서버 시장에도 오픈소스 CPU 바람불까?…로드맵에 256 코어 프로세서를 올린 SiFive [고든 정의 TECH+]

현재 CPU 아키텍처의 대세는 서버, 데스크톱 PC, 노트북 등에 주로 사용되는 x86 아키텍처와 스마트폰, 태블릿, 임베디드 기기, 사물 인터넷 (IoT) 등에 주로 사용되는 Arm 아키텍처로 나눌 수 있습니다. 과거 이외에도 MIPS 같은 RISC 계열 아키텍처가 상당한 비중을 차지한 적도 있으나 x86과 Arm의 급격한 확산으로 이제는 비중이 크지 않습니다.

그런데 이런 프로세서 시장에 도전장을 내민 오픈 소스 아키텍처가 존재합니다. 2010년 미국의 UC 버클리에서 개발한 무료 오픈 소스 RISC 아키텍처인 RISC-V가 바로 그 주인공입니다. 인텔과 AMD 외에는 사용할 수 없는 x86 아키텍처나 라이선스 비용을 지불해야 하는 Arm 아키텍처와 비교할 때 RISC-V는 비용 없이 원하는 프로세서를 개발할 수 있어 점점 사용 범위가 넓어지고 있습니다.

현재 RISC-V의 가장 흔한 응용 사례는 컨트롤러나 임베디드 프로세서입니다. 예를 들어 하드디스크나 SSD의 컨트롤러나 Wi-Fi나 블루투스 같이 특수 목적으로 사용되는 저전력칩 등이 있습니다. RISC-V는 비슷한 성능의 Arm 칩보다 면적이 최대 50%나 작고 전력 소모도 비슷한 정도로 줄일 수 있습니다. 따라서 높은 성능은 필요하지 않은데, 가격과 전력 소모를 낮춰야 하는 분야에서 호응을 얻고 있습니다.

하지만 성능을 높여 모바일 기기나 PC, 서버에도 RISC-V를 사용하려는 시도가 이어지고 있습니다. RISC-V 진영의 대표주자라고 할 수 있는 SiFive는 최근 새로운 로드맵을 통해 256코어 RISC-V 프로세서인 P870-D의 존재를 공개했습니다. P870-D는 32코어 P870 프로세서 기반으로 32코어 클러스터 8개를 RAS 시스템과 AMBA CHI 브릿지로 연결해 256코어를 구현한 고성능 프로세서입니다. 물론 프로세서 하나의 성능은 높지 않을 것으로 생각되나 면적이 작아 비용을 크게 절감할 수 있고 전력 소모도 매우 적을 것으로 생각됩니다.

참고로 또 다른 RISC-V 기반 고성능 프로세서 개발사인 SiPearl이 개발하는 오카미 프로세서의 경우 이보다 더 많은 432개의 코어를 집적하는 것을 목표로 하고 있습니다. SiPearl은 프랑스 스타트업으로 취리히의 스위스 연방 공과대학과 이탈리아 볼로냐 대학의 연구팀이 협력하고 유럽 우주국의 지원을 받아 개발이 진행되고 있습니다. 오카미 프로세서는 216코어 칩렛을 두 개 연결하는 구조로 개발되는데, 글로벌 파운드리의 12LPP 같은 구형 공정을 이용해도 칩 면적이 73㎟ 정도에 불과한 것으로 알려져 있습니다.



P870-D의 세부 스펙이나 제조 공정은 공개되지 않았지만, 오카미의 사례를 생각하면 저렴한 구형 공정을 이용해도 칩 크기가 크지 않을 것으로 생각되며 전력 소모도 적을 것으로 생각됩니다. 다만 그만큼 성능은 높지 않기 때문에 현재 인텔과 AMD 양대 x86 제조사가 혈투를 볼이고 있는 서버 시장에 정면 도전하지는 않을 것으로 보입니다.

P870-D나 다른 고성능 RISC-V 제조사가 노리는 시장은 저전력 저비용 서버 시장입니다. 특히 SiFive는 저전력 데이터센터, 클라우드, 엣지 서버, 네트워크 프로세서가 목표라고 공개했습니다. P870-D는 내년 출시를 목표로 하고 있습니다. 과거 Arm도 1980년대에 아주 작고 저렴하면서 전력 소모도 적은 RISC 프로세서로 시작했습니다. 성능으로 정면 승부하면 x86 프로세와 경쟁이 되지 않는다고 보고 다른 쪽으로 시장을 파고든 것입니다. 그리고 이 승부는 결국 성공했습니다.

그리고 이제 Arm의 위치가 견고해진 상황에서 RISC-V가 다시 과거 Arm처럼 프로세서 시장에 도전장을 내밀고 있습니다. 아직은 주로 임베디드 시장에서 경쟁하고 있지만, 성능이 향상되면 과거 Arm처럼 더 많은 분야로 영역을 높일 가능성이 있습니다. 수백 개 이상의 코어를 집적한 고성능 RISC-V 프로세서가 그 물꼬를 틀 수 있을지 주목됩니다.

고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com