(출처: 인텔)
인텔이 내년 출시할 제온 프로세서인 사파이어 래피즈 (Sapphire Rapids)에 대한 세부적인 내용을 공개했습니다. 사파이어 래피즈는 구세대 아키텍처를 사용한 코퍼 레이크나 새로운 아키텍처를 사용했지만, 기존의 모노리틱 (monolithic, 한 개의 다이에 CPU를 모두 담는 것) 디자인을 완전히 벗어나 사실상 최근 등장했던 제온 CPU 가운데 가장 큰 변화를 보여주는 물건이라고 할 수 있습니다.
사파이어 래피즈의 구체적인 사양은 아직 공개되지 않았지만, 네 개의 타일을 사용한다는 사실은 이번에 밝혀졌습니다. 물론 CPU 사양에 따라 1, 2 타일 제품도 나올 수 있을 것으로 생각됩니다. 현재 최신 미세 공정을 통해 한 번에 제조하는 모노리틱 다이의 사이즈 한계는 대략 700-800㎟ 수준입니다. 사파이어 래피즈는 최대 400㎟ 크기의 다이 4개를 인텔의 고속 인터페이스인 EBIM로 연결해 최대 1600㎟ 급 CPU를 만들 수 있습니다. 따라서 AMD의 에픽 CPU만큼 많은 코어를 쉽게 내장할 수 있을 것으로 예상됩니다. 참고로 공정은 과거 10nm ESF이라고 부른 인텔 7 공정을 사용합니다.
사파이어 래피즈는 앨더 레이크와 마찬가지로 골든 코브 (Golden Cove) 코어를 사용하는데, 몇 가지 면에서 소비자용 제품과 차이가 있습니다. 가장 큰 차이는 AVX 512 지원입니다. 사파이어 래피즈에 탑재된 골든 코브 코어는 AVX 512를 지원하고 L2 캐쉬 역시 1.25MB 대신 2MB로 늘어나 코어 당 성능이 더 높을 것으로 예상됩니다. 골든 코브 코어는 사이프러스 코브 코어에 비해 늘어난 연산 방식으로 인해 19% 정도 IPC가 상승했습니다.
16B → 32B length decode
4-wide → 6-wide decode
5K → 12K branch targets
2.25K → 4K μop cache
5 → 6 wide allocation
10 → 12 execution ports
352 → 512-entry reorder buffer
따라서 사파이어 래피즈의 골든 코브 코어는 역대 최대 크기를 자랑할 것으로 보입니다. 여기에 인공지능 가속을 위한 Advanced Matrix Extensions (AMX), 주변 장치와의 연산을 가속하는 Accelerator Interface Architecture (AIA) 기능이 추가되어 성능을 더 높일 예정입니다. 이렇게 보면 사파이어 래피즈의 싱글 코어 성능은 에픽 프로세서를 능가할 가능성이 높아 보이는데, 실제 결과가 어떻게 될지 궁금합니다.
그 외에 사파이어 래피즈는 DDR5 및 PCIe 5.0 등 기존에 알려진 것 같은 고속 인터페이스와 메모리를 사용합니다. 하지만 특이한 점은 HBM 메모리를 탑재한 첫 서버 CPU라는 점입니다. 사파이어 래피즈는 각 타일 당 하나의 HBM2E 메모리를 탑재할 수 있습니다. 따라서 고속 데이터 처리가 필요한 연산에서 더 큰 힘을 발휘할 것으로 예상됩니다. 하지만 DDR5, HBM2E, 옵테인 메모리 등 다양한 메모리를 혼합해서 사용하게 되면 관리가 어려워지지 않을까 하는 생각도 듭니다. 과연 이 문제는 어떻게 해결할지도 궁금합니다.
사파이어 래피즈의 구체적인 성능, 코어 수, 클럭, 가격 등은 출시 시점에 정확히 공개될 것으로 보입니다. 2022년에 출시하는 사피이어 래피즈와 2023년 출시 계획인 메테오 레이크 모두 타일 구조를 사용하는데, CPU의 크기가 커지고 미세 공정 웨이퍼 가격 상승으로 인한 어쩔 수 없는 변화로 생각됩니다. 모바일 AP나 작은 CPU는 여전히 모노리틱 방식이 유리하겠지만, 좀 더 큰 프로세서의 경우 여러 개로 다이를 수직 혹은 수평으로 연결하는 2.5D/3D 패키징 방식이 미래에는 표준으로 자리잡을 것으로 생각됩니다.
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