[고든 정의 TECH+] 14nm는 이제 마지막…3세대 제온 스케일러블 프로세서를 출시한 인텔

CPU 업계의 거인인 인텔은 2007년 새로운 프로세서 개발 전략을 발표합니다. 매년 새로운 프로세서를 출시하되 한 번은 프로세서 아키텍처를 변경하고 한 번은 미세 공정을 변경하는 틱-톡 (Tick-tock) 모델이 그것입니다. 올해는 아키텍처를 새로 바꾸는 대신 미세 공정은 그대로 두고 다음 해에는 아키텍처를 그대로 사용하는 대신 미세 공정을 최신 공정으로 바꾼다는 것입니다.

이 원칙은 2014년에 22nm 공정 하스웰 (Haswell)과 14nm 공정 브로드웰 (Broadwell)이 등장하기 전까지 유지됐습니다. 본래 2013년에 22nm 공정 하스웰을 공개한 후 하스웰의 14nm 버전인 브로드웰을 2014년에 내놓아야 했지만, 14nm 공정 양산이 지연되면서 하스웰 리프레쉬(Refresh)라는 전에 없던 새로운 단계가 생겨났던 것입니다. 22nm 공정의 하스웰 리프레쉬는 단계적으로 14nm 공정 브로드웰 (5세대)과 스카이레이크 (6세대)로 교체됩니다.

반도체 제조 공정은 계속해서 미세해지고 있지만, 그럴수록 기술적 어려움이 점점 커지면서 팹(fab)을 건설 비용도 급격히 상승하고 있습니다. 이미 너무나 작은 미세 회로를 더 작게 만드는 일은 인텔 같은 반도체 공룡에게도 쉬운 일이 아니었기에 14nm 공정 진입이 늦은 것도 충분히 이해할 수 있는 일이었습니다.

하지만 그 후 쉽게 이해할 수 없는 일이 일어납니다. 인텔은 6세대 코어 프로세서인 스카이레이크부터 10세대인 코멧 레이크(Comet Lake)까지 아키텍처를 크게 변경하지 않고 코어 숫자만 늘려 신제품을 내놓았습니다. 14nm 공정 역시 14nm+, 14nm++ 처럼 새로운 이름을 붙여가면서 첨단 반도체 미세 공정답지 않게 6년이나 장수하고 있습니다.

참고로 2014년 브로드웰 첫 모델과 비슷한 시기에 나온 스마트폰이 애플 아이폰 6입니다. 삼성 갤럭시 S5 역시 같은 해에 나왔습니다. 그 때 사용된 스마트폰 AP와 지금 아이폰 11, 갤럭시 S20에 사용된 AP는 미세 공정과 성능 면에서 비교도 되지 않을 정도로 진보했습니다.

물론 인텔 CPU라고 진보가 없었던 것은 아니지만, 세월의 흐름을 생각하면 아쉬운 부분이 많은 게 사실입니다. 덕분에 인텔은 새로운 아키텍처와 미세 공정으로 무장한 AMD에게 시장 점유율을 일정 부분 내줄 수밖에 없었습니다.

그러나 인텔 역시 손 놓고 있는 것은 아닙니다. 작년에 인텔의 새 수장이 된 로버트 스완 CEO는 10nm 팹에 대해 공격적인 투자를 진행했고 올해부터 본격적으로 10nm 공정으로 이전할 예정입니다.

하지만 막대한 양의 프로세서를 공급하는 반도체 업계 1위 기업인 인텔이 모든 CPU를 한 번에 10nm 공정으로 이전할 순 없습니다. 따라서 올해에도 어쩔 수 없이 14nm 공정 신제품을 내놓아야 합니다. 그래서 등장한 14nm 공정 최신 프로세서가 지난 6월 18일 정식 출시한 3세대 제온 스케일러블 (Xeon Scalable) 프로세서인 쿠퍼 레이크 (Cooper Lake)입니다.

서버용 CPU인 제온 프로세서 가운데서 14nm 공정의 피날레를 장식할 쿠퍼 레이크는 최대 28 코어 CPU를 4개에서 8개 장착할 수 있는 제품군입니다. 만약 8소켓 제품이라면 총 224 코어를 서버 하나에서 돌릴 수 있는 것입니다. 소켓 당 4.5TB 메모리 장착이 가능하며 DDR4 3200 메모리 지원이 가능합니다.

하지만 인텔이 강조하는 신기술은 단연코 인공지능 관련 기술입니다. 미세 공정이나 아키텍처는 사실 크게 변하지 않았지만, bfloat16 (Brain Floating Point) 부동 소수점 형식 (floating-point format)을 지원해 딥 러닝 연산 능력을 두 배 가까이 높였습니다.

인텔이 밀고 있는 차세대 스토리지인 최신 옵테인 메모리 역시 쿠퍼 레이크의 성능을 끌어올릴 신기술입니다. 2세대 옵테인 메모리인 200 시리즈 옵테인 DCPMM은 DDR4 2666과 같은 속도로 작동하는 비휘발성 메모리로 128/256/512GB 용량으로 출시됩니다. 역시 소켓 당 4.5TB의 대용량 구현이 가능합니다.

현재 인텔 로드맵 (사진)에서 쿠퍼 레이크는 마지막 14nm 제온 스케일러블 CPU입니다. 올해 하반기에는 10nm 공정과 최신 서니 코브 아키텍처를 사용한 아이스 레이크 제온 CPU (1-2 소켓용)이 등장하고 내년에는 1-8소켓용의 차세대 제온 스케일러블 프로세서인 사파이어 래피즈 (Sapphire Rapids)가 출시될 예정입니다. 내년부터는 모든 제온 CPU를 10nm 공정으로 제조할 수 있어 올해처럼 10/14nm 공정 CPU를 혼용할 필요가 사라집니다.

하지만 AMD 역시 내년에는 5nm 공정으로 이전할 가능성이 높고 TSMC나 삼성 같은 다른 파운드리 업체 역시 경쟁적으로 미세 공정에 투자하고 있어 인텔이 순조롭게 10nm에 안착한다고 해도 안심할 순 없습니다. 이미 지연된 로드맵을 따라잡기 위해 7nm, 5nm 공정 이전에 박차를 가해야 할 시점입니다. 가까운 미래에 이에 대한 이야기도 나올 것으로 기대합니다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com