아난드테크, 마크 페이퍼마스터 AMD 부사장과 인터뷰 진행
AMD, 젠3 높은 전력대비 성능 실현…"성능 향상을 계속 제공할 것"
10→7→5nm, 미세공정일수록 성능 대비 전력 효율 좋아져

(사진=AMD 홈페이지 캡처)
(사진=AMD 홈페이지 캡처)

AMD가 최근 젠(Zen) 3 아키텍쳐 기반의 라이젠(Ryzen) 5000 시리즈 CPU(중앙처리장치)를 발표했다.

AMD는 새로운 CPU가 전작 대비 최대 26% 향상된 게이밍 성능과 19% 향상된 IPC를 달성했다고 강조했다.

AMD의 젠3 아키텍처는 전 세대인 젠2 아키텍처와 똑같은 TSMC의 7nm(나노미터) 공정을 통해 이뤄졌다. 

같은 공정이라면 당연히 성능이 높아졌을 때 전력효율이 증가할 수밖에 없다. 설계 개선만으로는 한계가 있다는 것이다. 이는 AMD의 고질적인 발열 문제와도 관련이 있다.

AMD 젠3 아키텍처 기반의 라이젠 5000 시리즈가 기존의 한계를 극복한 CPU라고 주장했다.

◇ AMD, 젠3 높은 전력대비 성능 실현…"성능 향상을 계속 제공할 것"

16일(현지시간) 미국 IT매체 아난드테크(AnandTech)는 마크 페이퍼마스터 AMD 최고기술책임자 겸 기술·엔지니어링 부사장과의 인터뷰를 가졌다.

마이크 페이퍼마스터 AMD 부사장(사진=AMD 유튜브 캡처)
마이크 페이퍼마스터 AMD 부사장(사진=AMD 유튜브 캡처)

마크 페이퍼마스터는 아난드테크와 인터뷰에서 "(우리는) 작년 중반에 출시한 젠2 대비 19% 이상의 ICP를 달성했다"며 "그래서 그것은 경이로운 성과"라고 말했다. 그는 "(수치화된 성능 외에) 고객에게 실제적인 성능 향상을 계속 제공할 것"이라고 덧붙였다.

상위 라인업 제품인 AMD 라이젠9 5950X는 16코어와 32스레드, 72MB의 캐시로, 전작 대비 최대 26% 향상된 게이밍 성능을 지원한다.

AMD는 젠3 아키텍처는 코어와 캐시 간 통신 가속화를 통해 지연 시간을 감소시키고, 코어당 L3 캐시의 수를 두 배로 늘리는 동시에 경쟁사 대비 최대 2.8배 높은 와트당 성능을 제공한다고 설명했다.

AMD는 젠3 라이젠 9 5900X와 인텔 코어 i9-10900K 제품을 비교 했다. 또한 젠2 라이젠 7 1800X 대비 2.4배 뛰어난 전력효율을 기록했다.

높은 성능에도 전력 효율이 좋다는 것이다.

페이퍼마스터 부사장은 "우리는 전력 관리에 집중했다"며 "칩에 있는 무수한 센서를 지속적으로 모니터링하면서 클럭과 전압을 더욱 세밀하게 관리할 수 있도록 공정을 개선했다"고 설명했다.

소비전력 대비 성능이 높은 CPU는 발열로 인한 성능 저하가 줄어든다. 미세공정 기술이 발달할수록 전력대비 성능이 좋아진다. 

단순 산술적으로 7nm 기반의 AMD CPU가 10nm 기반의 인텔 CPU보다 전력대비 성능이 높을 수밖에 없다. 다만 인텔은 미세공정 전환이 실패하는 중에도 특유의 노하우로 높은 전력대비 성능을 유지하고 있다.

페이퍼 마스터는 "(젠2와) 동일한 7nm며, 이는 PDK(프로세서 디자인 키트)가 동일하다는 뜻"이라며 "반도체 공정 특성상 공정을 다소 조정할 수도 있다. 수율 향상 등을 위해 당연히 이뤄지는 것"이라고 말했다. 

페이퍼마스터에 따르면, 엔지니어 팀이 로직과 물리적인 부분에서 고생해 젠3에서는 엄청난 구조 개선이 이뤄졌다. 이에 젠2와 동일한 TSMC의 7nm 공정에서도 전력 소비에는 젠2 수준을 유지했다.

AMD 7nm와 인텔 10nm는 어떤 차이가 있나?

반도체 업체들이 더 낮은 미세공정 기술을 찾는 것은 반도체 생산에서 그만큼 유리하기 때문이다. 

회로 선폭 크기를 작게 할수록 똑같은 크기의 웨이퍼에서 더 많은 반도체를 만들 수 있다. 생산성은 높아지고 가격은 저렴해진다.

무엇보다 비슷한 성능에도 전력 효율을 크게 향상할 수 있다. 이는 최근 고성능, 저전력의 반도체 시장 트렌드에 필수적인 요소다. 

같은 칩이라도 10nm보다는 7nm가, 7nm보다는 5nm 공정이 더욱 효율성이 크다.

(원본사진=셔터스톡)
(원본사진=셔터스톡)

현재 7nm 이하의 공정은 한국의 삼성전자와 대만의 TSMC만 생산할 수 있다. 이들 두 회사는 AMD나 엔비디아, 퀄컴, ARM 등 설계를 전문으로 하는 다른 반도체 회사의 제품을 위탁 생산하는 '파운드리'라고 한다.

인텔은 자사의 반도체를 직접 설계·생산한다. 인텔과 같은 업체를 IDM(종합반도체업체)라고 말한다. 삼성전자는 IDM이면서 파운드리를 병행하는 기업이다.

인텔은 직접 자사의 반도체를 생산하지만 지난 몇 년 간 14nm에서 10nm 전환에 실패했다. 최근 들어 10nm 공정 제품 양산을 시작했으며 7nm 공정 전환을 준비하고 있다. 

다만 지난 7월 실적발표회에서 밥 스완 인텔 CEO가 7nm 반도체 생산공정 팹 구축을 1년간 늦춘다고 밝혀, 인텔의 미세공정 전환이 쉽지만은 않은 상황인 것으로 나타났다.

밥 스완은 “일차적 문제는 수율(정상품 생산비율) 저하를 초래한 7nm 공정의 결함 모드”라며 “우리가 이 문제의 근원이며 근본적 장애물은 없다고 생각한다”고 밝혔다.

최근 업계는 인텔이 주요 CPU 제품군을 자체 생산뿐만 아니라 파운드리에 위탁 생산 맡길 가능성이 높은 것으로 보고 있다. AMD와 ARM 등 경쟁사들이 5nm로 진입하는 시점에 늦어지는 미세화 공정 전환에 매달릴 수만은 없는 상황이기 때문이다.

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