EPYC으로 서버 시장에 다시 진입하는 AMD

 

AMD는 미국 오스틴에서 서버용 CPU인 EPYC 7000 제품군을 발표했습니다. 최대 32코어/64스레드에 8채널 DDR4와 128 레인 PCI Express를 갖춘 고성능 CPU입니다. CPU 코어는 최신인 ZEN 마이크로 아키텍처로 높은 싱글 스레드 성능과 멀티 스레드 기능을 갖춥니다. 코드 네임은 Naples입니다.

 

 

EPYC 7000 시리즈의 특징

 

 

2 소켓 EPYC 서버

 

 

1 소켓 EPYC 서버

　

AMD는 EPYC 제품군을 싱글 소켓과 듀얼 소켓의 볼륨 서버 시장에 투입합니다. AMD가 EPYC에서 주 무기로 삼은 건 하나의 소켓으로도 메모리 대용폭과 용량이 크고, 높은 I/O 성능, 많은 쓰레드를 갖춘다는 점입니다. 또한 AMD의 GPU 컴퓨팅 제품 라데온 인스팅트와의 조합으로 이종혼합 컴퓨팅도 강하게 어필합니다.

 

서버용 CPU 시장은 지난 몇 년 동안 사실상 인텔 제온의 독점이었습니다. 한때 옵테론으로 서버 시장을 공략했던 AMD는 한동안 인텔의 경쟁 제품을 내놓지 않아 존재감을 잃었습니다. AMD는 EPYC으로 만반의 준비를 갖춰 서버 시장에 재진입한다고 선언했습니다.

 

EPYC은 4개의 CPU 다이를 하나의 패키지에 넣은 MCM(Multi-Chip Module) 제품입니다. 각각의 다이는 8개의 ZEN CPU 코어, 2 채널 DDR4, 32 레인 PCI Express를 갖춥니다. 패키지 안에서 4개의 코어가 32 레인의 패브릭으로 상호 연결됩니다. 다이 자체는 8코어 ZEN CPU인 라이젠과 같습니다. 라이젠에서 비활성화됐던 패브릭을 사용하여 32코어 제품을 만들어냅니다. 참고로 데스크탑에선 16코어 라이젠 쓰레드리퍼가 2다이 제품으로 나옵니다. AMD는 모든 EPYC 제품을 7월 중에 셋팅할 예정이다.

 

 

4개의 다이를 통합한 EPYC

 

 

다이 수에 따라 다양한 구성이 나오는 ZEN CPU 제품군

 

 

8코어부터 32코어까지 다양한 라인업

 

EPYC 7000 제품군은 8코어부터 32코어까지 다양한 구성으로 제공됩니다. 그러나 모든 제품이 8채널 DDR4 메모리와 128레인의 PCI Express를 갖춥니다. 차이점이라면 CPU 코어 수와 클럭 속도 뿐입니다. TDP(Thermal Design Power)는 최고 180W, 8코어가 120W입니다.

 

 

듀얼 소켓 EPYC 7000 시리즈

 

 

싱글 소켓 EPYC 7000 시리즈

 

EPYC는 하나의 소켓에서 128 레인의 PCI Express를 가진다는 게 큰 강점입니다. 싱글 소켓과 듀얼 소켓 모두 8개의 PCI Express x16 링크 구성이 가능합니다. PCI Express의 대역은 256GB/s가 됩니다.

 

 

강력한 PCI Express 레인

　

EPYC는 128 레인의 PCI Express를 사용하여 최대 6개의 GPU 확장 카드나 다른 I/O 장치를 직결합니다. 따라서 1노드의 고밀도 GPU 컴퓨팅 노드를 구축할 수 있습니다. 기존의 인텔 기반 솔루션은 PCI Express 스위치를 사용하지 않으면 광대역에서 다수의 GPU를 직접 장착하지 못했습니다. 따라서 AMD는 EPYC를 라데온 인스팅트와 조합해 GPU 컴퓨팅 플랫폼으로도 적합하다고 말합니다.

 

 

듀얼 소켓 I/O 구성과 라데온 인스팅트

 

 

싱글 소켓 I/O 구성과 라데온 인스팅트

 

 

인텔의 기존 솔루션과 비교

 

 

AMD는 I/O와 메모리가 더 필요하면 듀얼 소켓, 그렇지 않으면 싱글 소켓으로도 충분하다고 설명합니다.

 

 

EPYC 7000은 패키지에 고속 I/O PCI Express를 내장했을 뿐만 아니라 I/O도 갖추고 있습니다. 따라서 I/O 브릿지 칩이 필요 없고, 하나의 패키지로 I/O를 모두 갖춘 서버 SoC(System on a Chip)가 됩니다. I/O 허브가 없는 간단한 플랫폼이 되는 것입니다.

 

 

I/O 컨트롤러 칩의 기능까지 겸하는 EPYC

 

 

EPYC 아키텍처의 핵심. 인피니티 패브릭

 

EPYC은 다이 패키지 사이의 모든 연결을 인피니티 패브릭으로 수행합니다. 인피니티 패브릭은 상위 프로토콜 계층에 AMD의 커히런트 하이퍼트랜스포트를 확장한 프로토콜을 사용합니다. 그러나 하위 물리적 구현은 각층마다 맞는 것으로 사용합니다.

 

 

인피니티 패브릭에 연결하는 EPYC 다이

 

다이의 내부에선 CPU 클러스터와 메모리 컨트롤러, I/O 컨트롤러의 연결을 인피니티 패브릭이 맡습니다. 다이 내부에선 256비트 인터페이스를 사용합니다. EPYC 내부에선 4개의 다이가 서로 연결되는데 여기에는 32비트의 병렬 연결을 사용합니다. 패키지 내부의 배선이 짧아 소스 동기화 클럭의 싱글 엔디드 신호를 사용합니다. 대역의 각 링크는 양방향으로 42.6GB/s에서 2pj/bit로 매우 효율이 좋습니다. 이 I/O는 라이젠 계열 제품에선 무효화됩니다.

 

 

다이 사이의 연결

 

 

EPYC 토폴로지

 

패키지 사이의 연결은 차동 신호의 시리얼 인터페이스로 연결됩니다. EPYC 다이는 범용 시리얼 PHY를 탑재하며, 이 PHY를 PCI Express나 인피니티 패브릭 등 다른 I/O에도 쓸 수 있습니다. 각 다이가 16레인을 소켓 사이의 연결 링크에 사용합니다. 각 연결의 대역폭은 38GB/s입니다. 4링크에 총 152GB/s의 대역폭입니다. 이쪽의 소비 전력은 9pj/bit입니다.

 

 

EPYC 패키지 사이의 연결

　

메모리 인터페이스는 소켓 당 총 8채널의 DDR4. 전송 속도는 최대 2667Mtps입니다. 대역폭은 채널 당 21.3GB/s에 소켓 전체는 171GB/s입니다. 각 채널은 2DIMM에서 16DIMM 구성으로 최대 2TB 메모리를 쓸 수 있습니다. 메모리 지원은 RDIMM / LRDIMM / NVDIMM-N / 3DS DIMM. RDIMM으로 라이젠보다 메모리 용량과 속도에서 앞습니다.

 

 

메모리 시스템

 

 

EPYC I/O 대역폭

 

 

보안 프로세서

　

EPYC은 보안 하드웨어를 탑재합니다. ARM의 Cortex-A5 보안 엔진을 탑재해 운영체제에서 독립된 보안을 제공합니다.

 

AMD의 서버 CPU로서는 처음으로 보안 프로세서를 탑재

 

 

메모리 암호화 하드웨어를 지원

 

 

가상화 보안의 개요

　

AMD는 인텔 제온과 같은 가격대에서 EPYC이 상당한 성능 우위를 가진다고 주장합니다. 컴파일러 최적화없이 정수 연산이라면 47%, 부동 소수점 연산에서 75%, 메모리 대역이라면 2.5배의 우위가 나온다고 설명합니다.

 

 

정수 연산의 경쟁력 벤치마킹

 

 

부동 소수점 연산의 경쟁력 벤치마킹

 

 

메모리 대역의 경쟁력 벤치마킹

 

 

2 소켓 구성으로 제온과 가격대별로 비교한 차트

 

 

1 소켓 구성으로 제온과 가격대별로 비교한 차트

 

 

ZEN CPU 코어 마이크로 아키텍처
 

 

AMD는 오스틴 본사

 

 

EPYC의 장점을 설명하는 AMD의 Mark Papermaster(SVP & CTO, AMD)