라데온 HD4000 series 막간 기념 되돌아보는 기사.

읽기 앞서 : 01.index 파트는 뺐습니다. 2008년 11월 기사인데 유념하세요.  Bit-Tech 의 RV770 분석을 합쳐서 올리려 했지만 분석에 대한 번역은 이전에도 올라왔던 것 같아 안했습니다. 결국 2005년 부터 개발과정에 대한 이야기가 중점입니다.

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전 세계에 울려퍼진 한방의 서막

이 모든건 2001년으로 돌아간 ATI, 자부심 강한 그 때 당시의 R300 GPU(라데온9700Pro)를 연구하고 있던 때에 시작되었다. 절대로 잊을 수 없는 R300의 그 시절로 돌아가보자. 엔비디아는 꾸준히 이익을 냈고 ATI는 아무것도 얻지 못한 채 왕좌를 뺏앗긴 적이 있다. 기존 라데온은 매우 대단했지만 눈물나는 드라이버 문제가 있었고 엔비디아는 '실 성능이 아닌 이점'을 충실한 서비스로 제공했다. 라데온8500은 모든면에서 영 아니다 싶었는데 엔비다의 지포스4에 타격을 주지도 못했으며, Ti4200은 메인스트림 시장에서, Ti4600은 하이엔드에서 왕좌로 군림하게 되었다.

ATI가 오리지널 라데온과 라데온8500으로 한방 먹일 이야기를 할 때, 회사 내부에서도 시장에서 승리하기위해 결단을 내렸었는데- 이것은 영광스러운 승리를 얻게되었다. ATI가 가장 빠른 GPU를 만들 수 있었다면 브랜드 가치의 인정과 충성을 얻을 수 있고 하이엔드GPU 뿐만 아니라 싼값의 저가제품 역시 팔려야한다. GPU는 하이엔드를 필두로 6~12개월 이내 저가 시장 구획에 파생상품을 볼 수 있었다. 한가지 중요한 테이크어웨이로 시장에서 하이엔드는 $399 였다는 것을 잊지 말아야한다.

ATI가 엔비디아를 한방 먹이기 위해 가장 빠른 GPU를 만들어 낼 것이란 ATI의 생각은 모두 같았는데 라데온8500의 후임은 커다란 GPU가 되었다. 라데온8500은 0.15m 공정 프로세서이고 60M 트랜지스터가 들어있는데 R300은 같은 공정에 110M 트랜지스터가 될 것이었고 이는 미세화작업(die shrink) 없이 8500의 두 배에 근접하는 수치이다.

지포스4는 단지 63M 트랜지스터 칩일 뿐이었고 더욱이 엔비디아는 감히 150nm 노드에서 더 크게 만들 순 없었다.

우리가 아는 모든 이야기를 여기에 털어놓을 것이다. R300은 드디어 라데온9700Pro로 명명되었고 지포스4를 걸레짝으로 만들어버렸다. 인텔이 AMD를 콘로로 발라버렸던 것 처럼, ATI는 2002년 R300으로 이룩해냈다.

R300의 성공은 엔비디아를 한 방 먹이려는 단결된 ATI의 전략이었는데, 이는 칩 사이즈를 늘려버리잔 이야길 실행했던 것을 말한다. 각각 그 이후의 GPU는 하이엔드에서 더 커지고 빨라졌다. GPU 전쟁이 시작된 것이다.

전략 재검토, 2005년 RV770을 만들다.

성공 자체보단 무엇이 성공으로 이끌었는가를 더 중요히 여기야 한다는 것을 기억해야 한다. 2005년 즈음 ATI는 제2의 R300을 기획한다. R300의 성공적인 결과는 ATI가 GPU를 만드는 방법과 무엇이 올바른 결정인지 재검토한다. 이 때, ATI가 가능한 가장 큰 칩을 만들려는 쪽으로 작업하기 위한 사리판단이 맞았는데, 모든 가격점에서 더 경쟁력 있는 제품으로 하이엔드와 개량버전은 승리했다. R300의 계속된 성공을 언급할만한 가치가 엔비디아가 지포스FX에서 당당하게 말아먹은 것은 당연한 사실, 이것은 퍼펙트 스톰과 ATI 자본화(수익평가)였다. ATI가 가장 큰 칩을 제작했었고 엔비디아는 다가올 얼마간의 시간동안 진실되지 못한 대답을 했다.

터무니없는 수준까지 팬티엄4의 클럭에 열을 올리려 노력하느라 인텔이 거대한 벽에 들이받던 때 역시, ATI는 GPU가 이미 부담이 갈 정도로 커졌다는 걸 알아차렸다. 이들이 커다란 GPU를 만들 때 디자인 순환기는 길어져만 가고, 다이 사이즈는 점점 커지고 재정적으로 납득하기 어려울 정도가 되었다.

구조적 교정이나 수율이(두가지 기술을 짧은시간 내에 설명할 수 있다) 대강 30% 이상 내지 않는 한 ATI는 매우 커다란 GPU로 단정지어졌다. 저것이 뜻하는 바는 모든 100개 GPU 를 싱글 웨이퍼에서 생산하는데, 단지 30%만이 제대로된 기능을 할 것이고 판매가 가능하다. 그들의 복합 서킷 제조는 두드러지게 비싸며, 그들의 Fab공장은 제작과 대부분의 웨이퍼는 비지니스 경영에서 좋지 않은 방법으로 소비되는데 쉽사리 20~30억달러를 날려버린다.

고맙게도 그들은 더러운 30% 수율을 90% 위로 향상시켰다. 첫번째는 처리방식을 대부분 알듯이 수정시켜버렸다. 이 수정 아이디어는 단순하다. 만들어진 잉여는 디자인 속에 있다. 예를들어 10 쉐이더 프로세서 유닛이 있다고 치자, 실제로는 11 개를 만들어 놓고 살아남은 프로세서중 어떤 것 중 결함 있는 하나를 스페어로 남겨놓고 사용한다. 이와 같은 기술은 종종 온다이 메모리에서 사용하는데 캐시의 한 부분 속 결함이 완전한 칩을 쓸모없게 만들지 않도록 하기 위해 부가적인 셀 속에 포함시킨다. 그것을 여기에도 써먹었는데, 이러한 수정방법으로 제작했다고 하면 다이가 이러한 모험를 안고 있는 채로 실행될 때 다이가 좀 늘어나긴 해도 추가적인 성능 이익을 제공할 수 있다. 이렇게 완전한 교정으로 제작하지 않았다면 수율고통을 겪을 것이다.

수확법은 제법 알려진 방법이다. 웨이퍼 내 다이의 일부분만 완벽히 작동한다 생각할지도 모르겠는데, 그보단 제대로 작동하지 않는 하나를 버리고(기능을 꺼버리고) 로우엔드 시장에 내다 파는 것이다. 예를들어 당신의 목표는 10sp 제품이라 하자. 그러나 10개 모두 작동하는 제품의 수율은 고작 30%이며, 50%는 8개만 작동한다고 치자면? 단순하게 30% 만 건졌다고 생각하지 말아라. 이는 10sp, 8sp 모델 두개를 한 번에 얻는 것이다. 이 방법은 웨이퍼의 70%를 버리지 않고, 그 중 50%를 재활용하는 것이며, 남은 20% 가지고 8sp 보다 낮은 세번 째 제품을 만들게 되면 수율은 결국 100%에 다다를 수 있다.

수율을 향상시키는데 결국 무엇이 문제인가? 결과품만 생각하고 제품을  만들면 재정에 타격을 준다는 것이다. 위의 예시(Harvesting)로 같은 다이에 두개의 구성을 가지게 하면, 결국 당신의 8sp 다이가 10sp 보다 쉽게 만들 수 있다는 점에서 수율은 향상되며, 저가시장을 위한 시장수요를 채우게 되어 기능이 감소된 제품이라도 팔리게 된다.

가장 최근의 엔비디아의 GT200 이 이런 경우다. 지포스 GTX260은 192sp 일 뿐, GTX280 와 같은 웨이퍼에서 나온 것이다. 수율 상승으로 엔비디아는 지포스 GTX260 216sp 를 내놓았다. 엔비디아가 GT200 쉐이더 프로세서에 따로 손을 덴 것은 아니고, GT200 다이에서 나온 240sp 와 다를 바 없는 것이라, 어쨌든 간에 엔비디아의 수확법에 의하여 나온 것이다. 결과적으로 240sp 전부 작동하면 GTX280, 일부 문제가 있으면 GTX260 192sp 혹은 216sp 로 명칭을 매긴 것이다.

이것은 RV770XT와 RV770PRO가 클럭스피드와 소비전력만 다르고 같은 SP 를 갖는 것과 분명히 대비되는 점이다. 다이만 보자면, ATI는 엔비디아와 같은 방법인, 수율 상승으로 보류시켰던 칩의 기능감소 버전을 팔지 않았다.

제조사가 수확법에 의지하든 안하든 엔드유저에겐 별로 상관없는 이야기다. 이 경우, 지포스 GTX260 216SP 는 AMD가 라데온 HD4870 으로 하던 것과 비교하여 가치적 차이를 좁히는 것으로 엔드유저에게 실익을 주었다. 이는 엔비디아의 재정상에 있어 좋지 못한 행동이고, 수확법에 장기간 의지하는 것은 손해를 끼치게 될 것인데, GT200 같은 상황에서 엔비디아는 좋지 않은 상황을 55nm 리버전 제품으로 타개할 것이다.

ATI는 과한 수선(혹은 재활용)과 수확법을 통한 수율 상승을 꾀하여 GPU를 제조하고 싶어하지 않는다. 그리고 인증하 듯, 이러한 GPU 제조형태는 더이상 소비자의 관심을 끄는데 최고가 아니다.

쪽(부가) 설명 : GPU 건조 

갑작스럽게 삼천포로 빠지는 소리를 하는 것 같지만 어떤 관점에선 붙여넣을 가치가 있다고 보기 때문이다. ATI의 RV770 디자인은 2005년 부터 3년 간의 결실이다. 제조가능한 마지막 제품을 선적하려 테이프아웃을 끊기 위해 소비한 시간으로, 1 - 1.5 년은 디자인, 나머지는 아키텍처를 짜는데 쓰였다.

산타 클라라에서 만난 팀은 2012년에 나올 디자인에 대해 말했는데, 이녀석은 대략 4 TFLOPS  성능으로, RV770의 4배 쯤 되지않나, 라는 이야기를 나눴다.

오늘 확인된 것은 그들의 제품이 매우 인상적일 것이고, 어떤 점에선 큰판의 맞추기 게임(guessing game) 같긴 한데,  ATI는 엔비디아가 2012년 가지게 될 것을 모르고 엔비디아 역시 ATI 가 무엇을 만들어낼지 모른다. 각 제조사는 단순하게도 소비자에게 최고를 선물하기 위해 노력할 것이고 그들이 성능, 가격, 소비전력을 가장 좋은 쪽으로 조합할 수 있도록 희망한다는 것이다.

카를과 RV770 에 대해 연구한 수리 가능한(repairability) 수치에 대해 3주간 매일 아침 3시간씩 토론했다. 그 이야기에 대한 작은 부분을 살짝 전해보자면, RV770의 여분(redundant) 체계를 조직하는 것은 ATI가 심각하게 제한적인 다이에서 작업하는 것 이후 큰 문제이기 때문에, 단순히 칩을 크게 만드는 것은 옵션으로 둘 수 없다.

다수(대중들)를 위한 GPU 제조.

AMD는 현재 이 그래프를 Financial Analyst Day 에서 올렸다.

데스크톱 CPU 시장의 퍼포먼스급 부분은 단지 7% 에 그쳤는데 반해 이것이 과할 정도로 총수익의 커다란 부분을 차지하게 되더라도, 막상 이것이 가장 큰 부분은 아닌데다 시장에서 가장 커다란 수익을 만들어내는 것 또한 아니다. 가장 큰 시장은 메인스트림급 부분일 것이다.

ATI는 2005년에 이와 같은 것을 크게 깨달았다. 하이엔드 GPU는 매우 비싼데, R300 이 $399 끝물이고, 다음 해 우리는 $499 GPU를 보고, $599 을 보고, 끝내 $600 위로 치솟는 것을 보게되었다. 점점 높아지는 가격은 다이 사이즈와 수확법 같은 기술덕 뿐이고, 커다란 GPU고 뭐고 관계없이 수익을 보호하기 위한 것이다.

$399 R300 은 메인스트림 가격점에 충분히 가깝다. ATI는 다른 시장에 착수한 뒤에 범위를 축소할 수 있다. 그러나 요즘 하이엔드 GPU 도입과 이것의 메인스트림 리버전 사이 시간은 6~9 개월의 갭이 있다. 우리는 아직 GT200 아키텍처의 메인스트림급 파생품을 가지고 있지 않고, 9개월이 지나도 마찬가지일 것이다. $600 런칭된 GTX280, 9개월 후 이것으로 부터 파생될 제품은 ATI의 눈을 거슬리게 할 것이다.

위의 일은 초점을 다시 맞추게 하였다. 하이엔드를 재단하는 대신, ATI는 $200~300 선에서 최고가 될 제품을 만들고 싶어했다. 우선 성공적으로 일궈내려 전략을 바꾸어 어떻게든 엔비디아가 따라할 수 없도록 하고자 한다. 엔비디아가 이렇게 할 가능성은?

내기, NVIDIA 에 걸어야하나

2005년 봄 ATI는 시장에 130nm R480(X850 시리즈)를 내놓았는데, 또 다른 130nm 칩인 R420(X800 시리즈) 를 약간 개선시킨 것이다. R420 으로부터 R480 의 변화는 이것이 엔비디아가 ATI의 행보를 예측하기 위해 지켜보려는 경향 같은 것이기(과 관련있기) 때문에 중요하다.

ATI는 아직 R520(X1800)로 처리하는 것을 통해 작업하려 하지만, 이 부분이 지연되고 있다는 것을 기억하는게 좋을 것이다. 그 딜레이의 원인은 ATI는 개별적(특수한) IP 단편화 칩 문제를 갖고 있었기 때문이다. R520의 지연사태는 파이프라인의 모든것에 영향을 받게 되는 파급이 원인인데, 게다가 R600 을 포함하여 이것자체는 다른 이유로 지연되고 있다.

ATI가 R520을 세부적으로 봤을 때 이것은 큰 칩이고 본전치기도 힘들 것이라 판단하였고, 그래서 ATI가 R520을 갑작스럽게 아키텍처를 변경하여 R580을 만들었다(1:1:1:1 비율(동기)을 깨버렸다).

R520은 ALU : 텍스쳐 유닛 : 컬러 유닛 : z 유닛이 1:1:1:1 비율 이었지만, R580 에서는 이 관계들을 3:1:1:1 로 바꿔버렸다. 텍스처/메모리 성능을 늘리지 않은 채로 산술 성능을 늘려버린 것이다. ATI는 어플리케이션에서 섀이딩의 복잡함이 늘어났지만 필요대역폭은 그렇지 않다는 것에 주목했고, 아키텍처적 변경을 증명(정당화)했다.

R520 에서 R580 으로 변화될 것 다른 이도 아닌 엔비디아가 예상했었다. X1800의 경쟁력이 전혀 없었으나(부분적으로 지연되었기 때문도 있지만 G70이 얼마나 잘했냐가 더 크기에), 라데온 X1900은 ATI를 위로 올려놨다. 이것은 엔비디아가 긴장탈 정도로 예상치 못한 행동이다. ATI가 변화 했을 때 우위를 점하던 엔비디아는 그렇게 하지 않았다.

ATI 내부에서, 카를은 내기를 걸었다. 그는 엔비디아가 R580을 과소평가했다 에 걸었는데, 이는 ATI가 R480 으로 삽을 푼 것을 생각하여 R580 역시 그런 식으로 될 것이라 예상한다고 봤기 때문이다. 또한 그는 엔비디아가 R580 때문에 놀라게 될 것이고 G70 을 이어 커다란 칩이 될 것이며, 엔비디아가 또 지는걸 원할리 없으니 G80은 괴물이 될 것이란데 걸었다.

ATI는 R520이 2005년 초여름에 등장하길 바랬는데 이는 거의 반년이나 늦어 10월에 이루어졌고 내가 앞서 언급했을 때, 이것은 전체 업적(Whole stack)을 지연시켰다. 이 부정적인(혹 쓸모없는) 파급 효과는 R600 패밀리 속속들이 모든 방향으로 영향을 미쳤다.

수년동안의 ATI와 엔비디아 GPU 다이 사이즈를 비교하여 일정한 비율로 정렬해보자. 빨간색은 ATI, 녹색은 엔비디아다.

ATI는 당시 R600 계획중에 있었고 알듯이 요녀석은 커지게 되었다. 이것은 18mm x 18mm 로 시작되어, 19, 20 으로 점점 늘어났다. 엔지니어가 카를에게 말하길 "그들의 칩이 이것보다 큰가요?". "당연! 크기로 절대 지지않지. R580 이후 그들은 계속 진 적이 없어.". 어느쪽이든 G80의 크기와 파워는 ATI가 R580에서 얻어낸 레알 좋은 결론을 바로 적용하고 있는데, 우리는 ATI의 입장을 알지만서도 막상 엔비디아는 ATI와는 관련없는 디자인이라 주장할 것이라 보는데, 문제가 되는건 카를의 예상이 적중했다는 것이다. G70 이후 다음 세대는 커다란 칩이 될 것이다.

ATI가 이 부분에 대응한다면, 엔비디아의 G80(지포스8800GTX)을 위해 이후 ATI가 자신의 재앙을 떠안게 되는 것이다. G80이 좋을 뿐만 아니라 R600은 늦게 출시되까지 한다. 그것두 매우 늦게. R520의 영향이 여전히 남아있고, R600의 통해 AA를 걸 때 매우 심각한 문제가 발생하기 때문에 경쟁력을 잃게 된 것이다. G80이 매우 좋은 데다, AA 문제를 해결하지 않은 R600으로 오랜시간 경쟁해야했다. ATI는 영광을 잃었으며, ATI의 가장큰 칩은 엔비디아의 커다란 칩과의 경쟁할 수 없고 그 다음 해 ATI의 수익과 시장점유율에서 고통을 겪었다. 그 일들을 겪는동안, 카를은 여전히 적절한 조취를 취했던 RV770 으로 모두를 납득시키려 했는데, ATI가  승리의 후광으로부터 고통을 겪은 것 처럼 그것이 승리의 후광은 문제가 아니었다. 그는 당시에 정신나간 소리를 했던 것 같은데...

카를과 팀원들이 RV770 스펙에 대해 칩 사이즈는 (이전과) 유사하나마 좋을 것이고, 뿐만 아니라 더욱 경쟁력 있을 것으로 예고 했는데, 이는 엔비디아는 여전히 G80 이후 울궈먹기만 하고있기 때문이다. 카를은 G80이 커진 것처럼 이를 따라갈 것이나 엔비디아는 칩에 더 많은 금액을 지불해야하기 때문에 RV770이 유리할 것이라 믿고있다.

역자 주 : G80을 울궈먹는다, 도 있지만 65nm 이기 때문이다. 이기도 합니다.

카를과 ATI 잔당들은 그들의 생활에 놀랄 수 밖에 없었다.

If it Ain’t Broke...

현상유지는 위험한 것이다. 2005년 ATI와 엔비디아는 둘다 포뮬러에 앉았는지 세상에서 가장 빠른 GPU를 제조했고(견고한 드라이버도 제공했고), 당신은 시장에 승리했을 것이었다. 이러한 점에서 ATI는 계속 이런 방식으로 GPU를 제조하는 것을 지원해온 것에 대해 회사에 속해 있는 몇 몇은 이것이 변화를 위한 시간이라 믿고 있있다.

ATI와 엔비디아는 다른 위험을 여러가지 말했다. 엔비디아는 새 공정으로 아마도 GT200을 오래되고 익숙하고, 큰 다이 때문에 부담가는 기존 공정을 탈피해야한다. ATI는 엔비디아가 할 수 없던 선택을 하여, 새 공정으로 빠르게 전환해서 더 작은 다이의 GPU를 만들게 도와야한다.

이것은 단지 경쟁사 모두 커다란 GPU란 문제에 빠져있다는 것인데, ATI는 이 문제들을 반 정도 처리했다. 실제 경쟁 없이도 원하는대로 될 것이다. 질문이 하나 왔는데 '이거 작동 할 수 있겠어요?'

오늘, 간단하게 돌아본 채 "당연." 이라 말했다. 그러나 이건 2005년이고 RV770의 첫번째 설계도 라는 것을 생각해야한다. 뭐 이러한 일들이 가장 큰 GPU를 만드는걸 지원하는 사람들이 테이블을 끼고 둥글게 앉아있다고 생각하면 된다. 여기서 엔비디아에게 왕관을 주어, 그들에게 영광스런 제품을 갖게 하면, ATI는 $200~300 가격대 시장에서 경쟁하게 될 것이다. Yeah, right.

출저 : http://www.anandtech.com/showdoc.aspx?i=3469&p=1

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오랜만에 번역에 손 대다 보니 꽤나 오역이 있을 걸로 생각됩니다. 혹은 뉘앙스 차이라던가... 그러니 '대강 그런가보다.' 정도로 보시는게 차라리 날지도 모르겠습니다.

며칠 내로 2/2 가 올라갈 것인데, 그렇게되면 아마 1/2 까지 통합하면서(이 글은 삭제하고) 오역을 수정해서 올리겠습니다.

ps. 파트를 두개로 나누다보니 조금 짧지만 그렇다고 뉴스리포트는 아닌 데다 르포나 인터뷰에 가까운 기사라 -_-; 여기에 올립니다.