[분석정보] AMD Zen코어를 채용 Summit Ridge를 첫 공개

AMD 사장 겸 CEO인 리사 수씨

 AMD는 경쟁하는 Intel이 IDF를 진행하고 있는 미국 샌프란시스코의 시내 호텔에서 "Road to Zen (Zen으로의 길)"이라는 제목의 기자 회견을 개최하고 차세대 코어 "Zen (젠)"을 채용한 하이엔드 데스크톱 PC용 CPU "Summit Ridge "프로덕션 데모를 처음으로 공개했다.

 Summit Ridge는 CPU 코어가 8 코어인 것은 이미 발표된 대로지만, SMT (Simultaneous Multi Threading, Intel의 HT 기술과 동일한 기능)에 대응하고, 8 코어 / 16 스레드 (물리 코어 8코어 / 논리적 코어 16 스레드) 인 것 등이 밝혀졌다.

 또한 지금까지 존재는 인정했지만, 코드네임 등이 불분명 했던 데이터 센터용 제품이 "Naples" 라는 이름의 SoC 인 것으로 밝혀졌다. Naples는 데스크탑 PC처럼 SMT에 대응하고, 물리 코어 32 코어 / 논리 코어 64 코어로 강력한 스펙을 채용했다.

 AMD의 사장 겸 CEO 인 리사 수씨는 "Naples는 우리가 데이터 센터 사업에 재 진입하는 제품이 된다"고 말하며, 데이터 센터용 CPU 시장에서 잃은 시장 점유율을 다시 Intel로 부터 되찾는다고 강하게 어필했다.

Zen의 길을 달리는 AMD. 수많은 성공했지만 최고의 순간은 아직 오지 않았다

강연에서는 Zen (일본어 禅 젠, 한국 한자 발음 선)에서 인용한 장식 등이 진행되었다

등단한 수씨는 지금까지의 AMD의 진화, 그리고 지금부터의 진화에 대해 설명했다.

 "AMD는 고성능 컴퓨팅 기업. 내가 CEO로 취임하고 나서도 변함없이 그것을 추진해 왔다. 현재 우리가 중요시 하는 PC, 콘솔에 제한하지 않고 모든 게이밍 환경용 제품, VR / AR 등의 몰입형 플랫폼, 여기에 더해 데이터 센터의 세가지다 "라고 말하며, 그러한 제품을 고객에게 제공해 가는 것으로, 다시 성장 기조로 올려가는 것이 AMD의 전략이라고 설명했다.

AMD는 고성능 컴퓨팅용 반도체를 개발하는 기업

 그 현상의 진화라는 의미에서 콘솔을 포함해서 게이밍용 제품을 소개. 수 씨는 Microsoft가 새로운 게이밍 콘솔로 "Xbox one S"를 발표한 것과 "Project Scorpio"라는 차세대 콘솔 게임기를 AMD 기반의 커스텀 SoC로 개발하고 있는 것과, 여기에 더해 소니의 PlayStation 4가 AMD의 커스텀 SoC인 것을 소개하고, 콘솔 게임 시장에서 AMD가 리더인 것을 어필했다.

Microsoft는 Xbox one S와 Project Scorpio을 E3에서 발표

또, 그 이외의 PC용 제품으로는, 프리미엄 PC 메이커로 알려진 Apple의 iMac과 MacBook Pro 시리즈 등에 AMD의 GPU가 사용되고 있는 것, 여기에 개발 코드 네임 Polaris (폴라리스)로 알려진 새로운 GPU를 Radeon RX 480 등으로 발표한 것을 소개.

 지난달 열린 SIGGRAPH에서는 Polaris 기반 비즈니스 / 웍스테이션용 GPU로서 Radeon Pro 시리즈를 발표했으며, COMPUTEX TAIPEI에서도 7세대 A 시리즈 APU로 Bristol Ridge (브리스톨 리지)를 발표한 것, 여기에 중국 THATIC과 조인트 벤처로 중국용 서버 SoC 개발을 진행하고 있는 것을 소개했다.

Bristol Ridge을 COMPUTEX TAIPEI에서 발표

 수씨는 "이런 다양한 대처에 의해 게이밍 그래픽의 점유율은 증가하고 있어, 기업 / 모바일 PC용 제품은 성장하고 있다. 또한 게이밍 콘솔용도 계속 성장하고 있어, 새로운 세미 커스텀 비지니스도 획득했다. 이런한 것도 있어, 2016년 2분기 Non-GAP의 영업 이익이 흑자로 복귀했다 "고 말해, AMD의 비즈니스가 회복 기조에 있다고 어필했다.

가장 좋은 때는 아직 오지 않았다는 수 CEO

 그 위에 "아직 가장 좋은 때는 오지 않았다. 앞으로 GPU에서는 VEGA라는 차세대 제품을 출시하고, 그리고 Zen를 탑재한 제품을 투입해 간다"고 새로운 GPU 코어와 새로운 CPU 코어의 투입에 의해 한층 성장이 될것 이라고 전망을 말했다.

수씨의 프리젠 테이션 자료

완전히 제로에서 설계한 Zen 코어. 40%의 IPC 개선으로 큰 성능 향상을 실현

그 수씨에 소개되어 다음으로 등단한 것이 AMD의 CTO 겸 수석 부사장인 마크 페이프마스터. AMD의 제품 개발을 리드하는 그로부터 Zen의 기술적인 자세한 내용이 설명 되었다.

AMD의 CTO 겸 수석 부사장인 마크 페이프마스터씨

 예전에는 AMD의 코드네임이라 하는 것은 제품마다 붙어있는 것이 많았다. 그러나 몇 년 전부터 아키텍처의 설명을 하는 코드네임과 제품의 코드네임으로 분리해서 붙이게 되었다. GPU로 말하면 Polaris나 VEGA는 GPU 아키텍처 전체 코드네임이 되고, CPU로 말하면 Zen은 CPU 아키텍처 전체의 개발 코드네임으로서, 그것을 탑재한 구체적인 제품이 데스크톱 PC 용이면 Summit Ridge가 된다. 따라서, 향후 Zen 아키텍처를 탑재한 제품으로는 Summit Ridge 이외도 등장하게 된다.

 페이프마스터씨는 AMD의 x86의 역사를 되돌아 보며 "AMD는 x86 시장에서 다수의 혁신을 실현해 왔다. 최초의 1GHz에 도달한 제품, 최초의 (네이티브) 듀얼 코어 / (네이티브) 쿼드 코어 x86 프로세서, 최초의 64bit 프로세서, 최초의 APU 등 다수를 세상 속으로 송출했다. 이번 Zen도 그러한 연장선상으로서, 제로부터 개발 설계를 진행, 완전히 새로운 마이크로 아키텍처를 채용했다"고 말하며, Zen도 혁신적인 제품이 될 것이라고 어필했다. (x86에서 구조와 관계없이 듀얼,쿼드는 인텔이 먼저 출시)

AMD가 과거에 실현해 온, 혁신적인 x86 프로세서

 페이프마스터씨는 Zen의 특징으로 "높은 성능", "높은 처리량", "고효율"의 3가지를 들면서, 구체적인 내용을 소개했다. 이 가운데 페이프마스터씨가 자주 사용한 키워드가 AMD의 이전 세대의 CPU 아키텍처인 Excavator (엑스케베이터) 코어와 비교하여 "40%의 IPC 향상" 이라는 말이다.

Excavator (엑스케베이터) 코어에 비해 40%의 IPC 향상

 IPC (Instructions Per Clock)라는 숫자는, CPU의 업계에서 쓰이는 성능 비교 지표의 하나로, 1 클럭 사이클 사이에 실행 가능한 명령의 수를 나타낸다. 1 클럭 사이클이라는 것은 초로 고치면 나노 초 정도의 매우 짧은 시간이지만, 그 시간 내에 실행 가능한 명령 수가 많으면 많은만큼, CPU는 더 효율 좋게 명령을 실행 할 수 있다. 즉 성능이 향상된다.

 IPC는 예를 들면 Intel CPU의 경우, 세대간에 몇 %정도 밖에 변하지 않는 것이 일반적이다. 그만큼 IPC를 올린다는 것은 어려운 것이지만, 이번 AMD는 Zen 아키텍처를 이전 세대로 부터의 진화판으로서가 아닌, 제로부터 설계하는 것으로 IPC를 40% 향상시키는 것에 성공했다. AMD는 그런 의미를 담아 말하고 있는 것이다. (아래 링크 글을 참고하면 지금까지의 상황이 왜 이렇게 되었나를 사실로 이해 가능.)

 페이프마스터씨는 자세한 내용은 다음주 미국에서 열리는 HotChips에서 밝힌다고 예고하면서 아래와 같은 특징을 소개했다.

(1) 명령 실행 엔진의 개량
(2) 캐시 부분의 개선에 의해, 광대역에 저 지연의 캐시 구조
(3) SMT 대응

(4) 14nm FinFET 공정을 채용한 것으로 전력 효율 개선

 명령 실행 유닛 부분의 개선에는 분기 예측 유닛의 확장, 보다 효과적인 명령 실행을 위해 Micro-Ops 캐시를 마련한 것, 명령 스케줄러 윈도우가 1.75배가 된 것, 실행 유닛과 실행 폭이 1.5배가 된 것 등의 강화가 도모되어, 실행 유닛 내부에서 명령을 실행할 때 병렬도가 높아져, 단일 스레드 때의 성능이 대폭 향상 되었다.

내장 실행 유닛의 개선

캐시 부분은, 64KB의 명령 캐시 + 32KB 데이터 캐시로 된 L1 캐시, 512KB의 L2 캐시를 코어 당 갖추고 있으며, 각 코어가 공유하는 8MB의 L3 캐시를 구현했다. 이전 세대와 비교하면 L1 캐시의 지연이 크게 개선된 이외에, 각 코어의 캐시 대역폭이 5배로 늘어났다. 이로 인해 처리량이 큰 개선이 보인다.

캐시 구조의 일신에 의해 처리량이 향상

 또 페이프마스터씨는 Zen은 SMT를 구현하고 있으며, 물리 코어 하나에 대해서 두개의 논리 코어를 가지는 것이 가능하여, CPU 내부에서의 자원 활용도를 높이는 것이 가능하다고 설명했다. 그는 그렇게 말하지 않았지만, 기본적으로는 Intel이 회사 제품에 채용하고 있는 HT (Hyper Threading 하이퍼 스레딩) 기술과 동등 기능이라고 말할 수 있다. 따라서 Zen은 예를 들면 8코어 제품의 경우에는 OS에서 보면 16 코어가 논리적으로 있는 것 처럼 보인다.

SMT에 대응하고 물리 코어의 배의 논리 코어를 가진다

 Zen 제조 공정은 14nm FinFET에 근거한다. 이것에 의해 28nm 공정을 이용했던 기존 제품에 비교하면, 같은 소비전력이라면 성능을 향상시킬 수 있게 되며, 동일한 성능으로는  반대로 소비 전력을 줄이는 것이 가능하다.

 그 외에도 더 활발한 클럭 게이팅 (CPU 내부의 필요없는 부분에 클럭 공급을 중지해서 전력을 절감하는 기능), L1 캐시의 라이트 백 기능, 보다 큰 단위로도 마이크로 명령의 실행이 가능한 것 등을 설명하고, Zen이 전력 효율이 높은 CPU 아키텍처가 되었다고 한다.

 또한 그는 14nm FinFET이 어느 파운드리의 공정인지는 밝히지 않았지만, 회견 종료 후의 질문 답변 속에서 수 CEO가 "GLOBALFOUNDRIES"라고 말해, 제조업체가 밝혀졌다.

14nm FinFET 공정 채택

전력 효율 개선을 실현한 하드웨어 설계

 이러한 결과에 의해 페이프마스터씨는 Zen이 Excavator 코어에 비해서 IPC가 40% 향상되었다고 설명. 동시에 "향후 예정되어 있는 'Zen+'라는 제품에서는 한층 IPC를 향상시킨다"고 말해, 한층 더 내부 개량을 더해서, IPC를 향상시킬 여지가 있는 것을 보여 주었다.

Zen+ 에서는 항층 더 IPC의 개선이 실현된다

페이프마스터씨의 프리젠테이션 자료

Naples로 재차 x86 서버 시장에 재진입 하는 AMD, Intel 제품에 대항 가능한 강력한 제품이라고 자신감을 보임

 페이프마스터씨의 설명 후, 재차 수씨가 등단하여 "파워 포인트 정도의 설명뿐이 아니라, 실제로 제품을 보여주고 싶다"고 말하며, AMD 부사장 겸 월드 와이드 마케팅 부장 존 테일러 씨와 Zen를 채용한 제품의 데모를 진행했다.

비디오에서 Zen의 개발 과정을 소개

AMD 사장 겸 CEO인 리사 수씨 (왼쪽)와 AMD 부사장 겸 월드 와이드 마케팅 부장 존 테일러씨 (오른쪽)

  수씨는 Zen을 채용한 최초의 제품으로 Summit Ridge 설명을 했다. Summit Ridge는 AMD가 하이엔드 데스크톱 PC용으로 계획하고 있는 제품으로, 수씨에 의하면 아래와 같은 사양이라고 한다.

8 코어 / 16 스레드

AM4 소켓 (DDR4 / PCI Express Gen 3.1 / 차세대 IO 지원)

Summit Ridge 설명

 수씨와 테일러 씨는 Radeon R9 Nano를 탑재한 Summit Ridge의 개발중 시스템을 공개하고, 3D 게임을 원활하게 움직이는 모습을 소개한 외에, Intel의 Broadwell-E 8 코어 / 16 스레드의 제품 (Core i7, 공표는 하지 않았지만 사양으로 생각해서 Core i7-6900K / 3.2GHz라고 생각된다)과 비교를 소개하고, 3GHz의 Summit Ridge와 Blender 3D로 CPU로 렌더링을 하면, 거의 변하지 않는 성능을 발휘되는 모습을 보였다.

데모의 모습 왼쪽이 Zen으로, 오른쪽이 바로 IntelBroadwell-E

거의 동일한 성능을 실현했다

데모에 사용된 시스템, 마더보드는 개발 중인 보드

기자 회견 종료 후 데모 구역에서 공개된 Summit Ridge 시스템

  다음으로 수씨가 공개한 서버 용 SoC. AMD는 지금까지 Zen 기반 서버 제품은 존재야말로 인정하고 있었지만, 구체적으로 어떤 제품이 있는지는 밝히지 않았다.

 수씨는 서버용 Zen을 탑재한 SoC의 개발 코드 네임이 Naples이며, 하나의 SoC 당 32 코어 / 64 스레드 있다고 밝히며, 두 SoC를 탑재한 개발 중인 보드와 함께 공개했다. 또한 이번에는 구체적인 코드 네임의 공개나 데모는 진행하지 않았지만, 데스크톱 PC용, 서버용에 더해서, Zen을 채용한 노트북 PC용 APU, 여기에 더해 임베디드용 등도 계획되어 있다고 설명했다.

Naples의 설명

무대 위에서 Naples의 메인 보드를 소개, 두 개의 SoC가 탑재되어 있었다

기자 회견 후 데모 구역에서 공개된 Naples 마더보드

 Summit Ridge는 올해 (2016년)의 후반부터 OEM 메이커로 출하가 시작되고, Naples은 2017년 2분기에 출하가 예정되어 있다. 이번은 개발 코드네임은 밝혀지지 않은 노트북 PC용 APU는 2017년 후반에 투입이 계획되고 있는 것 같다

향후 APU 버전 Zen도 계획되어 있으며, 2017년 후반에 투입 예정

 수씨는 "과거 6개월 가까이 AMD는 아주 좋은 일을 해 왔다고 자부한다. 그러나 아직 가장 좋은 때는 오지 않았다. 다음 12개월은 AMD에 있어서 매우 흥분해야 할 때가 된다. 특히 서버용 제품으로, 우리는 서버 시장에 재진입 한다. 서버 시장에서 중대한 것은 제품을 투입하는가가 아닌, 고객이 원하는 제품을 다음 5년을 향해 투입 가능한가다"라고 말하며, Naples에 의해서 현재 Intel의 독점 시장처럼 된 감이 있는 x86 서버 시장에 재차 본격적으로 대처, Naples는 Intel의 서버용 제품에 충분히 대항 가능한 강력한 제품이라고 어필했다.

수씨와 테일러씨의 프리젠테이션 자료

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