[닥터몰라의 IT이야기]인텔 제온 전 라인업 스카이레이크-SP 적용 의미

인텔 제온D-2100 프로세서. 인텔 제공

[IT벤치마크팀 닥터몰라] 이번 주 인텔은 저전력 서버용 프로세서 ‘제온-D’ 시리즈를 발표하며, 종전의 브로드웰-DE 아키텍처를 벗어나 새로운 스카이레이크-SP 아키텍처의 이식을 소개했습니다. 이미 고가의 서버 시장에는 작년부터 도입되기 시작한 스카이레이크-SP 아키텍처가 이로써 인텔의 서버 시장 전 라인업에 적용되었다는 의미가 있습니다.

인텔은 2010-2011년경부터 ‘링 구조’ 를 도입해 코어 수 증가에 따른 복잡도를 완화해온 바 있습니다. 이전까지의 설계에서 최대 8코어로 확장되는 데 그친 것과 대조적으로, 링 구조를 채택한 최초의 프로세서인 제온 7000 시리즈는 10코어의 장벽을 깨기도 했지요. 그러나 링 구조에도 문제가 없는 건 아니어서, 가장 큰 제약은 프로세서 내의 모든 구성 유닛이 한붓그리기로 폐곡선을 그리게끔 배치되어야 한다는 점이었습니다.

이 제약은 초기에는 노출되지 않았으나, 코어 수가 15개까지 증가한 제온 V2 시리즈에 접어들며 문제가 되기 시작합니다. 통상적인 설계방식을 따르자면 최대 8행까지 코어가 2열 종대로 배치되어야 하는데, 이에 따라 한 코어가 가장 먼 코어를 액세스하는 데 소요되는 레이턴시와 가장 가까운 코어를 액세스하는 데 소요되는 레이턴시가 큰 편차를 보이게 된 것이죠. 즉, 링 구조의 약점은 코어의 위치에 따른 레이턴시 편차에 있었습니다.

이를 줄이기 위해 제온 V2 시리즈부터 인텔은 링 도메인을 분리하기 시작했고, 최초로 완전히 분리된 두 링 도메인 구조는 다음 세대인 제온 V3에서 선을 보이게 됩니다. 링 도메인이 분리되며, 쿼드채널 메모리를 지원하는 제온 프로세서가 내부적으로는 ‘각각 듀얼채널을 지원하는 두 개의 느슨하게 연결된 프로세서’ 화를 꾀하게 되었습니다.

하지만 재차 그 다음 세대인 제온 V4에 즈음하여, 코어 수가 24개까지 증가하게 되며 다시 하나의 링 도메인에 할당되는 코어 수가 임계점 근처에 도달하게 됩니다. 이때까지는 인텔이 출시한 어떤 프로세서도 하나의 링 도메인이 10개를 넘는 코어를 관할한 적이 없었지만, 제온 V4의 최상위 모델은 12개씩을 관리해야 했던 것입니다.

그 뒤를 잇는 제품은 통상적인 작명 규칙을 떠나 제온-SP라는 다소 복잡한 이름을 갖게 되었습니다. 익숙할법도 한 제온 V5를 벗어던진 만큼 인텔은 이 제품을 설계하며 과거와 단절되는 여러 특징들을 도입했는데, 특히 최상위 제품이 무려 28코어를 탑재한다는 소식이 전해졌을 때 어떤 다이 구조를 갖게 될지는 대단한 관심사였습니다.

일반 데스크탑 시장에 먼저 소개된 바 있는 스카이레이크는 코어의 삼면을 둘러싸는 구조로 L3 캐시가 배열되어 있는 반면, 스카이레이크-SP는 코어의 한 면에 일렬로 배열되었다는 차이가 있습니다. 또한 L2 캐시 역시 크게 늘어난 만큼 배열이 다소 바뀌었지만, 전체 면적비율은 용량과 거의 정비례하는 것으로 보입니다.

시각을 조금 거시적으로 돌려 보겠습니다. 그렇다면 스카이레이크-SP는 3개의 링 도메인으로 구성되는 것일까요? 결론부터 말하자면 “아니다” 입니다. 인텔은 모든 코어와 프로세서 컴포넌트를 그물망과 같은 형태로 연결하는 ‘메시 구조’ 를 도입했다고 밝혔습니다. 앞서 인텔은 제온 파이에서 같은 구조를 바탕으로 이미 72코어까지 확장해 본 전력이 있으니, 마찬가지로 앞으로의 제온 역시 그 정도에 이르기까지는 설계 걱정을 한시름 놓은 것으로 보입니다.

여러 가지 측면에서 스카이레이크-SP는 기념비적인 작품입니다. 인텔과 AMD가 채택하고 있는 각자의 14nm 핀펫 공정에는 그 자체로 상당한 차이가 있어 일대일 비교는 불가능하지만, 아주 러프하게 둘의 수율을 비교하면 28코어 스카이레이크-SP는 4개의 8코어 제플린 다이로 구성되는 32코어 EPYC보다 80% 더 비싼 생산단가를 가질 것으로 추정됩니다. 또한 18코어 스카이레이크-SP는 2개의 8코어 제플린 다이로 구성되는 16코어 라이젠 스레드리퍼보다 정확히 2배 비싼 생산단가를 가질 것으로 추정됩니다. 인텔과 AMD의 근본적인 전략 차이를 엿볼 수 있는 대목입니다.