[2021년 12월 06일] - 시장에서 지적하는 12세대 코어 프로세서의 다양한 문제점 중 핵심은 소비전력이다. 최대 250W를 넘기는 열 설계 전력을 두고 인텔이 리밋을 풀어 성능을 올렸음을 지적한다. 진정 그러한 의도에서 설계한 것일까? 다행히도 인텔은 논란에 대한 해명에 나섰다. 전면에 나선 것은 12세대 인텔 코어 프로세서 전력 관리 수석 아키텍트 아리크 기혼(Arik Gihon)이다.
오늘날 마이크로칩의 설계 및 제작 과정은 물론 칩 자체를 이해하는 것 또한 매우 복잡하다. 반면, 마이크로칩 작동 원리는 매우 간단하다. 전기 신호가 마이크로칩에 입력되고, 칩 내부에서 어떤 일이 발생한 후, 전기 신호가 마이크로칩에서 출력된다. 이게 동작 원리다.
현재 인텔 이스라엘 설계 센터에서 근무하고 있는 아리크 기혼(Arik Gihon) 인텔 칩 수석 아키텍트는 이러한 입출력 전력 부문 전문가다. 아리크는 전력 관리는 빠르게 변화하는 사용자의 요구사항을 계속해서 최대한 효율적으로 처리하는 것을 의미한다고 주장한다. 여기에는 온도 유지, 배터리 사용시간 확보는 물론 사용자가 컴퓨터를 통해 처리하고자 하는 모든 작업의 지원까지 포함한다.
그 점에서 아리크는 전력 통제가 “기본적으로 CPU의 동작 방식을 정의하는 행위”라고 주장한다.
그렇기에 이 과정에서 CPU는 더욱 복잡한 상황에 직면한다. 컴퓨터 사용자의 업무를 빠르게 처리하기 위해 칩에 더욱 높은 전력을 제공할 수 있으나, 이 과정에서 높은 발열과 전력 과부하를 수반할 수 있으며, 뜻하지 않게 성능이 저하될 수 있다. 예를 들면, 무어의 법칙에 따라 칩의 내부 구성 요소의 크기가 작아질수록 면적 당 부품 수가 증가하게 되며, 이로 인해 열 관리가 어려워진다. 아리크는 더 낮은 전압이긴 하지만 손톱만 한 크기의 칩을 통해 흐르는 전류가 집 한 채보다 크다고 밝혔다.
최첨단 실리콘의 가격은 매우 비싼 관계로 1평방 밀리미터 당 프리미엄이 붙는다. 즉 면적이 곧 돈으로 직결하는 고부하 산업이 바로 프로세서 설계라는 거시. 그 점에서 칩 설계자가 된다는 것은 매우 멋진 일이라며 자신의 일에 자부심을 갖는 아리크.
12세대는 공정 기술, 아키텍처, 소프트웨어, 패키징, 메모리 등 다양한 부분이 이전 세대 대비 달라졌다. 그게 바로 주목할 ‘고성능 하이브리드’ 아키텍처다. 한 번에 여러 작업을 처리할 수 있도록 지원하는 작은 크기의 에피션트 코어(E-코어)와 지금까지 인텔이 생산했던 그 어떤 것보다 높은 코어당 성능을 제공하는 큰 크기의 퍼포먼스 코어(P-코어)로 구성된다.
아리크는 12세대 인텔 코어 프로세서의 하이브리드 설계는 대부분의 하이브리드 설계가 추구하는 효율성 극대화가 목적이 아니라, 오히려 성능 극대화를 위한 것이라고 지적한다. 예컨대 퍼포먼스 코어를 많이 추가할 경우 성능은 증가할 수 있으나 칩 자체 크기가 너무 커진다. 반대로 많은 수의 에피션트 코어는 멀티 스레드 애플리케이션 성능 상승을 의미한다.
그렇다면 두 성격의 코어를 동시에 늘리면 될까? "퍼포먼스 코어 팀이 멀티스레딩을 위한 코어 수 확장을 검토한 결과 싱글 스레드 성능을 높이는데 최선을 다하는 것이 더욱 이득임이 드러났다. 구현 가능한 면적에 제한이 따르기 때문이다"라고 말한다. 12세대에 구현된 에피션트 코어는 더욱 낮은 전력과 적은 면적을 차지하면서도 10세대 인텔 코어 프로세서에 탑재된 퍼포먼스 코어급 성능과 맞먹는다.
그렇게 복잡한 조율 끝내 가장 까다로운 작업을 위한 슈퍼 코어 세트와 많은 작업을 동시에 처리할 수 있는 더 작으면서도 빠른 코어 세트가 모두 포함된 단일 칩 12세대 코어 프로세서가 완성됐다.
물론 이러한 접근법이 오늘날에서야 매력적인 것처럼 들리지만, 한 때 엔지니어와 기술 관계자 사이에 논쟁을 불러일으켰다. "'하이브리드'가 스릴 넘치는 드라이브 경험은 조금 덜 제공하더라도 전기차의 불안감을 떨쳐내는 플라토닉 카를 떠올리게 한다면, 몇몇 팀도 그렇게 느꼈을 수 있다."다는 예시로 아리크는 에둘러 당시의 분위기를 표현했다.
시스템 온 칩(SoC)을 설계할 때 이에 대한 회의론을 극복하는 것 또한 과정의 일부다. "SoC 설계자들은 사물에 대한 넓은 시각을 가지고 전체적인 계획을 그릴 줄 알아야 한다. 또한, 그들은 사용자를 설득하고 설명하는 것을 좋아해야 한다"며, "만약 여러분에게 비전이 있다면, 때때로 여러분이 무언가를 설명한 후에야 여러분은 그것이 무엇을 하기를 원하는지 진정으로 이해시킬 수 있어야 한다"라고 말한다.
즉, 더 나은 성능을 위해 에피션트 코어를 추가해야 한다는 주장을 납득시키는 과정은 지루하면서도 시간이 걸리기 때문이다.
지금의 12세대 코어는 시작부터 누군가에게 설득을 끝낸 후에서야 본격적으로 설계가 진행됐다고. 하지만 이 과정에서 많은 장벽을 마주한다. 기술에 관한 부분이다. "세대가 지날 때마다 실리콘을 고도화는 과정에 이전에는 몰랐던 새로운 장애물을 넘어서야 한다. 시뮬레이션이 물리학을 충분히 반영하지 못하는 경우가 있어 우리에게는 상상력이 필요했다"라고 말했다.
분명한 것은 미래를 예측하는 것은 점점 어려워지고 있고, 누군가는 이의 한계를 넘어서야 한다. 마찬가지로 아리크의 고심도 연장선이다. 예컨대 팬데믹 이전엔 45분 동안 기차로 통근하며 많은 아이디어를 떠올렸다면, 이제는 매일 달리는 것으로 대체하고 있다. "이제 10km, 20km, 심지어 40km까지 달린다. 오래 달릴 땐 길게는 몇 시간이고 고민한다"며, 한정된 전력량에서 최대의 성능을 발휘하게 하는 수수께끼의 답을 찾고 있다. 지
By 김신강 에디터 Shinkang.kim@weeklypost.kr
김현동 에디터 Hyundong.Kim@weeklypost.kr
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