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출처 http://drmola.com/review/51279

고독한 스타를 관음하다 : GP102 파헤치기

 

 

스포트라이트가 채 잦아들기도 전 쏟아지는 내외의 의뭉스러운 시선을 견뎌야 하는 것. 스타의 숙명이다. 3일 전 세상을 놀래키며 화려하게 데뷔한 엔비디아의 새 그래픽카드, 타이탄 X보다 이 기준에서 더 '스타스러운' 제품은 당분간은 없을 것 같다. 의심의 여지 없이 왕좌를 굳건히 지키고 있는 지포스 GTX 1080, 그보다 모든 면에서 '최소한' 50%씩 상향된 제원을 갖춘 타이탄 X가 게이밍 그래픽카드계 먹이사슬의 정점에 있지 않다면 오히려 이상할 일이다. 그럼에도 타이탄 X를 바라보는 시선은 어쩐지 말끔하지 못하다. 바로 이 제품이 품은 GP102 GPU 때문이다.

 

엔비디아는 타이탄 X의 공개로부터 정확히 3일이 지난 오늘 오전 10시(한국시간 기준), 컨퍼런스 콜을 통해 하드웨어 전문가들로부터 제기되었던 몇 가지 주요 쟁점에 관한 답변을 제시했다. 결론부터 말하자면 GP102는 GP100 그 자신, 혹은 이름만 바꾼 GP100과는 거리가 멀어도 한참 멀다. 완전히 별개의 로직으로 설계된, 연산유닛 구성비가 다르고 메모리 인터페이스도 다르며 심지어 면적마저 다른, 독자적인 무엇이었다. 자세한 수치를 나열하기에 앞서 정확히 한달하고도 하루 전 쓰여졌던 칼럼 일부를 상기해보도록 하자.

 

"제조공정이 개선되며 가장 큰 걸림돌이 해결된 지금, 엔비디아는 아니나다를까 배정밀도 연산유닛을 대거 보강한 GP100을 첫 타자로 내보냈다. 여기서 중요한 것은 칩의 크기인데, GK110이 580mm2, GM200이 600mm2였으며 GP100이 610mm2로 앞의 둘은 그렇다치더라도 GP100은 공정이 바뀌었음에도 여전히 비슷한 크기대에 머물러 있어 의문을 자아낸다. 다시 말해 '더 집적할 여력'이 있음에도 칩의 크기를 늘릴 수 없는, 생산상의 크리티컬 포인트(예컨대 600mm2를 넘어서는 순간 수율이 급격히 떨어진다든지)가 있다는 의미이리라.


바꿔 말해, 이 같은 '한계 크기'의 칩을 지금까지처럼 GM200이 담당하던 시장에 그대로 투입하는 것으로는 도저히 수지타산을 맞출 수 없음을 의미하기도 한다. 반도체의 생산단가는 칩의 면적에 비례하고 최신 제조공정일수록 비싸다는 것을 생각하면 현 수준의 이익률을 현상유지만 하기 위해서라도 칩의 면적이 최신 제조공정으로 이행하며 비싸진 '공정 단가'를 상쇄할 만큼 작아져야 한다. (특히 핀펫 공정은 일반 판형 공정보다 비싸기로 유명하다.) 순수한 ROI(투입 대비 산출) 측면에서만 바라보면 GP100은 애초 GM200의 대체재가 될 수 없었다.
 
GP100이 두 세대를 건너 GK110의(정확히는 듀얼 GK110 : 타이탄 Z, 테슬라 K80) 진정한 후계자로써 배정밀도 연산성능이 중시되는 정통 HPC 시장을 겨냥하고 나왔다면, GP104는 GM204의 후속작임이 너무도 명백하다. 여기서는 다이 면적이 398mm2에서 314mm2로 줄어들어 순조로운 세대교체가 가능하다. 심지어 가격은 더 올라 ROI 측면에서 이보다 더 좋을 순 없다! 그렇다면 GM200이 맡고 있던 '게임용 최상위' 포지션이 공백으로 남는데, 이를 위해 'GP100에서 배정밀도 연산유닛만을 제거한 네이티브 설계 버전'의 칩을 투입하는 것은 적어도 논리적으로 아무 하자가 없다. 설계 단계에서 비용이 증가하는 문제가 있지만 당면 과제를 해소하기 위한 투자쯤으로 충분한 명분이 있고, 무엇보다 최근 2년 동안도 빅 뷰티인 GK110과 GM200을 공동 생산해 왔기에 이제 와서 라인 비용이 늘어날 이유도 없다. 구 GK110 라인이 GP100을, GM200 라인이 GP100에서 배정밀도 연산유닛이 제거된 버전을 생산하게 하면 그만이다."

 

"지금까지 살펴본 모든 정보를 종합하면 -심지어 그 첫번째 단추는 엔비디아 자신이 제공했던 것이다!- 도달하는 결론은 GM200의 맞후임으로 엔비디아가 개발 중인 제3의 GPU가 분명 실재한다는 것이다. 전체 연산유닛 총 수의 4분의 1에 육박하는, 로직 자체의 복잡도를 생각하면 차지하는 면적은 그 이상일 가능성이 높은 배정밀도 연산유닛을 제거하는 것만으로 엔비디아는 GP100이 한 발짝도 다가가지 못했던 '스윗 스팟'을 GP102을 통해 달성할 수 있을 것이다. (GP100은 제조공정이 미세화되었음에도 배정밀도 연산유닛을 대거 확충한 탓에 '한계 크기'에서 조금도 축소되지 못했었다.)"

 

- 이상 <GP102를 둘러싼 진실 혹은 오해 : 차기 왕의 묘연한 행방> 中, http://drmola.com/review/50066

 

엔비디아에 따르면 GP102의 FP32 연산성능에 대한 FP64 및 FP16 연산성능 비율은 GP104의 그것과 동일한 1/32 수준이며, 이는 FP32 연산성능의 1/2에 달하는 FP64 연산성능을 뽐냈던 GP100보다 훨씬 줄어든 것이다. 그간 지포스에서는 찾아볼 수 없던 INT8 형식의 연산을 지원한다는 점을 제외한다면 본질적으로 GP102는 규모를 키운 GP104와 다르지 않다. 게다가 GP102의 면적은 471mm2로 GP100의 77% 수준에 불과한데, 둘 모두 풀 칩 레벨에서는 3840개의 쿠다코어를 갖고 있다고 가정하면 면적 대비 쿠다코어 개수 비율이 비약적으로 향상된 것이다. 이 모든 것을 가능케 하는 마법이 무엇인지 상상하기보다는, 게이밍 성능에 관여하지 않는 FP64 / FP16 유닛을 대폭 삭감하고 FP32 유닛(쿠다코어) 위주로 칩을 재설계했다고 보는 편이 더 상식적인 접근일 것이다. 또한 이러한 재설계를 통해, 엔비디아는 위의 칼럼에서 지적했던 '스윗 스팟'에 비로소 접근할 수 있게 된 것이다. '그래픽카드'로서 GP100이 등장할 수 없던, 그리고 GP102이 등장하게 된 이유다.

 

 

이외에도 GP100이 갖췄던 특징들 중 GP102에서 제거된 것이 몇 가지 더 있으니, NVLink 인터페이스의 삭제와 레지스터 파일(일종의 저층위 캐시 역할을 수행하는) 용량의 대폭적인 삭감이 그것이다. 테슬라 P100의 레지스터 파일은 14336KB이었는데 타이탄 X의 레지스터 파일은 7168KB로 후자가 정확히 절반이며, 지포스 GTX 1080가 5120KB의 레지스터 파일을 갖는다는 사실과 앞의 둘을 대조해 보면 GP102와 GP104의 쿠다코어당 레지스터 파일 용량은 동일한 반면 GP100은 이 둘보다 두배 더 많다.

 

앞서 언급한 차이점들은 공통적으로 통상적인 '그래픽 성능'과는 큰 연관이 없으나 HPC에의 응용에 결정적인 차이를 가져온다는 특징이 있다. 한 마디로, GP100이 그래픽카드가 될 수 없었듯, GP102는 HPC용 카드가 될 수 없으며 이것이야말로 엔비디아가 이번 세대 들어 다분히 의도한 역할 분담인 것이다. 이중의 개발비용이 들었을지언정 엔비디아는 과거보다 훨씬 저렴한 가격에 최상위 '그래픽카드'를 생산할 수 있게 되었고(그러면서도 권장 소비자가는 20% 올렸으니 수익률이 그만큼 높아질 것은 명약관화하다), 거꾸로 그래픽카드 시장의 수급과 상관없이 안정적으로 HPC 칩셋을 제조하는 것도 가능해졌다. 이것이야말로 꿩 먹고 알 먹고가 아닌가.

 

마지막으로 컨퍼런스 콜을 통해 엔비디아가 부연하고자 한 것은, 이 역시 많은 하드웨어 전문가들이 궁금해해 마지않았던 주제인데, '타이탄' 브랜드와 '지포스' 브랜드의 상호관계에 관한 것이었다. 현재 엔비디아가 직영하는 "지포스 포럼" (geforce.com) 의 한 섹션에서 타이탄 X를 다루고 있다는 사실과, 타이탄 X의 브랜드명에서 지포스 GTX가 박탈되었다는 사실이 많은 사용자들에게 극심한 인지부조화를 일으키고 있단 것. 그들 역시 매우 잘 안다. 결론부터 말하자면 엔비디아가 공식적으로 의도한 타이탄 X의 포지션은 게이밍용 그래픽카드가 아니다. 심지어 (게이밍용 그래픽카드 브랜드로서의 '지포스'를 내걸고 있는) 지포스 포럼에서조차 게이밍이란 용어로부터 상대적으로 중립적인 "the world's ultimate graphics card" 라는 워딩을 채택했음에 주목하라. 타이탄 X는 FP32 연산성능과 INT8 연산성능을 가치있게 활용할 수 있는 분야 -이러한 분야로는 뉴럴 네트워크 등이 있다- 를 위해 독자적인 영토를 할양받은, "타이탄" 브랜드 그 자체일 따름이다. 이때까지 타이탄이라는 이름을 부여받아 온 모든 "지포스 GTX 타이탄"과도 지금의 타이탄 X는, 그러한 의미만큼, 다르다.

 

어쩌면 여기서 우리는 또다른 가설을 세워볼 수 있을 것도 같다. FP64나 FP16만큼이나 전통적인 게이밍 성능에 영향을 주지 않기론 매한가지일것 같은, INT8 유닛을 거세한 GP102의 또다른 컷팅 칩. 이왕 막 나가자면 FP32 성능 역시 게이밍 성능에 미치는 영향은 제한적인 만큼 FP32유닛(쿠다코어) 개수도 3584개보다 더 적어져도 상관없을지 모른다. 아무튼 이런 GP102 '더' 컷팅 칩을 탑재한, 지포스를 글쓴이는 그려 본다. 우리 모두의 상상보다 조금 더 이를 미래 어느 시기에, GP102 기반의 '지포스 GTX 1080 Ti' 따위가 불쑥 찾아오더라도 결코 놀라지 않으리라.


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    잼아저씨 2016.07.27 01:25
    언제나 감사합니다. 다음번에도 꼭 글로 찾아뵈었으면 좋겠습니다.
  • profile
    coyan 2016.07.27 10:05
    ㅋ~~~~~~~ 명칼럼입니다. 문구가 상당히 고급스럽고 시적입니다. ㅋ 대근님 글 항상 잘 읽고 있습니다. 감사합니다.
  • profile
    날으는여우 2016.07.27 11:01
    1080Ti경우 얼마나 커팅했을지가 가장 중요한 포인트이지 않을가요?
    기대됩니다. 1080Ti
  • profile
    2016.07.27 11:51
    양질의 글 잘 봤습니다!!
  • profile
    Laqpx220 2016.11.29 21:25
    TI 언제나올라나..
  • profile
    종무오 2016.11.30 09:46
    크.. 잘봤습니다!

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