AMD FAD2017 키노트 해설 : (2) CTO 마크 페이퍼마스터

by Dr.Lee on 2017년 05월 18일 00시 06분 (2년 전) 조회: 592 추천: 2

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한국 기준 5월 17일 새벽 5시 AMD는 연례행사인 파이낸셜 애널리스트 데이를 개최했습니다. 작년에 이어 행사는 전세계에 인터넷으로 생중계되어 원하는 이들 모두 실시간으로 지켜볼 수 있었는데요. 특히 회사의 C레벨급 탑5 고위 임원이 총출동해 한 세션씩을 맡은고로 AMD가 사업을 수행하고 있는 각 분야의 현황과 다가올 제품에 대해서도 알짜배기 정보를 들을 수 있다는 기대가 걸려 있었습니다. 참고로 제작년의 같은 행사에서 AMD는 최초로 Zen 아키텍처의 윤곽을 밝힌 바 있기도 합니다.
 
이 글은 동 행사에서 발표된 키노트 자료를 통째로 소개하며 해설해 드릴 (다이제스트) 목적으로 작성됩니다. 첫번째 연사로 대표이사(CEO) 사장인 리사 수 박사가 기조발표를 진행한 데 이어, 두번째 연사로 CTO를 맡고 있는 마크 페이퍼마스터 전무(SVP)가 무대에 올랐습니다.

 

<AMD 파이낸셜 애널리스트 데이 2017 키노트 목록>

 

1. CEO 리사 수

2. CTO 마크 페이퍼마스터

3. 컴퓨팅 및 그래픽 사업부 대표 짐 앤더슨

4. 엔터프라이즈, 임베디드 및 세미커스텀 사업부 대표 포레스트 노로드

5. 라데온 테크놀러지 그룹 대표 라자 쿠드리

 

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2012년부터 2016년까지 지난 5개년의 족적을 짚어보자면 총체적인 경영 혁신이라 할 만 합니다. 경쟁력이 사멸하다시피 한 x86 CPU 시장에서 경쟁력있는 Zen 아키텍처를 일궈 냈고, 그래픽 시장에서도 어느 정도 입지를 확보하고 있으며 무엇보다 오랜 모듈 구조 SoC의 개발로 터득한 내부 인터커넥트 기술 관련 지적재산권(IP)을 확보하게 되었기 때문입니다. 이는 Zen 기반 첫 상용 CPU, 라이젠에 적용된 인피니티 패브릭 인터커넥트를 만드는 데 도움이 되었습니다.

 

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현재 AMD의 개발 역량은 두 개의 핵심 아키텍처에 집중되어 있습니다. 하나는 올해 라이젠으로 선보인 Zen 아키텍처이고 다른 하나는 베가 GPU. 전자의 경우 직전세대 CPU 아키텍처 대비 52%의 IPC 향상을 이뤘으며 게이밍부터 클라우드, 데이터센터에 이르기까지 폭넓은 용도에 적용 가능한 (전력) 유연성을 갖추고 있는 것이 특징입니다. 후자는 아직 만져볼 수는 없으나 역시 게이밍에서부터 기계지능(기계학습)에 이르는 다양한 용도를 커버할 수 있도록 설계되었다고 합니다.

 

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베가 아키텍처의 특징에 관해서는 이 글을 통해 상세하게 짚어본 바 있죠. HBCC의 도입으로 달라진 메모리 계층 구조 (직전세대의 피지 GPU에서는 전통적인 VRAM으로 쓰였던 HBM을 상위계층 메모리인 '캐시' 처럼 활용, 그 아래 계층의 시스템 메모리 등을 그래픽메모리의 일부로써 활용할 수 있게 해 줍니다), 지오메트리 엔진과 래스터라이저 (=픽셀 엔진) 의 개선, 그리고 2배속 FP16 연산의 도입까지. 이를 통해 게이밍과 기계학습 등 HPC 분야라는 이질적인 영역을 하나의 GPU로 대응하려는 것입니다.

 

한편 Zen 아키텍처는 라이젠 7 시리즈의 출시와 함께 라이젠 7 리뷰에서 다루기도 했고, 그보다 약 반년 전 HOT CHIPS 2016에서 발표된 아키텍처 심층 분석을 이 글에서 다루기도 했었습니다. 결국 핵심은 직전세대 대비 크게 개선된 IPC와 전력 효율. AMD는 Zen을 만들어내기 위해 만 4년이란 시간과 200만 인시(man x hour) 이상의 엔지니어의 노동력이 투입되었다고 강조합니다.

 

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Zen의 아키텍처에 대한 설명은 앞의 링크들을 참조하시는 게 더 좋겠고 여기서는 빠르게 훑고 지나갑시다. 하나의 Zen 코어는 64KB L1-명령어 캐시와 32KB L1-데이터 캐시, 512KB의 단일 L2 캐시를 탑재하고 있으며 사이클당 최대 4개의 x86 명령어를 내부 포맷으로 변환, 사이클당 6개씩의 내부 명령어를 처리할 수 있습니다.

 

정수부의 명령어 이슈 포트는 6개로 그 중 ALU가 4개를 차지하는데 이는 직전세대까지 불도저 아키텍처가 갖던 것으로부터 100% 향상된 것이고, 하스웰 이전까지의 모든 인텔 아키텍처보다 33% 이상 높습니다. 한편 부동소수점부는 4개의 명령어 이슈 포트와 FPU를 갖는데 이 역시 현세대 인텔 아키텍처와 대등한 것입니다. 종합적으로 Zen은 브로드웰을 소폭 앞서는 IPC를 달성하게 되었고, 첫 등장시 라이젠 7이 겨냥한 브로드웰-E 기반 HEDT CPU를 싱글스레드/멀티스레드 성능 양쪽에서 모두 앞서는 원동력이 되었습니다.

 

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논리적 (아키텍처) 레벨에서뿐 아니라 실제 프로세스 (제조공정) 상으로도 인텔과 비교해 경쟁력있는 모습을 보인 것이 특징인데, 1개의 Zen 코어의 면적은 스카이레이크와 거의 비슷하면서도 비슷한 기능 단위를 구현하는 데 드는 면적이 오히려 10% 더 적습니다. 다만 여러분 모두 아시듯, 링 구조로 총 다이 면적이 각각의 유닛(코어) 수의 합과 큰 차이가 없는 스카이레이크와 달리 Zen 기반 8코어 제플린 다이의 경우 전체 다이 면적 (213mm2) 중 8개의 Zen 코어가 차지하는 면적 (88mm2) 이 41.3%에 불과할 정도로 '코어 이외' 부분이 차지하는 비중이 비대하다는 문제가 있습니다. CCX 사이를 연결하기 위한 '인피니티 패브릭' 덕분이라는 건 이제 더 이상 비밀도 아닙니다.

 

종합적으로 Zen은 직전세대보다 270% 향상된 전력 효율을 이뤄내기도 했는데, 세부적으로는 아키텍처 개선만으로 129%의 향상을 이루었고 FinFET 공정의 도입으로 추가적인 70%를, 소프트웨어적인 튜닝(퓨어 파워 기술)을 통해 40%를, 기타 회로 자체의 물리적 특성 개선으로 31%의 개선을 이뤄냈다고 합니다.

 

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라이젠 5/7 출시 초반 만악의 근원쯤으로 여겨진 (CCX 사이의 인터커넥트 기술인) 인피니티 패브릭은 사실 AMD의 차세대 R&D의 근간 역할을 수행합니다. CPU 내부의 연결뿐 아니라 멀티 CPU 구성시 CPU 사이의 연결에도 적용되고, CPU와 GPU의 연결, GPGPU에도 활용되며 나아가 AMD가 SoC를 공급하는 게이밍 콘솔에까지 사용될 연결 규격이기 때문입니다.

 

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구체적으로 인피니티 패브릭은 데이터를 전송하는 "스케일러블 데이터 패브릭"과 제어를 담당하는 "스케일러블 컨트롤 패브릭"의 두 가지 연결로 구성됩니다. 이 중 스케일러블 데이터 패브릭이 노드 수가 증가함에 따라 병목을 일으키리라는 것이 보편적인 상상이고 실제 이에 기반한 우려가 있었습니다만, AMD 역시 이 대목을 의식했는지 노드 수가 증가함에 따른 오버헤드가 거의 없이 선형적인 성능향상을 가져온다는 자료를 제시하고 있습니다.

 

당장 라이젠 5/7에 사용된 제플린 다이부터가 2개의 CCX 사이를 인피니티 패브릭으로 연결해 병목현상에 대한 우려가 있고, 서버용 에픽 CPU의 경우 제플린 다이를 무려 4개 탑재한 MCM 구조이기 때문에 노드 수 증가에 따른 성능 저하가 있다면 대단히 우려스러운 점이 아닐 수 없었기에 이를 불식시키는 것은 꼭 필요했다고 보여집니다.

 

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나아가 AMD는 인피니티 패브릭을 상상 가능한 모든 인터커넥트의 기본 규격으로 통일하려는 구상을 내비치고 있습니다. 규격이 통일되면 좋은 점이 많습니다. 다양한 CPU와 다양한 GPU 구성을 유연하게 적용할 수 있으며, CPU 다이를 유연하게 늘린 멀티 다이 솔루션을 만들기도 수월해지죠. 사실 에픽과 라이젠 스레드리퍼는 이러한 '수월함'을 몸소 증명하는 가장 좋은 예일지 모릅니다.

 

이상은 2012년부터 2016년까지, 5개년 동안 AMD가 행해 온 주요 R&D를 나열해본 것입니다. 여태껏 잘 해왔다는 건 알겠고 그럼 이제는 무엇을 하고 있는가? 바로 다음 장부터 AMD가 발표해야 할 내용이겠죠.

 

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2017년부터 2020년까지의 4개년 동안 AMD가 마주할 가장 큰 도전은 바로, 반도체업계 전체를 규율해 온 무어의 법칙 자체가 둔화되고 있는 것입니다. 현재까지 제조공정 미세화에 따른 트랜지스터 집적률은 그런대로 무어의 법칙을 잘 따라 왔지만, 이제 더 이상 제조공정 미세화가 고속화를 담보하지는 않는 시대가 도래한 것이죠. 즉 클럭 상승을 예년처럼 기대할 수 없게 된 지금, 어떻게 CPU를 고속화할 것인지가 문제의 핵심입니다.

 

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이에 대한 AMD의 해결책은 위와 같이 다양합니다. 그 중 우리가 기억해야 할 것은 인피니티 패브릭 하나면 충분하겠죠. 요컨대 AMD의 향후 R&D에서 인피니티 패브릭이 이렇게나 중요하다고만 기억해도 되겠습니다.

 

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인피니티 패브릭은 그림 오른쪽처럼 멀티칩모듈(MCM) 방식으로 구성되는 CPU를 만들기 수월하게 해 준다고 앞서 설명했습니다. 실제로 AMD는 서버용 에픽, HEDT용 라이젠 스레드리퍼 CPU를 이와 같은 방식으로 만들기 시작했습니다. 또한 2.5D 인터포저 방식의 메모리 통합은 제작년 피지 GPU를 발표하며 처음 선보였고, 올해 베가 GPU 등에서 더욱 심화시킬 것으로도 기대되고 있습니다.

 

거대한 단일 칩을 만들어내는 것이 나날이 어려워지고 있기에 AMD는 '스윗 스팟'에서 너무 멀어지지 않는 선에서 대형화를 중지하고, 대신 이러한 중형 다이를 이용해 스케일 업을 실현하거나(MCM), HBM을 도입하는 등 우회로를 찾는 것입니다.

 

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마크 페이퍼마스터 CTO는 2020년까지의 CPU 및 GPU 로드맵을 깜짝 소개하며 발표를 마쳤습니다. CPU / GPU 공히 내년에는 7nm 제조공정에 돌입하며 내후년에는 7nm+ 공정으로 숨고르기를 할 것으로 보입니다. CPU 부문에서는 2018년 Zen 2, 2019년 Zen 3을 발표해 아키텍처 개선을 이어가고 GPU 부문에서는 올해 베가를, 내년에 나비를 출시할 예정입니다.

 

이것으로 마크 페이퍼마스터 CTO의 발표가 끝났습니다. 다음은 AMD의 3대 사업부* 대표(GM)들의 차례인데요. 세번째 연사로 그 중 수석 사업부격인 CG사업부 대표를 맡고 있는 짐 앤더슨 전무가 무대에 올랐습니다.

 

(* : 컴퓨팅 및 그래픽(CG) / 엔터프라이즈, 임베디드 및 세미커스텀(EESC) / 라데온 테크놀러지 그룹(RTG))

 


 

<AMD 파이낸셜 애널리스트 데이 2017 키노트 목록>

 

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4. 엔터프라이즈, 임베디드 및 세미커스텀 사업부 대표 포레스트 노로드

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