한 입출력 반도체를 한데 모아 인텔의 패키징 기술로 가공하는 것을 가능하게 할 것”이라고 밝혔다. 국내 업계 관계자는 “칩렛 동맹은 파운드리 시장을 TSMC가 53%, 삼성전자가 16%로 선점한 상황에서 지난해 경쟁 구도에 뛰어든 인텔의 성장 전략이기도 하지만 반도체 기업 모두가 고르게 성장할 수 있는 모델이 될 것으로 기대된다”고 말했다.

2015년 인텔은 마이크론과 합작으로 차세대 비휘발성 메모리인 3D Xpoint 기술을 공개했습니다. 현재 비휘발성 메모리의 대표 주자로 스마트폰의 저장 장치나 SSD에 사용되는 낸드 플래시 메모리는 사실 오래된 기술로 공정 미세화가 진행될수록 수명이 짧아질 뿐 아니라 속도도 느린 편입니다. 따라서 오래전부터 낸드 플래시보다 빠르고 내구성이 강한 차세대 비휘발성 메모리 기술이 요구됐는데, 인텔이 첫 스타트를 끊은 셈입니다.  3D Xpoint 메모리는 기존의 낸드 플래시 메모리 대비 1000배나 수명이 길고 1000배 빠르며 밀도도 10배 더 높일 수 있다고 소개됐습니다. 물론 최상의 경우를 가정한 이야기였지만, 옵테인이라는 상품명으로 등장한 인텔의 3D Xpoint는 실제로 낸드 플래시 메모리보다 속도가 빨라 D램에 근접할 수준이었습니다. 문제는 가격도 높았다는 것입니다.  2017년 소비자용으로 등장한 옵테인 메모리는 16GB와 32GB라는 적은 용량에도 가격이 44달러와 77달러로 당시 기준으로도 비싼 저장 장치였습니다. 이후 소비자용 SSD의 가격은 계속 낮아졌지만, 애매한 용량을 지닌 옵테인 메모리의 가격은 그보다 훨씬 높았습니다.  이런 약점을 극복하기 위해 옵테인 메모리와 낸드 플래시 메모리를 결합한 하이브리드 제품도 출시하긴 했지만, 소비자용 SSD의 체감 성능도 상당히 좋아져 소비자 입장에서는 더 많은 돈을 주고 구매하기 애매한 제품이 됐습니다. 결국 2021년 인텔은 소비자용 옵테인 메모리를 포기했습니다. 낸드 플래시 사업부도 SK 하이닉스에 매각했기 때문에 일반 SSD를 포함한 소비자용 저장 장치 시장에서 완전히 철수한 것입니다.  이런 실패는 소비자 시장에서만 국한되지 않았습니다. 기업용 제품은 비용이 높더라도 그만큼 성능이 우수하면 팔리는 시장입니다. 하지만 기업용 시장에서도 옵테인의 활약은 두드러지지 못했습니다. 데이터 센터를 운영하는 기업들은 전통적인 D램 + SSD 결합에 비해 옵테인 메모리가 지닌 장점이 확실치 않다고 여겼습니다. 확실한 이점을 없다면 추가로 부품을 더 구매하는 것은 이유 없는 비용 증가에 지나지 않습니다. 결국 공동 개발 파트너인 마이크론도 3D Xpoint 메모리에서 손을 떼고 해당 시설을 매각하는 수순을 밟게 됩니다.  옵테인에게 남은 기회는 고성능 컴퓨팅 (HPC) 시장이었습니다. 저장 장치에서 데이터를 불러와 메모리 저장한 후 이를 프로세서가 처리하고 다시 저장 장치에 결과물을 기록하는 방식은 여러 단계를 거쳐야 할 뿐 아니라 SSD 자체가 메모리보다 느리기 때문에 대규모의 데이터를 신속하게 처리해야 하는 상황에서는 비효율적입니다. 옵테인처럼 빠른 비휘발성 메모리를 사용해 데이터 로드, 처리, 저장을 한 번에 해결할 수 있다면 이론적으로 더 빠른 대규모 데이터 처리가 가능합니다. 그러나 저장 장치 + 메모리 + 프로세서의 전통적인 구조에 최적화된 생태계를 갑자기 바꾸는 일은 업계를 주도하는 인텔에도 쉽지 않은 일이었습니다. 메모리와 혼용할 수 있도록 DIMM 규격의 옵테인 메모리를 내놓기는 했지만, 시장의 반응은 폭발적이지 않았습니다. 컴퓨터의 전통적인 연산 방식을 바꾸는 것이 아니라 좀 더 빠르고 비싼 스토리지에 그쳤기 때문입니다.  결국 인텔의 옵테인 사업부는 누적된 손실 비용이 5억5900만 달러에 달해 2022년 2분기 어닝 쇼크를 기록한 상황에서 더 이상 손해를 감수하고 사업을 이어 가기 어려워졌습니다. 이번 분기 실적 발표와 함께 인텔은 앞으로 옵테인 제품군의 개발을 중단하겠다고 언급했습니다.  사실 인텔은 올해 차세대 제온 프로세서인 사파이어 래피즈를 내놓으면서 3세대 옵테인 제품군인 크로우 패스 (Crow Pass)를 내놓을 계획이었습니다. 시기적으로 봤을 때 크로우 패스는 이미 완성되어 있었을 것입니다. DDR5 메모리와 병행해서 사용할 수 있는 차세대 옵테인 메모리였지만, 이번 결정으로 출시 여부가 불투명해졌습니다. 만약 출시된다고 해도 앞으로 단종될 형태의 제품을 선뜻 구매할 기업은 거의 없을 것입니다.  인텔은 옵테인 메모리처럼 차세대 기술이기는 하지만, 당장에 수익을 내기 힘든 사업들을 정리하고 본업인 CPU 부분과 사활을 걸고 새로 진입하는 GPU 사업, 그리고 파운드리 사업에 집중할 것으로 보입니다. 오랜 시간 공들여 개발한 기술을 사장시킨다는 것은 힘든 결정이지만, 지금은 선택과 집중이 필요한 때입니다.  옵테인의 빈자리는 당분간 CXL (Compute Express Link) 규격의 메모리가 대신할 것으로 보입니다. 마치 SSD처럼 D램 용량을 쉽게 확장할 수 있는 CXL 기반 메모리는 옵테인보다 빠르고 현재의 서버 플랫폼에서 쉽게 확장할 수 있다는 장점이 있습니다. 삼성전자는 이미 512GB 용량의 CXL D램을 개발했습니다.  D램과 낸드 플래시 메모리를 대신하려는 옵테인의 꿈은 물거품이 됐지만, 장기적으로 볼 때 차세대 비휘발성 메모리의 필요성은 여전하다고 볼 수 있습니다. 인텔이 주춤한 사이 앞으로 이 부분에서 우리 반도체 기업들이 큰 역할을 할 수 있을지도 모릅니다. 

반도체에 이미 천문학적 비용을 투자했지만, 중국의 반도체 굴기는 아직 미국, 한국, 대만을 따라잡기는 어려운 상황입니다. 메모리나 파운드리 부분에서는 막대한 투자를 진행한 덕분에 그래도 조금씩 결과물을 내놓고 있으나 경쟁자들은 더 앞서 가고 있으며 중국 내수 시장은 물론 세계 반도체 시장에서도 비중은 미미한 편입니다. 반도체 굴기의 배경 중 하나는 껄끄러운 관계인 미국에 핵심 IT 자원을 의존하고 있다는 것입니다. 예를 들어 중국 역시 다른 나라와 마찬가지로 CPU와 GPU는 인텔, 엔비디아, AMD 같은 미국 기업에 의존하고 있습니다. 이 한계를 극복하기 위해 중국 정부는 당장 결과물이 미미한 수준이라도 지속적인 투자를 통해 자체 반도체 생태계를 구축하기 위해 노력하고 있습니다. 상하이 자오신 반도체 역시 이런 프로세서 제조사 가운데 하나로 x86 CPU 라이선스를 지닌 대만 비아와 협업해 카이샨 (KaiXian) 시리즈 CPU를 제작하고 있습니다. 물론 그 성능은 최신 x86 CPU과 비교해 매우 낮은 편입니다. 별도 판매량이나 점유율은 공개된 적이 없지만, 중국 내수 시장에서조차 비중이 미미한 수준으로 보입니다. 하지만 CPU는 x86 호환 프로세서도 개발했고 ARM, RISC-V 같은 다른 대안도 있습니다. 중국의 반도체 굴기에 더 큰 걸림돌은 바로 GPU입니다. 인공지능 및 고성능 컴퓨팅 분야에서 갈수록 GPU의 중요성이 커지고 있지만, 아직 중국의 자체 GPU 관련 기술은 걸음마 단계를 벗어나지 못하고 있기 때문입니다. 물론 걸음마 단계라도 시도는 이어지고 있습니다. 자오신의 자회사 중 하나인 글렌플라이 (Glenfly)는 최근 어라이즈 (Arise) GT-10C0 그래픽 카드를 공개했습니다. (사진) 이 그래픽 카드는 28nm 공정으로 제조되었으며 500MHz의 속도로 작동합니다. FP32 기준 1.5TFLOPS급 연산 능력을 지녀 성능이나 공정 모두 2014년 출시된 지포스 GTX 750 Ti와 유사해 보이지만, 실제 성능은 베일에 가려 있습니다.이 그래픽 카드의 성능을 짐작할 수 있는 단서는 같은 계열의 제품으로 보이는 어라이즈 1020 GPU의 벤치마크 결과입니다. 최근 등록된 긱벤치 5 점수는 579점으로 10년 전 내장 그래픽과 견줄 수 있는 수준입니다. 상세한 벤치마크 결과가 공개되지 않아 섣불리 판단하기는 어렵지만, 독립 그래픽 카드는 고사하고 최신 내장 그래픽과도 경쟁이 되기 힘든 수준입니다. 출처가 확실치 않은 벤치마크 결과와 별개로 실제 성능이 매우 낮을 것이라는 추측에는 나름의 이유가 있습니다. 어라이즈 GT 10C0은 메모리로 DDR4 1200 2GB/4GB (64/128bit)를 사용하고 있는데, 이는 최근 등장하는 시스템 메모리보다 느립니다. 이렇게 느린 메모리를 사용하는 경우 GPU의 성능이 아무리 빨라도 제 성능을 내기 어렵습니다. 마치 고성능 스포츠카가 제한 속도 30km인 도로를 달리는 것과 같은 상황이 되기 때문입니다. 따라서 고성능 GPU 메모리는 시스템 메모리보다 훨씬 빠른 GDDR 메모리나 HBM 메모리를 사용하는데, 어라이즈 GT 10C0은 반대로 더 느린 메모리를 사용하고 있습니다. 게임 성능에 대한 의구심에는 호환성 문제도 있습니다. 오랜 세월 그래픽 감속기라는 이야기를 들었던 인텔 내장 그래픽도 오랜 세월 사용되면서 게임과 여러 가지 프로그램에 대한 호환성과 성능을 개선했습니다. 더 오래 사용된 엔비디아의 지포스와 AMD의 라데온은 말할 것도 없습니다. 그런데 새로 들어온 신생 GPU의 경우 호환성에 상당한 문제가 생길 가능성이 높습니다. 성능을 둘째 치고 제대로 실행되지 않거나 다양한 충돌을 일으킬 가능성이 있다는 이야기입니다. 따라서 자오신의 x86 호환 CPU와 마찬가지로 GPU 역시 시장에서 초기 반응은 매우 나쁠 것으로 예상됩니다. 자오신이 만든 중국 자체 CPU와 GPU로 윈도우나 리눅스 PC를 만들 순 있겠지만, 성능과 호환성 모두 시장에서 받아들이기 힘든 수준일 것입니다. 물론 그럼에도 이런 과정을 거쳐 기술력을 축적하면 10년, 20년 후에는 어떤 결과가 나올지 누구도 장담할 순 없습니다. 하지만 당장에는 중국의 GPU 굴기 역시 상당한 험로가 예상됩니다.

올해는 우리나라는 물론 유럽, 미국, 일본할 것 없이 북반구 여러 지역이 폭염에 시달리고 있습니다. 이렇게 더우면 사람만 힘든 게 아니라 기계도 힘들 수 밖에 없습니다. 컴퓨터 같은 전자 기기 역시 열에 매우 취약해 냉방이 아주 중요합니다. 특히 하루 24시간 365일 가동해야 하는 서버는 여름은 물론 1년 내내 냉각에 상당한 에너지와 비용을 소모하고 있습니다. 최근 건설된 데이터 센터들은 서버 냉각에 들어가는 에너지가 전체 에너지의 40%에 육박하고 있습니다. 서버로 각종 업무를 처리하는 것이 아니라 단지 서버를 식히기 위해 엄청난 전기와 비용이 소모되는 것입니다. 주요 IT 기업들은 서버를 더 효과적으로 식힐 수 있는 방법을 찾기 위해 노력하고 있습니다. 이런 노력 중 하나가 서버를 아예 액체 속에 담그는 것입니다. 액체의 밀도는 공기보다 월등히 높으므로 액체를 사용한 수랭식 냉각 시스템이 공랭 냉각 시스템보다 더 많은 열을 처리할 수 있습니다. 일반적인 내연 기관용 수랭식 시스템과 마찬가지로 컴퓨터 수랭 시스템도 CPU나 그래픽 카드 등 일부 부품에 열 교환기, 펌프, 라디에이터 등을 연결해 냉각시키는 방식입니다. 액침 냉각(Immersion Cooling)은 여기서 한 걸음 더 나아가 아예 시스템 전체를 액체에 넣는 방식입니다. 액침 냉각이 수랭식보다 더 우월한 점은 시스템 전체를 식힐 수 있다는 것입니다. 컴퓨터에서 가장 열이 많이 발생하는 부품은 CPU나 GPU이지만, 사실 메모리나 다른 보조 칩(칩셋이나 컨트롤러 칩), 저장 장치, 전원부의 발열량도 상당합니다. 특히 전원부는 프로세서만큼이나 뜨거운 부분입니다. 이렇게 열을 많이 받는 부품은 결국 시스템 전체의 수명을 갉아먹고 고장의 원인이 될 수 있습니다. 물론 메인보드 기판 역시 장시간 열을 받으면 변성이 오거나 수명이 짧아집니다. 수랭식이든 공랭식이든 부품의 일부만 효과적으로 식히기 때문에 나머지 부품은 상당한 열을 받아야 합니다. 하지만 아예 시스템 전체를 액체에 넣게 되면 모든 부품의 온도를 균일하게 유지할 수 있습니다. 작년 마이크로소프트가 공개한 프로토타입 액침 서버는 액체의 끓는 점이 섭씨 50도에 불과해 시스템 전체를 이 온도 아래로 유지할 수 있습니다. 3M에서 개발한 불소 기반의 액체 냉매가 사용된 것으로 알려져 있습니다. 하지만 액침 냉각에 관심을 보이는 거대 IT 기업은 마이크로소프트만이 아닙니다. 인텔 역시 이 기술에 큰 관심을 보이고 있습니다.최근 인텔은 액침 냉각 전문 회사인 GRC와 함께 관련 기술을 개발한다고 발표했습니다. 두 회사는 액침 냉각 기반의 고성능 컴퓨팅(HPC) 시스템을 개발할 예정입니다. 인텔이 액침 냉각 기술에 관심을 보인 것은 최근 프로세서의 칩렛 구조와 거대화가 배경으로 풀이됩니다. 과거 프로세서 업계는 더 크고 복잡한 프로세서를 만들어도 미세 공정을 도입해 발열량과 전력 소모량을 억제할 수 있었습니다. 하지만 최근 반도체의 회로 미세화가 물리적 한계에 근접하면서 더 작은 트랜지스터를 만드는 일이 점점 더 복잡하고 어려워지고 있습니다. 따라서 인텔, AMD, 엔비디아 등 여러 프로세서 제조사들은 여러 개의 작은 칩을 하나로 묶어 거대한 칩을 만드는 칩렛 방식을 도입하고 있습니다. 특히 인텔은 수십 개 이상의 타일로 구성된 거대한 복합 프로세서 기술을 개발하고 있습니다. 프로세서 하나의 전력 소모량이 앞으로는 1000W도 넘을 것이라는 이야기가 나오는 배경입니다. 이렇게 엄청난 발열량을 지닌 프로세서가 있다면 주변 부품과 메인보드 기판이 받는 열도 상당할 수밖에 없습니다. 아예 시스템 전체를 액체에 넣어 식히는 것이 더 합리적인 해결책이 될 수 있는 이유입니다. 다만 이번 발표가 인텔이 액침 냉각 서버 시스템과 데이터 서버를 반드시 출시할 것이라는 이야기는 아닙니다. 인텔은 7억 달러를 투자해 데이터 센터 및 서버 시스템 냉각 기술을 개발하고 있으며 이번 발표 역시 그중 하나입니다. 하지만 지구는 계속 뜨거워지고 있고 데이터 센터에 있는 서버가 내뿜는 열기도 점점 늘어나고 있습니다. 획기적인 전력 효율 향상 기술이 도입되지 않는 이상 액침 냉각 기술 같은 신기술의 필요성은 계속 커질 수밖에 없습니다. 

KT가 국내 인공지능(AI) 반도체 전문기업 리벨리온에 대해 300억원 규모의 전략적 투자를 단행했다. 글로벌 AI 반도체 시장에서 외산 의존도를 줄이고 ‘한국의 엔비디아’를 직접 키워내기 위한 발판이다. 6일 KT에 따르면 리벨리온은 국내 AI 반도체 설계(팹리스) 기업으로, 특히 주문형 반도체(ASIC) 설계 분야에서 독보적 경쟁력을 갖춘 것으로 평가된다. 주문형 반도체란 사용자의 요구에 따라 특정 용도를 위한 특수한 기능의 반도체 회로를 직접 설계하는 것을 의미한다. 리벨리온은 지난해 금융 특화 AI 반도체 ‘아이온’을 공개해 주목받기도 했다. KT의 AI 반도체 관련 투자는 지난해 AI 솔루션 전문기업 ‘모레’에 이어 이번이 두 번째다. KT는 투자 스타트업들과의 협업을 통해 AI 연산에 활용되는 그래픽처리장치(GPU) 수천 장 규모에 달하는 초대규모 GPU팜을 연내 구축하고, 내년엔 GPU팜에 자체 개발한 AI 반도체를 접목할 계획이다. KT가 주축이 돼 개발하는 AI 반도체는 AI 알고리즘에 최적화된 신경망처리장치(NPU)로, GPU 대비 3배가 넘는 에너지 효율과 저렴한 도입 비용이 장점이다. KT가 적극적인 AI 반도체 투자에 나서는 것은 높은 성장성 때문이다. 시장조사업체 가트너는 글로벌 AI 반도체 시장이 지난해 267억 달러(약 35조원)에서 오는 2030년 1179억 달러(154조원)로 10년 새 4배 이상의 성장률을 기록할 것으로 전망했다. 앞서 SK그룹 역시 SK텔레콤·SK하이닉스·SK스퀘어 등 SK 정보통신기술(ICT) 연합을 구성해 AI 반도체 ‘사피온’ 개발에 착수했다고 밝혔다. 특히 이번 투자의 배경엔 국산 경쟁력을 키워 미국 엔비디아(NVIDIA)가 장악한 글로벌 AI 반도체 시장에 대응하려는 목적도 크다. 한국의 메모리 반도체와 파운드리(반도체 위탁생산) 분야 역량은 글로벌 시장에서 각각 1위와 2위를 기록할 정도로 높지만, AI 서비스 개발에 필요한 팹리스 분야 점유율은 고작 1% 수준에 그친다. 현재 대부분의 AI 서비스와 솔루션은 엔비디아가 제공하는 소프트웨어 ‘쿠다’(CUDA)를 기반으로 개발되고 있고, 특히 하드웨어 GPU 시장은 엔비디아가 80%에 육박하는 점유율을 기록하고 있다. 박성현 리벨리온 대표는 “전용 AI 반도체와 인프라가 있으면 비용 절감뿐 아니라 전체 AI 서비스의 질을 높일 수 있다”고 말했다. 구현모 KT 대표는 “AI 반도체는 대한민국의 차세대 먹거리가 될 수 있는 핵심 영역”이라며 “국내 AI 반도체 분야의 선두주자인 리벨리온이 KT와 협업을 통해 엔비디아나 퀄컴과 같은 글로벌 팹리스 기업이 되길 기대한다”고 밝혔다.

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.

작년 인텔은 12세대 코어 프로세서인 엘더 레이크를 선보이며 한동안 소비자용 PC 시장에서 보였던 열세를 크게 만회했습니다. 오랜 시간 14nm에 머물러 있던 미세 공정을 최신 미세 공정으로 변경하면서 아키텍처 역시 대대적으로 개선했습니다. 덕분에 앨더 레이크의 골든 코브 코어의 성능은 전 세대 대비 동일 클럭에서 19% 정도 성능이 향상됐습니다.  제국의 역습에 놀란 AMD는 캐시 메모리 용량을 3배 늘린 3D V 캐시를 통해 이에 대응했습니다. AMD의 주장대로 캐시 메모리를 3배를 늘린 결과 게임 성능이 크게 향상됐습니다. 하지만 3D V 캐시 모델은 일부에 국한되어 있어 반도체 제조 공정과 CPU 아키텍처를 개선한 인텔에 맞서기 위해서는 역시 같은 수준의 변화가 필요합니다. 올해 AMD가 예고한 변화는 Zen 4 아키텍처와 5nm 미세공정입니다.  물론 아키텍처 개선과 미세 공정만이 전부는 아닙니다. AMD는 Zen 4에서 주변 환경의 큰 변화를 예고했습니다. 가장 큰 변화는 DDR5와 PCIe 5.0의 지원인데, 덕분에 구형 메인보드와 호환되지 않습니다. 기존 메인보드에 새 CPU만 장착해서 사용할 수 없다는 점은 아쉽지만, 메모리와 주변 기기 성능 향상을 위해서는 어쩔 수 없는 선택입니다.  다만 이런 큰 변화에도 클럭 당 성능인 IPC 상승은 8-10% 수준으로 생각보다 낮은 편입니다. 최대 클럭이 5.5GHz로 높아지면서 전체 성능은 15% 이상 높아지지만, 앨더 레이크와 비교하면 특출 나다고 할 순 없는 수준입니다. 한 세대 정도는 AMD가 크게 불리해지지 않을 수준이지만, 만약 몇 세대 동안 이런 일이 누적되면 성능 차이가 다시 상당히 벌어집니다. AMD의 Zen 5 아키텍처에 관심이 쏠리는 이유입니다.  2024년 등장 예정인 Zen 5에서는 Zen 아키텍처 도입 후 가장 큰 변화가 있을 예정입니다. 구체적인 내용은 밝히지 않았지만, CPU의 핵심 구조인 파이프라인 프론트 엔드를 바꾸고 더 넓은 명령어 처리 능력을 지녀 같은 클럭에서 더 높은 성능을 구현할 것으로 보입니다. 또한 인공지능 관련 기능도 통합해 더 높은 인공지능 연산 능력을 지닐 것입니다. 여기에 Zen 5 기반 프로세서들은 TSMC의 4nm 및 3nm 공정에서 제조됩니다. TSMC 3nm는 5nm의 개량형인 4nm와 달리 완전히 새로운 공정이기 때문에 더 큰 폭의 성능 향상을 기대할 수 있습니다.물론 AMD가 주장한 것처럼 Zen 5가 정말 완전히 새로운 마이크로아키텍처(All-new microarchitecture)라고 해도 Zen 아키텍처가 처음 도입되었을 때처럼 40% 수준의 성능 향상은 기대하기 어려울 것입니다. 다만 대대적인 아키텍처 개선을 통해 Zen 4에서 다 못한 일을 해내야 앞으로 인텔이나 ARM 진영과의 경쟁에서 가능성이 있습니다.  Zen 5 기반 제품들은 데스크탑 CPU인 그래나이트 릿지 (Granite Ridge)와 노트북용 CPU/GPU 통합 제품군인 스트릭스 포인트 (Strix Point), 그리고 서버 제품군인 튜린 (Turin) 패밀리로 나뉘게 됩니다. 크게 3가지 제품군처럼 Zen 제품군 역시 3가지로 나뉘는데, 기본 Zen 5 코어와 Zen 5 + 3D V 캐시, 그리고 Zen 5c (compact) 코어입니다. 사실 이 구성은 Zen 4에서부터 도입됩니다.  크기가 작은 콤팩트 코어의 도입은 같은 면적에 더 많은 코어를 집어넣기 위한 것입니다. 최신 x86 CPU들은 고성능을 위해 아키텍처를 더 복잡하게 만들면서 면적도 점점 커져서 코어 숫자를 늘리기 힘들게 되고 있습니다. 서버 CPU처럼 코어 숫자가 많을수록 유리한 상황에서는 불리한 조건입니다. AMD는 Zen 4c 코어를 통해 사상 최초로 100개 이상의 코어 (128개)를 집적한 CPU인 베르가모를 2023년 내놓을 예정입니다. Zen 5에서도 같은 방법으로 싱글 쓰레드 성능을 일부 희생하고 코어 숫자를 더 늘린 서버 프로세서를 내놓을 것으로 보입니다.  올해 CPU 시장은 AMD와 인텔이 서로 공수를 주고받으면서 한쪽이 유리하지 않은 형태로 흘러갈 것으로 보입니다. 내년에 등장할 예정인 인텔 메테오 레이크 (14세대 코어 프로세서)와 내후년에 등장할 예정인 Zen 5가 어떻게 나오냐에 따라 CPU 시장의 흐름이 달라질 것으로 보여 앞으로 공개되는 내용이 주목됩니다. 

2010년대 초 중국은 미국산 CPU와 GPU를 이용해 세계 최고 성능의 슈퍼컴퓨터를 선보였습니다. 이에 자극받은 미국 정부는 2015년 오바마 행정부 시절 국가 전략 컴퓨팅 구상(National Strategic Computing Initiative, NSCI)을 발표했습니다. 미국 에너지부, 국방부, 국립 과학 재단(NSF)가 주도해 인텔, 엔비디아, AMD, IBM 등 주요 IT 제조사들과 함께 슈퍼컴퓨터 분야에서 미국의 우위를 지킬 차세대 슈퍼컴퓨터를 만들기로 합의한 것입니다.  2016년 국가 전략 컴퓨팅 구상에 참여한 기관 및 기업들은 2022년에 첫 엑사플롭스(ExaFlops)급 슈퍼컴퓨터를 만들 수 있을 것으로 예측했습니다. 그리고 우선 오크리지 국립 연구소와 로렌스 리버모어 국립 연구소에 서밋 (Summit)과 시에라 (Sierra)라는 100-300 페타플롭스급 슈퍼컴퓨터를 만들기로 계획했습니다. 이 슈퍼컴퓨터는 IBM의 파워 CPU와 엔비디아의 볼타 GPU를 사용한 것이었습니다.  하지만 두 회사에만 의존하는 경우 슈퍼컴퓨터 시장 독점 우려와 함께 실패할 경우 목표 달성이 힘들어지는 문제가 있습니다. 따라서 미국 정부는 인텔과 AMD에도 비슷한 조건으로 슈퍼컴퓨터를 개발하게 했습니다. 이들은 각각 독자 CPU + GPU 플랫폼을 이용해 슈퍼컴퓨터를 개발하기로 했습니다. 2016년 독자 CPU를 기반으로 세계 최고 성능 슈퍼컴퓨터를 개발한 중국에 대응하기 위해서는 미국이 가진 모든 자원과 최고의 회사들을 다 동원해야 한다는 절박함도 있었습니다.  그리고 행정부가 두 번 바뀐 2022년에 미국은 세계 최초의 엑사플롭스급 슈퍼컴퓨터를 선보였습니다. 정확히 예상한 시점에 목표에 도달한 것입니다. 첫 번째 타자는 AMD가 개발한 프런티어 (Frontier) 슈퍼컴퓨터입니다. AMD의 트렌토 (Trento) 64 코어 CPU와 라데온 인스팅트 MI250X GPU를 이용한 슈퍼컴퓨터로 최근 1.102 ExaFlop/s의 연산 속도를 기록해 세계에서 가장 빠른 컴퓨터이자 사상 최초로 엑사플롭스급 연산 능력을 지닌 슈퍼컴퓨터로 기록됐습니다.  프런티어는 한 개의 CPU와 네 개의 GPU가 기본 구조로 각 CPU마다 512GB DDR4 메모리를 탑재하고 GPU마다 128GB의 HBM2e 메모리를 탑재해 하나의 노드 (node)를 구성합니다. 그리고 128개의 노드가 하나의 올림푸스 랙 (Olympus Rack)이라는 거대한 냉장고 같은 구조를 만듭니다. 최종적으로 74개의 랙이 모여 프런티어 슈퍼컴퓨터를 구성하는 것입니다. 노드의 숫자만 9,408개로 같은 수의 CPU와 네 배나 되는 GPU가 탑재되어 있습니다. 메모리 용량만 HBM2e 메모리 4.6PB, DDR4 메모리 4.6PB이며 700PB가 넘는 거대한 저장 장치를 갖고 있습니다. 소비하는 전력은 웬만한 발전소 한 개에 해당하는 29MW입니다. 프런티어의 성과는 오바마 시절부터 시작된 슈퍼컴퓨터 투자가 정권이 바뀌어도 지속적으로 이뤄진 덕분입니다. 슈퍼컴퓨터는 미국처럼 관련 기술이 많이 축적된 국가에서도 개발부터 실제 가동까지 오랜 시간이 걸리는 분야입니다. 당연히 그사이 행정부가 바뀌는 경우가 비일비재합니다. 하지만 정치적 상황과 관계없이 슈퍼컴퓨터처럼 미국의 국력과 직접 연관되는 분야에는 아낌없는 투자가 이뤄졌기 때문에 지금의 성과가 나왔다고 할 수 있습니다.  하지만 1등은 하는 것보다 지키는 것이 더 어렵습니다. 중국은 말할 것도 없고 슈퍼컴퓨터 분야에서 상당한 독자 기술력을 지닌 일본도 다시 1위 타이틀을 차지하기 위해 연구를 계속하고 있습니다. 따라서 이미 미국은 2엑사플롭스 이상의 연산이 가능한 차세대 슈퍼컴퓨터 개발과 투자를 동시에 진행하고 있습니다. AMD는 프런티어 이외에도 Zen 4 기반의 최신 CPU와 최신 GPU를 사용한 엘 카피탄 (El Capitan)을 2023년 선보일 예정으로 목표 성능은 2엑사플롭스입니다. 인텔 역시 오로라(Aurora)라는 엑사플롭스급 슈퍼컴퓨터를 개발 중인데, 인텔의 사파이어 래피즈 제온 CPU와 폰테 베키오 GPU를 이용해 곧 모습을 드러낼 예정입니다.  엔비디아는 역시 최근 로스 알라모스 국립 연구소에 공급할 AI 슈퍼컴퓨터인 버나도 (Venado)를 추가로 공개했습니다. 엔비디아가 자체 개발한 Arm 기반 서버 프로세서인 그레이스 슈퍼칩과 호퍼 GPU를 이용한 슈퍼컴퓨터로 특히 AI 관련 연산에 특화되어 10 엑사플롭스 AI 연산이 가능합니다. 엔비디아는 그레이스 슈퍼칩을 이용한 차세대 슈퍼컴퓨터 프로젝트를 몇 개 공개했으며 첫 제품은 2023년에 볼 수 있을 것이라고 언급했습니다. 과거 인텔, AMD, IBM 같은 다른 회사 CPU를 이용해 자사 GPU와 같이 사용했던 데서 벗어나 CPU 독립을 이룰 수 있을지 결과가 주목되는 상황입니다.  미국의 엑사스케일 슈퍼컴퓨터 개발 성공은 정파를 떠나 장기적이고 일관성 있는 정책이 과학기술 발전에 중요하다는 것을 보여주는 또 다른 사례입니다. 다음 미국 대선에 누가 당선될지는 알 수 없지만, 현재 진행 중인 미국의 슈퍼컴퓨터 육성 정책은 크게 달라지지 않을 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.

삼성전자가 3년 만에 인텔을 제치고 세계 반도체 시장 1위를 탈환했다. SK하이닉스는 3위를 유지했다.15일(현지시간) 글로벌 시장조사기관 가트너는 삼성전자가 2021년 반도체 매출 732억달러(90조원)를 기록해 725억달러에 그친 인텔을 누르고 반도체 매출 세계 1위를 차지했다고 밝혔다. 글로벌 반도체 시장 전체 매출은 5950억달러(731조원)로, 전년보다 26.3% 증가했다. 2018년 인텔에 매출 1위 자리를 넘겨줬던 삼성전자는 지난해 메모리반도체 호황에 힘입어 다시 글로벌 1위로 올라섰다. 삼성전자의 반도체 시장 점유율(매출 기준)은 12.3%로, 인텔(12.2%)을 근소한 차이로 앞질렀다. SK하이닉스는 지난해 364억달러(45조원)의 매출을 올리며 6.1% 점유율로 세계 3위를 차지했고, 4위는 미국 메모리 전문업체 마이크론(4.8%), 5위는 미국 퀄컴(4.6%) 순으로 집계됐다. 미국 브로드컴(3.2%)과 대만 팹리스 미디어텍(3.0%), 미국 차량용 반도체 전문업체 텍사스인스트루먼트, 미국 그래픽 반도체 전문 엔비디아(2.8%), 미국 CPU·GPU 전문 AMD(2.7%) 등의 기업이 10위권에 들었다. 삼성전자와 SK하이닉스 등 국내 기업들이 주도하는 메모리 부문은 지난해 전체 반도체 시장 매출의 27.9%를 차지했다. 매출은 메모리 가격 상승세에 따라 전년도 대비 33.2% 증가한 것으로 조사됐다.차량용 반도체는 전년 대비 34.9% 늘어 가장 높은 성장률을 보였고, 스마트폰에 탑재되는 무선 통신 부문은 24.6% 성장한 것으로 나타났다. 앤드루 노우드 가트너 리서치 부사장은 “반도체 부족 현상으로 위탁생산(OEM)에 차질이 발생하고 있지만, 5G 스마트폰 출시와 물류·원자재 가격 인상으로 반도체 평균판매가격(ASP)이 높아져 지난해 매출 성장을 이끌었다”고 분석했다. 반도체 위탁 생산만을 전문으로 하는 세계 1위 파운드리 업체 대만 TSMC는 이번 조사에서 제외됐다. TSMC의 지난해 연간 매출은 568억달러(70조원)로, 인텔에 이어 3번째로 높았다.

인텔은 CPU 제조사로 가장 잘 알려져 있고 대부분의 매출이 이와 관련된 것이지만, 사실 생각보다 다양한 사업에 진출했었습니다. 하지만 잘나가는 기업이라고 해서 모든 사업이 다 잘 될 순 없어 결국 사업을 금방 접었기 때문에 잘 알려지지 않은 것입니다.  대표적인 사례가 바로 인텔 그래픽 카드입니다. 인텔 최초의 독립 그래픽 칩인 i740은 1990년대 후반 보급형 시장에서 그럭저럭 인기를 끌었으나 엔비디아 같은 경쟁자에 밀려 시장에서 설 자리를 잃게 됩니다. 결국 인텔은 독립 그래픽 카드 시장을 포기하고 이후에는 내장 그래픽으로 만족하게 됩니다. GPU 시장이 성장하고 있었지만, 아직 CPU 시장만큼 크지 않았고 무엇보다 CPU 시장처럼 인텔이 독점하기 힘들어 수익성이 좋지 않을 것으로 생각했기 때문입니다.  하지만 2010년대에 중반 이후 상황이 바뀌게 됩니다. GPU는 게임만 하는 도구가 아니라 인공지능 연산에 없어서는 안 될 핵심 인프라로 거듭나며 수요가 폭발하게 됩니다. 이 분야 1위인 엔비디아의 가치는 그야말로 폭등해 시가 총액이 7000억 달러에 도달했습니다. 반면 인텔의 시가 총액은 2000억 달러 수준입니다. 반도체 업계 1위인 인텔의 가치가 엔비디아의 1/3도 안 되는 수준으로 떨어진 것입니다.  이런 상황에서 인텔은 지난 몇 년간 자체 그래픽 카드를 만들기 위해 와신상담 칼을 갈아왔습니다. 그리고 이제 인텔 아크 알케미스트 (Intel Arc Alchemist) 그래픽 카드를 통해 첫 결과물을 내놓을 예정입니다. 인텔은 노트북 그래픽 카드인 인텔 아크 A 시리즈에 대한 상세한 정보를 공개했습니다. 인텔 아크 A 시리즈는 ACM-G11와 ACM-G10이라는 두 개의 칩을 이용해 인텔 아크 3 2종, 아크 5 1종, 아크 7 2종, 총 5종의 제품 (A350M, A370M, A550M, A730M, A770M)으로 등장할 예정입니다. 이중에서 올해 4월 먼저 등장할 제품은 소형 GPU인 ACM-G11 기반의 아크 3 A350M과 A370M입니다. 이 제품들은 보급형 노트북 그래픽 카드로 6개 혹은 8개의 Xe 코어를 탑재하고 있습니다. 각각의 코어는 최대 16개의 XVE 벡터 엔진과 XMX 메트릭스 엔진을 포함하고 있는데, 전자가 그래픽 연산을 담당하고 후자는 인공지능 연산을 담당합니다. 초기 제품들은 엔비디아의 지포스 MX 라인업과 경쟁할 예정으로 성능은 내장 그래픽보다 조금 나은 수준이 될 것으로 보입니다. 중급 및 고급형 제품인 아크 5/7 라인업 제품들은 16, 24, 32개의 Xe 코어를 지니고 있습니다. 최상위 제품은 A770M은 32개의 Xe 코어와 512개의 XVE 벡터 엔진, 512개의 XMX 메트릭스 엔진, 32개의 레이 트레이싱 유닛을 지니고 있으며 16GB의 대용량 GDDR6 메모리를 탑재해 매우 높은 성능이 예상됩니다. 다만 전력 소모량도 120-150W에 달해 엄청난 발열량을 감당할 수 있는 고성능 게이밍 노트북에 탑재될 것으로 보입니다.물론 그래픽 카드 사장에 오래전 진출한 엔비디아나 AMD는 기본 연산 능력은 물론이고 게임에서 지원하는 여러 가지 이미지 품질 향상이나 동영상 녹화 등 부가기능을 제공합니다. 인텔 역시 이런 점을 인식해 올해 첫 출시하는 아크 그래픽 카드에 몇 가지 신기술을 제공합니다. 그중 하나가 엔비디아의 DLSS 같은 업스케일링 기술인 XeSS(Xe Super Sampling)입니다. 인텔은 개발 중인 게임인 돌맨 (Dolmen)에서 상당한 수준의 이미지 품질 데모를 보여줬지만, DLSS처럼 많은 게임에서 지원 가능한지 여부가 중요할 것으로 보입니다.인텔은 동영상 녹화 및 재생 부분에도 힘을 기울였습니다. 영상처리를 담당하는 Xe 미디어 엔진은 8K@60 12비트 HDR 영상 디코딩이 가능합니다. 8K HDR 영상 인코딩 역시 지원합니다. 게임 방송을 하는 경우 업계 최초로 AV1 포맷 하드웨어 가속으로 실시간 고품질 영상을 전송할 수 있다는 것이 인텔의 설명입니다.  마지막으로 엔비디아나 AMD처럼 그래픽 카드의 세세한 설정이 가능한 아크 컨트롤 기능 역시 제공합니다.  인텔은 지난 몇 년간 아크 그래픽 카드를 위해 많은 것을 준비한 것으로 보입니다. 하지만 상대방은 그보다 더 많은 것을 지니고 있다는 것이 문제입니다. 올해 새로 출발하는 인텔 아크가 지포스와 라데온의 틈바구니 사이에서 자신만의 입지를 다질 수 있을지 결과가 주목됩니다.

애플이 돌아오는 하반기에 출시할 아이폰14 시리즈의 프로 모델에는 신형 A16 프로세서가 일반 모델에는 기존의 A15 프로세서를 유지한다는 전망이 나왔다.  미국 IT테크 매체인 맥루머스(macrumors)는 대만 인터내셔널 증권의 애플 애널리스트 궈밍치가 소셜미디어에 언급한 내용을 그대로 인용·보도했다.  애플의 경우 동일한 플래그십 시리즈에 AP를 이원화하는 경우는 이전에는 없었다. 하지만 일반 모델과 프로 모델을 애플리케이션 프로세서(AP·Application Processor) 성능으로 구분하려는 시도는 이번이 처음이 아니다. 작년 하반기에 출시한 아이폰13프로의 그래픽처리장치(GPU)는 5코어인 반면 아이폰13일반 모델의 GPU는 4코어로 차별화됐다. AP는 중앙처리장치(CPU)와 그래픽처리장치(GPU) 등을 하나로 묶은 반도체로 스마트폰의 두뇌 역할을 담당하는 핵심 부품이다. AP는 스마트폰의 기본적인 성능과 사용자 경험에 중요한 발열과 소비 전력에 큰 영향을 미친다. 일반적으로 구성 코어가 많으면 많을수록 성능이 높다.  지금까지 A15는 아이폰13, 아이폰SE 등에 탑재됐다. 해당 소식이 어느 정도 확정된 개발 시료라면 아이폰14 일반 모델에는 5코어 GPU가 유력하다. 아이폰13, 아이폰13미니 그리고 아이폰SE의 4코어 GPU와 차별화하려면 어쩔 수 없다.  A15는 삼성전자 갤럭시에서 사용하는 스냅드래곤·엑시노스에 비해 성능에서 크게 앞선다. 따라서 신형 프로세서 미탑재가 성능저하 문제로 이어질 가능성은 없다. 다만 소비자의 마음이 같을 지는 의문이다. 최신 플래그십을 구매하는데 신형 프로세서의 강력한 성능은 더 비싼 모델에서만 체감할 수 있다는 점이 분명 아쉽다.   뿐만 아니라 궈밍치는 아이폰14 시리즈 4개 모델의 램(RAM·Random Access Memory) 메모리 용량이 6㎇ 통일된다는 내용을 전했다. 전작의 경우 일반 모델과 프로 모델의 램 메모리 용량은 각 각 4㎇, 6㎇이다. 따라서 일반 모델의 램 메모리는 증가되고 프로 모델은 유지된다.  ‘다다익램’이라는 표현이 있을 만큼 소비자들은 램 용량이 큰 것을 선호하기 때문에 최상위 기종의 램 용량 동결은 아쉬운 소식이다.  램은 기억된 정보를 읽어내기도 하고 다른 정보를 기억시킬 수도 있는 메모리이다. 애플리케이션의 로딩(loading)과 데이터를 일시적 저장하는 역할을 한다. 램 용량이 크면 클수록 동시에 더 많은 애플리케이션 구동이 가능해 멀티태스킹(multitasking) 작업이 향상된다. 디스플레이 업계에 따르면 아이폰14 프로 모델은 6.06형, 6.68형 2가지 크기로 출시될 예정이다. 반면 일반 모델은 5.4인치의 아이폰(아이폰13미니)을 단종하고 6.06형, 6.68형 2가지 크기로 모델 라인업을 개편한다는 전망이 있다. 출시 시기는 올 9~10월 사이로 예상되며 디자인에 큰 변화가 예상된다.

애플은 아이폰 SE3와 아이패드 에어 5세대와 함께 깜짝 놀랄 신제품을 공개했습니다. 바로 M1 울트라를 탑재한 맥 스튜디오입니다. M1 울트라는 두 개의 M1 맥스 칩을 애플의 자체 고속 인터페이스인 울트라퓨전(Ultrafusion)으로 연결해 하나의 칩처럼 만든 것입니다. 울트라퓨전 인터페이스는 칩 사이를 2.5TB/s의 고대역폭으로 연결합니다. 이렇게 여러 개의 프로세서를 묶어 하나의 거대한 프로세서로 만들고 메모리까지 함께 붙이는 것은 최근 프로세서 업계의 새로운 트랜드가 되고 있습니다. 더 높은 성능을 위해 프로세서의 크기와 복잡도는 날로 커지는데, 미세 공정 발전이 이를 따라잡기 어렵기 때문입니다. 애플도 두 개이 칩을 붙이는 방식으로 1140억 개의 트랜지스터를 집적한 괴물 칩을 만드는 데 성공했습니다. 물론 이 방법은 애플만 쓸 수 있는 게 아닙니다. 다른 반도체 제조사 역시 같은 시도를 하고 있습니다. 인텔은 차세대 제온 프로세서인 사파이어 래피즈와 고성능 GPU인 폰테 베키오에서 여러 개의 칩을 하나로 엮은 방식을 사용할 예정입니다. 애플은 독자 인터페이스를 사용했지만, (물론 TSMC 제조인 점을 생각하면 완전한 독자 규격은 아닐 수도 있습니다) 인텔은 모든 제조사가 호환될 수 있는 표준 규격을 생각하고 있습니다.  UCIe(Universal Chiplet Interconnect Express) 1.0 규격은 인텔은 물론 삼성, TSMC, AMD, ARM, 퀄컴, 구글, 메타, 마이크로소프트 등 업계의 주요 대기업들이 참여한 칩렛 (chiplet) 인터페이스 표준 규격입니다. UCIe 1.0 규격의 목적은 작은 칩 (칩렛) 사이를 연결하는 고속 인터페이스의 표준 규격을 만들어 서로 다른 제조사에서 만든 칩렛끼리도 쉽게 연결하고 패키징할 수 있게 만드는 것입니다.  칩렛과 칩렛 사이는 매우 가까이 붙어 있는데, 단순히 가까이 붙이는 것 만으로는 고속 데이터 전송이 어렵습니다. 과거에도 하나의 CPU에 두 개 이상의 칩을 넣어 코어 숫자를 늘리거나 GPU, 캐시 메모리를 추가하는 MCM (multi chip module) 패키징 방식은 흔하게 사용되었으나 연결 속도가 느려 하나의 칩처럼 데이터 교환이 빠르게 이뤄지지 않았습니다. UCIe는 이를 극복하기 위한 기술 표준입니다.  UCIe는 mm당 최대 1.3TB/s의 고속 인터페이스 표준 규격을 통해 CPU, GPU, I/O, 메모리를 하나의 칩처럼 연결할 수 있습니다. 실용적인 기준에서 현재 반도체 제조 기술로 만들 수 있는 가장 큰 칩은 700-800㎟ 정도입니다. 하지만 UCIe 기술을 사용하면 수천㎟ 크기의 칩도 만들 수 있습니다. 참고로 차세대 제온 스케일러블 프로세서인 인텔 사파이어 래피즈는 400㎟ 크기 다이 네 개를 연결해 인텔 CPU 사상 최대 크기인 1600㎟ 이상을 달성할 계획입니다. 물론 UCIe 규격은 이제 막 발표된 상태로 앞으로 업계 표준이 될지는 미지수입니다. 하지만 가까운 미래에 출시할 고성능 프로세서들은 작은 칩렛을 서로 연결하는 방식인 만큼 인텔, 삼성 TSMC가 서로 방식을 통일한다면 상당한 이점이 있습니다. 파운드리 제조사 입장에서는 고객마다 다른 규격을 만들 필요가 없고 팹리스 반도체 업체에서는 표준 인터페이스에 맞춰 반도체를 설계하면 실제 제조 과정에서 문제가 생길 가능성이 매우 줄어듭니다.  애플처럼 독자 규격을 좋아하는 회사도 있지만, 일반적으로 표준 규격이 있으면 제조사나 제품을 주문하는 고객 모두 이득입니다. 그런 만큼 UCIe 규격의 미래는 밝아 보입니다. 

지난 몇 년간 인텔은 AMD의 거센 추격과 ARM 기반 서버 칩의 등장, 인공지능 시장에서 엔비디아의 독주로 인해 업계 1위의 위상이 흔들렸습니다. 이 위기를 극복하기 위해 1년 전 취임한 팻 겔싱어 인텔 CEO는 여러 가지 미래 전략과 로드맵을 발표했습니다. 그중 하나는 거대한 반도체 칩을 한 번에 제조하는 대신 여러 개의 칩을 고속 인터페이스로 연결해 하나의 큰 반도체 칩처럼 만드는 기술입니다.  작년에 세부 내용을 공개한 인텔의 사파이어 래피즈(Sapphire Rapids) 제온 스케일러블 CPU는 최대 400㎟ 크기의 다이 4개를 인텔의 고속 인터페이스인 EBIM로 연결하고 여기에 추가로 초고속 메모리인 HBM2E 메모리까지 하나의 패키지에 넣을 수 있습니다. 차세대 GPU인 폰테 베키오 (Xe HPC)는 무려 47개의 타일을 하나로 묶어 트랜지스터 집적도를 1000억개까지 끌어올렸습니다.  한 번에 너무 큰 칩을 제조할 경우 수율이 급격히 낮아지는데다 첨단 미세 공정으로 갈수록 가격이 매우 높아지기 때문에 이렇게 여러 개의 칩을 하나로 묶는 기술이 업계의 새로운 트랜드가 되고 있습니다. 또 반드시 최신 미세 공정을 사용하지 않아도 되는 부분은 구형 공정을 이용해 가격도 절감할 수 있다는 점이 큰 장점입니다.  그런데 CPU나 GPU 모두 여러 개의 타일을 묶어서 만든다면 CPU + GPU 프로세서 역시 제조가 쉬워집니다. 인텔이 새로 공개한 팔콘 쇼어스 (Falcon Shores) XPU는 이런 맥락에서 당연히 등장할 수밖에 없는 제품이라고 할 수 있습니다.  팔콘 쇼어스는 인텔의 x86 CPU와 Xe GPU를 하나로 합친 고성능 및 슈퍼컴퓨팅 프로세서입니다. 물론 현재 판매 중인 인텔 12세대 코어 프로세서 (앨더 레이크) 역시 대부분 내장 GPU를 지니고 있기 때문에 x86 CPU와 Xe GPU의 통합 구조라고 할 수 있으나 팔콘 쇼어스는 서버 및 슈퍼 컴퓨팅 부분에서 처음 도입하는 CPU/GPU 통합 프로세서라는 차이점이 있습니다.  그래 봐야 제온 스케일러블 CPU와 Xe HPC GPU를 하나로 통합한 것에 지나지 않느냐고 반문할 수 있지만, 사실 이 통합이 핵심입니다. 고성능 서버 CPU와 고성능 연산용 GPU는 막대한 양의 데이터를 서로 주고받기 때문에 데이터 및 메모리 병목 현상이 발생하기 쉽습니다.이를 극복할 수 있는 대안 중 하나는 아예 하나의 패키지 안에 CPU, GPU, 메모리를 통합하는 것입니다. 인텔은 팔콘 쇼어스를 통해 전력 대비 성능과 메모리 대역폭을 5배 이상 끌어올릴 수 있다고 보고 있습니다. 물론 이 제품은 목적상 고성능 슈퍼컴퓨팅 및 인공지능 연산용으로 기존의 제온 서버 프로세서를 대체하는 것은 아닙니다.  서버급 CPU와 GPU를 통합하면서 기대할 수 있는 두 번째 이점은 공간 절약입니다. 거대한 서버 CPU와 제법 큰 공간을 차지하는 GPU를 서버용 메인보드에 여러 개 끼워 넣으면 당연히 서버의 부피는 커질 수밖에 없습니다. 아예 메모리까지 하나로 통합한 팔콘 쇼어스 XPU는 기존의 전통적인 CPU + GPU 서버 보다 5배 정도 시스템 밀도를 높일 수 있습니다. 데이터 센터의 크기가 자꾸만 커지는 상황에서 크기가 작은 서버의 등장은 반가운 일입니다. 결국 비용 절감으로 이어지기 때문입니다.  하지만 팔콘 쇼어스는 올해가 아닌 2024년 이후 등장할 예정입니다. 인텔은 최신 20A 이후 공정을 팔콘 쇼어스에 도입할 계획입니다. 인텔은 서버 CPU에서 AMD에 시장을 내주고 있고 엔비디아가 장악한 고성능 GPU 시장에는 진입조차 못하고 있습니다. 다만 전례 없는 수준의 연구와 투자를 병행하고 의욕적인 제품 로드맵을 공개하고 있어 몇 년 후에는 업계 판도가 바뀔 수도 있는 상황입니다. 과연 인텔의 변신이 성공할지 미래가 궁금합니다. 

SK하이닉스는 연산 기능을 갖춘 차세대 메모리 반도체인 PIM(Processing-In-Memory)을 개발했다고 16일 밝혔다.PIM은 메모리 반도체에 연산 기능을 더해 인공지능(AI)과 빅데이터 처리 분야에서 데이터 이동 정체 문제를 풀어낼 수 있는 차세대 기술로 꼽힌다. 그간 메모리 반도체는 데이터 저장 역할을 맡고, 사람의 뇌와 같은 기능인 연산(Processing) 기능은 비메모리 반도체인 중앙처리장치(CPU)나 그래픽처리장치(GPU)가 담당한다는 것이 일반적이었다. SK하이닉스는 연산도 할 수 있는 ‘차세대 스마트 메모리’를 꾸준히 연구해왔고, 이번에 첫 결과물을 선보이게 됐다. SK하이닉스는 PIM이 적용된 첫 제품으로 ‘GDDR6-AiM’(Accelerator in Memory) 샘플을 개발했다. 초당 16기가비트(Gbps) 속도로 데이터를 처리하는 GDDR6 메모리에 연산 기능이 더해진 제품이다. 일반 D램 대신 이 제품을 CPU·GPU와 함께 탑재하면 특정 연산의 속도는 최대 16배까지 빨라져 머신러닝, 고성능 컴퓨팅, 빅데이터의 연산과 저장 등에 활용될 수 있을 전망이다. GDDR6의 기존 동작 전압인 1.35V보다 낮은 1.25V에서 구동되며, 데이터 이동을 줄여 기존 제품 대비 에너지 소모는 80%가량 줄어든다. SK하이닉스는 이달 말 미국 샌프란시스코에서 열리는 반도체 분야 세계 최고 권위 학회인 ‘2022 국제 고체 회로 학술회의(ISSCC)’에서 PIM 개발 성과를 공개할 예정이다. SK하이닉스는 최근 SK텔레콤에서 분사한 AI 반도체 기업인 사피온(SAPEON)과 협력해 GDDR6-AiM과 AI 반도체를 결합한 기술도 선보일 계획이다. SK하이닉스 안현 부사장(솔루션 개발 담당)은 “SK하이닉스는 자체 연산 기능을 갖춘 PIM 기반의 GDDR6-AiM을 활용해 새로운 메모리 솔루션 생태계를 구축할 것”이라고 말했다.

2017년 라이젠을 내놓으면서 반전의 기회를 마련하기 전까지 AMD는 여러 번 위기를 겪었습니다. 기본적으로 인텔 CPU의 호환칩이 제조가 주력이었는데, 10년 전 내놓은 회심의 대작이었던 불도저 아키텍처 CPU들의 낮은 성능 때문에 시장에서 퇴출당할 위기까지 몰렸습니다. 2006년 인수한 ATI의 라데온 역시 업계 1위인 엔비디아에 밀려 힘을 쓰지 못하는 상황에서 AMD의 미래는 매우 어두워 보였습니다. 하지만 2017년 라이젠 아키텍처를 선보인 이후 성능을 매년 착실하게 올려 결국 인텔을 성능에서 따라잡는 기적 같은 일이 일어났고 GPU 부분 역시 가상화폐 채굴 붐으로 인해 그래픽 카드 가격이 고공행진을 거듭하면서 천덕꾸러기가 아닌 캐시 카우로 거듭났습니다. 여기에 마이크로소프트와 소니의 차세대 콘솔 게임기에 독점적으로 칩을 공급하면서 안정적인 수입을 얻었습니다. 2015년 매출이 전년 대비 28%나 감소한 39억 9100만 달러를 기록했던 AMD는 2018년에는 다시 64억 7500만 달러로 매출을 회복했고 2019년에는 67억 달러, 2020년에는 98억 달러, 2021년에는 164억 달러로 폭풍성장을 기록했습니다. 영업 이익 역시 2019년엔 6억3100만 달러였지만, 2021년에는 36억 달러로 매출보다 더 큰 성장세를 기록했습니다. 인텔이 2019년 720억 달러, 2020년 779억 달러, 2021년 790억 달러를 기록하면서 성장이 거의 정체되었던 것과 상당히 대조적입니다. 이 시기 x86 CPU 수요가 서버와 소비자 제품군 모두 증가했다는 점을 생각하면 AMD가 커진 시장의 대부분을 가져갔다는 점을 알 수 있는 결과입니다. AMD는 올해 사상 최초로 200억 달러 매출을 돌파하면서 성장세를 이어갈 수 있다고 자신하고 있습니다.  최근 AMD의 성장세가 놀랍긴 하지만, 올해는 경쟁사의 강력한 반격과 우호적이지 않은 시장 상황이 변수로 작용할 가능성이 높습니다. 상처 입은 반도체 공룡인 인텔은 작년 취임한 팻 겔싱어 CEO의 지휘 아래 대대적인 체질 개선을 시도하면서 회심의 대작인 12세대 코어 프로세서 (앨더 레이크)를 출시했습니다. 시장의 반응은 매우 호의적입니다.  AMD는 3D V 캐시 메모리를 탑재한 신제품을 올해 1분기에 출시하고 올해 하반기에 Zen 4 기반의 신제품을 내놓는다는 계획이지만, 인텔이 지난 몇 년간 그랬던 것처럼 시장을 호락호락 내주지 않을 것이라는 점은 분명합니다. 오랜 세월 사용한 14nm 공정을 벗어나 새로운 미세 공정으로 이전했을 뿐 아니라 아키텍처도 완전히 바꿔 과거처럼 무력하게 당할 이유가 없기 때문입니다. 인텔 역시 올해 하반기에 12세대 코어 프로세서를 개량한 13세대 제품을 투입해 AMD와 치열한 경쟁을 예고하고 있습니다.  그래픽 카드 시장에서는 채굴 붐이 가라앉으면서 가격이 떨어지고 있다는 점이 새로운 변수가 되고 있습니다. 채굴 수요가 한창일 때는 엔비디아 같은 강력한 경쟁자가 있어도 얼마든지 비싼 가격에 팔 수 있지만, 가격이 내려가면 상황이 달라집니다. 여기에 엔비디아는 올해 새로운 그래픽 카드를 투입할 가능성이 높습니다. AMD가 제때 신제품을 내놓으면서 대응하지 못하면 그래픽 카드 시장 매출은 후퇴할 가능성도 있습니다. 설상가상으로 올해 상반기에는 인텔도 그래픽 카드 시장에 새롭게 출사표를 던질 예정입니다. 공교롭게도 선봉장은 과거 라데온 GPU의 개발 책임이었던 라자 코두리입니다. 그래픽 카드 가격이 천정부지로 치솟은 상황에서 인텔이 준수한 성능의 그래픽 카드를 내놓는다면 시장의 반응은 폭발적일 것으로 생각됩니다. 비정상적인 가격 때문에 업그레이드 대기 수요가 엄청나기 때문입니다. 물론 AMD 입장에서는 설상가상인 상황이고 소비자 입장에서는 기대가 되는 상황입니다.  이런 변수에도 불구하고 AMD의 사정이 몰라보게 좋아진 것은 부인할 수 없는 사실입니다. 특히 매출과 영업이익이 많이 증가한 만큼 신기술 개발을 위한 인력과 자금 역시 넉넉할 것입니다. 올해 시장 상황을 낙관할 순 없지만, AMD의 미래가 어둡지 않다고 보는 이유입니다.

올해 노트북 시장에는 또 한 차례 큰 변화가 예정되어 있습니다. 바로 노트북 시장에서 AMD의 라이젠 6000 시리즈와 인텔 코어 12세대 프로세서가 같이 링 위로 올라갈 예정이기 때문입니다. 매년 경쟁이 치열하긴 했지만, 올해에는 특히 성능을 대폭 높여 노트북 시장에서 주도권을 잡겠다는 의지가 강력합니다. 물론 노트북 시장은 전통적인 인텔 우위 분야이기 때문에 AMD가 챔피언인 인텔의 몫을 차지하기 위해 도전하고 인텔은 점유율을 지키기 위해 방어하는 입장입니다.  우선 도전자인 라이젠 6000 시리즈 (코드명 렘브란트)를 살펴보면 최신 미세 공정을 적용하고도 덩치가 커진 먼저 눈에 띕니다. 라이젠 6000은 7nm 공정으로 제조된 라이젠 4000/5000 시리즈와 달리 더 최신 미세 공정인 6nm 공정으로 제조됐습니다. 만약 다른 변화 없이 미세 공정만 업그레이드했다면 칩의 크기가 작아져야 하지만, 오히려 더 커져서 경쟁자인 인텔 12세대 코어 프로세서 (엘더 레이크)와 비슷한 208㎟에 달합니다. 코어 숫자를 늘린 인텔과 달리 코어 숫자도 8개 그대로이고 아키텍처도 Zen 3를 개량한 Zen 3+인데 이렇게 커진 이유는 내장 그래픽 성능을 대폭 높였기 때문입니다. AMD는 라이젠 6000의 내장 그래픽에 최신 아키텍처인 RDNA2를 적용했습니다. 전 세대 제품과 비교하면 연산 부분과 메모리 대역폭이 1.5배 커지고 L2 캐시 메모리는 2배 늘어났습니다. 그래픽 코어 숫자도 8개에서 12개까지 늘어났고 하드웨어 레이 트레이싱과 이미지 품질을 높이는 피델리티 FX (Fidelity FX) 기능을 지원해 속도뿐 아니라 사용자가 체감하는 그래픽 품질을 개선했습니다. 라이젠 6000은 5000 시리즈 대비 게임 성능이 2배나 높아져 턱밑까지 추격했던 인텔 내장 그래픽을 여유 있게 따돌릴 수 있을 뿐 아니라 보급형 노트북 그래픽 카드인 엔비디아 지포스 MX 450를 앞서는 성능을 자랑합니다.  이런 성능 향상이 가능한 배경에는 DDR5/LPDDR5 메모리가 있습니다. 내장 그래픽의 성능이 독립 그래픽 카드보다 느릴 수밖에 없는 중요한 이유 중 하나는 메모리 병목 현상입니다. CPU와 시스템 메모리를 함께 쓰다 보니 GPU가 아무리 성능이 좋아도 느린 메모리 때문에 제 성능이 나오지 않는 것입니다. 라이젠 6000은 DDR4보다 더 빠른 DDR5 및 LPDDR5 메모리를 적용해 이전보다 더 강력한 GPU를 감당할 수 있습니다.   물론 DDR5/LPDDR5 적용이 가능한 점은 인텔 12세대 코어 프로세서도 마찬가지입니다. 다만 아직 DDR5 메모리가 비싼 만큼 인텔은 DDR4/LPDDR4x처럼 다소 저렴한 메모리도 선택할 수 있게 옵션을 만들었습니다. 인텔 12세대 코어 프로세서의 경우 내장 GPU의 성능 향상 폭은 상대적으로 적을 것으로 예상되기 때문에 DDR4 메모리를 적용해도 내장 그래픽의 성능 제약은 덜할 가능성이 큽니다. 최대 96개의 EU (실행 유닛)을 사용한 Iris Xe 그래픽은 12.2세대로 타이거 레이크 (11세대)에 탑재된 12세대 그래픽을 약간 개량한 수준입니다.  대신 인텔은 CPU에 힘을 줬습니다. 새로 개발한 골든 코브 고성능 코어(P)와 그레이스몬트 고효율 코어(E)의 조합은 사실 데스크톱이 아니라 배터리 사용 시간이 중요한 노트북과 태블릿에서 진가를 발휘할 수 있습니다. 12세대 코어 프로세서가 라이젠과 진검 승부를 벌일 장소로 노트북 시장이 지목되는 이유입니다.   AMD의 라이젠 모바일 CPU는 모두 데스크톱에 사용된 Zen 시리즈 코어를 클럭만 낮춰 사용한 것으로 본래 저전력 환경을 염두에 두고 만든 것은 아닙니다. 반면 인텔의 그레이스몬트 고효율 코어는 처음부터 저전력 환경에 초점을 맞춰 개발된 것이기 때문에 태블릿이나 얇고 가벼운 노트북에 더 유리할 것으로 예상되고 있습니다. AMD의 U 시리즈 프로세서는 6nm 공정이기는 하나 거대해진 그래픽 부분을 생각하면 발열 면에서는 오히려 더 불리할 수 있습니다. 2배 강해진 게임 성능에도 노트북 시장에서 결과를 장담하기 어려운 이유입니다. 참고로 인텔 모바일 CPU 중 고성능 노트북 프로세서인 H 시리즈는 최대 6개의 고성능 코어와 8개의 고효율 코어를 탑재해 처음으로 14코어 노트북 프로세서가 될 예정입니다. 코어 숫자를 생각할 때 노트북 CPU 연산 능력은 매우 강력할 것으로 예상됩니다. 중간 성능을 담당하는 P 시리즈는 고성능 코어 6개에 고효율 코어 8개로 숫자는 동일하나 동작 클럭을 낮춰 전력과 발열을 낮췄습니다. 얇은 노트북이나 태블릿에 탑재되는 U 시리즈는 고성능 코어 숫자를 2개로 줄이고 대신 고효율 코어 8개를 넣어 기본 전력 (Base power, 과거 TDP로 불리던 개념)을 9/15W까지 줄였습니다. 과거 AMD의 노트북 시장 점유율은 미미했으나 2019년 1분기에는 10%를 넘어서고 2021년 4분기에는 25%에 육박한 것으로 알려져 있습니다. 라이젠 6000이 이 기세를 끌고 나가 30% 이상 점유율을 가져올지 아니면 인텔이 고효율 코어를 적용한 12세대 코어 프로세서를 대거 투입해 더 이상의 점유율 추락을 막고 챔피언 자리를 지키게 될지 올해 말 결과가 궁금해집니다.

삼성전자가 45살 부사장과 37살 상무 등 젊은 리더를 과감하게 전면으로 앞세우면서 ‘뉴삼성’을 이끌어 갈 세대교체를 예고했다. 누구나 능력만 있으면 연차나 직급에 상관없이 성과주의 원칙에 따라 파격 발탁될 수 있다는 신호탄이다. 삼성전자는 지난 7일 대표이사 3명을 교체한 사장단 인사에 이어 9일 정기 임원인사를 단행했다고 밝혔다. 부사장 68명, 상무 113명, 펠로우 1명, 마스터 16명 등 198명이 이번 인사를 통해 승진했다. 삼성전자는 이번 인사부터 부사장·전무 직급을 통합해 부사장 이하 직급체계를 부사장·상무 2단계로 단순화했다. 삼성전자를 이끌 최고경영자(CEO) 후보군으로 분류되는 부사장은 40대에서만 10명이 배출됐다. 특히 소비자가전(CE)과 IT·모바일(IM) 부문이 통합된 세트부문에서 발탁 인사가 두드러졌다. 클라우드, 인공지능(AI) 기술 전문가로 스마트TV 차별화에 성공한 고봉준(48) 세트부문 영상디스플레이(VD) 사업부 서비스 소프트웨어 랩장, 디바이스 음성인식 기술 개발을 주도한 김찬우(45) 세트부문 삼성리서치 스피치 프로세싱 랩장 등이 대표적인 40대 부사장이다. 반도체(DS) 부문에서도 손영수(47) 메모리사업부 상품기획팀 부사장, 신승철(48) 파운드리사업부 영업팀 부사장, 박찬익(49) 미주총괄 부사장 등 40대 부사장이 탄생했다. 삼성전자 관계자는 “앞으로도 부사장은 나이와 연공을 떠나 주요 경영진으로 성장 가능한 임원을 중심으로 승진시키고 핵심 보직에 전진 배치해 ‘미래 CEO 후보군’으로 경영자 자질을 배양할 것”이라고 밝혔다. 30대 상무도 대거 발탁됐다. 소재민(38) 세트부문 VD사업부 선행개발그룹 상무, 심우철(39) 세트부문 삼성리서치 시큐리티 1랩장 상무, 김경륜(38) DS부문 메모리사업부 D램설계팀 상무, 박성범(37) DS부문 시스템LSI사업부 설계팀 상무 등 4명이다. 특히 최연소 신규 임원 승진자인 1984년생 박 상무는 미국 AMD사와 공동개발하는 GPU 설계 완성도 향상에 기여한 점이 높은 평가를 받았다. 다양성과 포용성 제고 차원에서 여성과 외국인 임원 확대 기조도 유지됐다. 여성·외국인 신임 임원 숫자는 지난해 10명에서 올해 17명으로 2배 가까이 증가했다. 여성 부사장은 폴더블폰 사용자경험(UX) 개발을 주도한 홍유진(49) 세트부문 무선사업부 UX팀장, 프리미엄 가전 브랜드 비스포크(BESPOKE)를 이끈 양혜순(53) 세트부문 생활가전사업부 고객경험(CX)팀장이 대표적이다. 삼성전자는 조만간 조직 개편과 보직 인사를 발표할 예정이다.