안녕하세요~
이번글에서는 CPU를 생산하고 있는 양대 산맥인 AMD와 Intel에 대해서 설명드릴까합니다.
그리고 최근 삼성과 관련된 기사들을 살펴보면서 CPU가 어떤 방향성으로 발전해나갈지도 살펴보도록 할게요!
<1.집적기술, Clock 성능을 높이다>
앞서 CPU의 clock속도가 CPU의 성능을 평가하는 중요지표가 될 수 있다고 말씀드렸죠?
그렇다면 CPU의 clock속도는 어떻게 높일 수 있을까요?
CPU의 Clock 속도를 증가시키려면 core수를 증가시켜야해요. 하지만 core수를 늘리면 발열문제가 생기겠죠?
하지만 반도체 공정을 향상시키면 위와같은 문제를 해결할 수 있어요. 반도체 공정을 향상 시킨다는 이야기는 집적기술이 향상된다는 것이고, 집적기술이 향상되면 발열이 줄어든다고해요 (이 부분은 트랜지스터와 관련된 내용이라고 하는데 자세히 알아보진 않을게요 ㅎㅎ).
아무튼 줄어든 발열만큼 core수를 증가시킬 수 있으니 clock 속도를 증가 시킬 수 있어요! 즉, 하나의 CPU에 얼마나 작은 nano 단위로 core들을 집적시킬 수 있느냐가 굉장히 중요한 이슈가 될 수 있어요.
<사진1>
<사진2>
<2.AMD와 Intel의 계획>
CPU를 제조하는 양대산맥은 AMD와 Intel이라 할 수 있어요.
Intel은 2015년까지 10nm 의 집적기술을 이용하여 CPU의 성능을 높인다고 했어요.
<사진3>
하지만 5년이 더 딜레이 된 후 10nm 집적기술을 이용한 CPU를 출시하게 됩니다. 2020년에 10nm 집적공정 기술을 적용하여 intel CPU를 만들어 냈고 추후 7nm 공정을 이용한 CPU 모델인 Ice Lake를 출시하겠다고 발표했어요 (모델에 대한 자세한 설명은 다음에 하도록 할게요!).
<사진4>
하지만 AMD CPU인 라이젠은 이미 7nm에 대한 직접공정기술을 마무리했고 상품을 출시했다고합니다.
<사진5>
그렇다면 7nm 공정인 AMD 라이젠을 사용하면 되는건가요???
답부터 말씀드리면 "아니에요!"
<3. 집적기술 이외에 중요한 요소들>
CPU의 성능을 평가할 때 집적기술 외에 또 다른 중요한 요소가 무엇이 있을까요?
1) CPU 아키텍처
아래그림은 Intel의 i5 8400 모델과 AMD의 R5 1600x 모델 모두 14nm 집적공정기술로 만들어진 CPU이지만 아래 성능(ex:FPS (Frame Per Second))에서 인텔의 i5 8400 CPU가 더 뛰어나다는걸 알 수 있어요.
<사진6>
아래는 인텔과 AMD의 CPU 아키텍처 구조에요. AMD는 core수를 늘리기에는 용이하지만 core와 memory간의 물리적인 latency가 증가하기 때문에 성능에 문제가 일어난다고 합니다.
<사진7>
지금처럼 봤들이 CPU의 성능을 판단하기 위해서는 굉장히 많은 요소들을 따져봐야 하는데요. 좀 더 자세한 내용을 알기 원하시는분은 아래 영상을 참고해주세요!
<4.인텔과 AMD의 결정적인 차이; 반도체 공장>
인텔과 AMD의 가장 큰 차이점은 자체 반도체 공장의 존재 여부입니다.
인텔은 CPU를 설계하고 이것을 만들어낼 공장이 있지만, AMD는 CPU를 설계만 할 뿐 설계된 도면을 바탕으로 CPU를 생산하는 회사는 TSMC라는 대만회사에요.
그럼 지금부터 설명할 내용들을 이해하기 위해서 몇 가지 용어들을 설명해보도록 할게요!
1)비메모리 반도체
- 우리나라에선 삼성이 메모리 시장을 독점하고 있기 때문에 "반도체=메모리"라는 인식이 강합니다. 반도체에는 CPU 같은 제품도 있는데 우리나라에선 CPU를 제작하는것이 생소하다 보니 메모리 이외의 CPU같은 제품들은 비메모리로 분류하고 있어요
2)시스템 반도체
- 삼성전자 내부에서는 CPU관련 제품을 언급할 때 비메모리 반도체라는 용어보다는 시스템 반도체라는 용어로 사용하고 있어요.
3)시스템 LSI(Large Scale Integration-대용량 집적회로)
- 시스템 LSI는 하나의 작은 칩에 수만개의 회로가 몰려 있다는 뜻인데 시스템 반도체라는 개념이 시스템 LSI를 포괄하고 있다고 생각하시면 됩니다.
4) Logic-Chip
- 논리적인 연산을 수행하는 반도체란 뜻이기 때문에 보통 CPU 관련 제품을 의미해요. 해외에서는 시스템 반도체라는 용어를 쓰진 않고 전부 Logic-Chip이라는 용어를 사용한다고 합니다. 실제 블룸버그와 같은 외신들이 자주 사용한다고 해요.
5)팹리스(Fabless: 공장이 없다는 뜻)
- AMD는 반도체 설계만 하고 있고 제조는 하지 않는다고 말씀드렸어요. 이렇게 반도체 제조공장이 없는 회사를 팹리스라고 부른답니다. 생산시설에 대한 투자대신 설계에 집중하는것이죠. 사실 애플도 팹리스로 분류된답니다.
6)파운드리(Foundry)
- 팹리스 회사의 설계도면을 바탕으로 관련제품을 생산하는 회사를 말합니다. 위에서 언급했듯이 AMD는 TSMC에 CPU 생산을 맡기기 때문에 TSMC를 파운드리 회사라고 합니다. (삼성이 이 분야에 도전장을 냈죠!)
<6.삼성 파운드리>
삼성은 TSMC가 독점하고 있는 파운드리 시장에 도전장을 냈습니다.
과연 삼성은 어떤 기술이 있기에 이러한 도전장을 냈을까요?
혹시 EUV라고 들어보셨나요? 2019년 일본이 수출규제로 제시했던 품목중에 포토레지스트가 EUV를 만드는데 중요한 요소라고 설명했던 뉴스를 보실 수 있으실거에요.
EUV란 반도체 집적공정기술으로 이해하시면 될 것 같아요. 앞서 10nm, 7nm 단위로 반도체를 집적시켜 만들 수 있다고 말씀드렸죠? 그런데 EUV 기술을 이용하면 7nm보다 더 작은 단위로 반도체를 집적시킬 수 있다고해요. 이러한 공정기술이 있다면 AMD, Intel 같은 회사가 계속해서 TSMC 회사만 이용할 순 없을거에요 (물론 현재는 두 회사 모두 EUV 기술이 있지만 2018년만해도 EUV기술은 삼성만이 갖고 있던 유일한 기술이었답니다)
인텔은 자체적으로 반도체 공장을 갖고 있음에도 불구하고 AMD에 비해 지속적으로 반도체공정에서 밀리는듯 한 모습을 보였는데요. 그랬기 때문일까요? 2019.11월 인텔은 회사창립 후 최초로 삼성에 CPU를 위탁생산을 맡기게 됩니다.
TSMC에 CPU 위탁을 맡겼던 AMD는 어떤 움직임을 보일까요? 2019.12월 AMD 수석 부사장인 Ruth Coter는 삼성에게 CPU 공정 생성 위탁을 맡길 계획은 없냐는 질문에 "시간이 지남에 따라 삼성, TSMC 등의 조합을 생각해 볼 순 있지만 아직까진 TSMC와 GF(또 다른 파운드리회사)로만 충분히 요구를 충족시키고 있습니다"라고 아리송하게 답변을 내놓았습니다.
과연 삼성은 TSMC를 제칠 수 있을까요?
그런데, "단순히 CPU 하나만 갖고 삼성이 저렇게 무모하게 뛰어 들었을까?" 라는 의문이 들게될거에요. 그래서 다음 글에서 삼성이 지금 왜 CPU관련 시스템 반도체 파운드리 분야에 목숨을 걸고 있는지 좀 더 설명해보도록 할게요!
[글 래퍼런스]
http://news.kmib.co.kr/article/view.asp?arcid=0924083749&code=11151400
https://www.youtube.com/watch?v=vjVvhlp90SE
[사진 래퍼런스]
사진1
사진2
https://www.youtube.com/watch?v=vjVvhlp90SE
사진3
https://dvdprime.com/g2/bbs/board.php?bo_table=pc_players&wr_id=122667
사진4
사진5
https://eteris.tistory.com/1740
사진6,7
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