MIPS는 지난 5월 10일에 자사 첫 RISC-V 명령어 세트 지원 프로세서인 eVcore P8700/I8500을 발표했습니다. 

 

 

P8700은 16스테이지 파이프라인의 아웃 오브 오더 SMT 코어로 8명령 페치/발행 구성입니다. RISC-V 명령은 RV64GHC (범용 : 정수 + 곱셈 / 나눗셈 + Atomic + 단정밀도 부동 소수점 + 배정밀도 부동 소수점 + 하이퍼 바이저 + Compressed)를 지원합니다. 

 

 

I8500은 9스테이지 파이프라인의 인 오더 SMT 코어로 페치 구성은 밝히지 않았으나 최대 7명령 발행이 가능하며 명령어 세트는 RV64GHC입니다. 

 

그 외에 가상화/UDIs(User Defined Instructions)/Functional Safety 등을 지원하며 P8700은 2022년 4분기부터 라이센스를 제공합니다. 

 

이 뉴스는 크게 화제가 되지 않았습니다. MIPS는 2018년에 웨이브 컴퓨팅에 인수되고 같은 해애 MIPS 명령 세트를 MIPS Open Initiative라는 이름으로 오픈 소스로 바꿨으나, 2019년 11월에 MIPS Open Initiative가 중단되며 웨이브 컴퓨팅이 2020년 4월에 파산 신청을 했습니다. 

 

이후 MIPS는 사모아의 Prestige Century Investment가 인수했는데 이곳은 중국 CIP 유나이티드의 100% 자회사기에 현재 MIPS는 영국 이미지네이션과 마찬가지로 중국계 기업이 됐습니다. 2021년 3월에 웨이브 컴퓨팅이 파산 절차를 끝내자 브랜드가 다시 MIPS로 바뀌고 지금은 탈우드 벤처 캐피털이 갖고 있으나 MIPS라는 아키텍처의 권리는 여전히 CIP가 갖고 있다는 말도 있습니다. 

 

웨이브가 파산 절차를 끝냈을 때 MIPS가 오픈소스 RISC-V를 기반으로 8세대 아키텍처를 개발한다고 발표했습니다. 이 때부터 MIPS는 자체 아키텍처가 아닌 RISC-V의 도입이 거의 확실해졌습니다. 

 

 

그 전인 2020년 11월에 온라인 개최된 일렉트로니카 2020의 임베디드 포럼 강연에서도 MIPS가 RISC-V 코어를 쓴다고 밝힌 바 있었습니다. MIPS의 세일즈/마케팅 부사장인 Itai Yarom의 설명입니다. 

 

 

이 때는 P8700이 없고 I8800/I8500/I8100의 세 가지 코어를 예정했으며, I8500은 Cortex-A53/55/65와 비교하면서 Arm의 보급형 64비트 코어와 비교할만한 성능을 갖췄다고 보여집니다. 

 

 

그리고 2021년 11월에는 프로세서 시뮬레이터를 제공하는 영국 Imperas가 RISC-V 검증 툴에서 MIPS를 지원하고, 2022년 3월에는 소프트웨어 툴체인을 제공하는 미국 Ashling이 MIPS용으로 RiscFree 툴체인을 제공하는 등, 완성도가 점점 높아졌습니다. 

 

 

최근에는 이렇게 RISC-V를 쓴 자체 코어 개발의 발표 사례가 늘어나고 있습니다. MIPS는 그 중 하나일 뿐입니다. 올해 4월의 Linley Spring Processor Conference 2022에서 웨스턴 디지털이 3세대 RISC-V 코어인 SweRV EHX3를 발표하기도 했습니다. 

 

 

4명령 발행 인오더 구성으로 명령어 세트는 RV64GBC(범용+비트 조작+Compressed)입니다. 7nm 공정에 클럭은 1.8GHz며 Cortex-A55 수준을 노리는 제품입니다. 

 

 

웨스턴 디지털의 경우 AP보다는 컨트롤러, 특히 스토리지 컨트롤러로 쓰기 위해 만들었다고 보여집니다. 이 코어의 성능/전력은 Arm Cortex-A나 R과는 맞지 않습니다. 

 

2021년부터 2022년 사이에는 미국 SiFive가 로우엔드용 에센셜 6 시리즈에 더해 Cortex-A77과 경쟁할 P650을 출시했고, 대만 Andes는 슈퍼 스칼라/멀티 코어인 A(X)45MP, 벡터프로세서인 NX27V 를 발표하는 등, MCU나 로우레벨 컨트롤러를 넘어서 다양한 제품이 나오고 있습니다. 인텔은 자사 제품에 직접 넣진 않았지만 인텔 파운드리 서비스에서 Andes/에스페란토/SiFive/멘데타 등의 RISC-V IP를 생산한다고 발표했습니다. 작년 12월부터 GPU IP를 제공한 이미지네이션은 RISC-V CPU IP인 캐터펄트를 발표했습니다. 

 

그럼 이런 RISC-V 제품의 시장이 어디서 생겨난 것일까요? 웨스턴 디지털의 경우 Synopsys의 ARC 코어를 기반으로 자사 컨트롤러를 만들었다가 RISC-V로 바꿨습니다. 또 이미지네이션은 GPU 내부 컨트롤러, NVIDIA GPU(RoT:Root of Trust)에 RISC-V를 썼습니다. 하지만 Arm을 쓰던 곳들이 RISC-V로 바꾼 것이야말로 최근 많이 보이는 트렌드입니다. 

 

Arm 프로세서 라이센스보다 더 높은 단계의 라이센스인 아키텍처 라이센스를 제공해 왔습니다. 프로세서 라이센스는 Arm의 프로세서 IP를 그대로 사용하는 것이고, 아키텍처 라이센스는 Arm 명령을 지원하는 프로세서를 직접 만들 수 있는 권리를 제공합니다. 하지만 아키텍처 라이센스에는 기존의 Arm IP를 쓸 권리는 없습니다. 프로세서와 아키텍처 라이센스를 모두 갖고 있어도 Arm IP를 커스터마이즈해 자신만의 명령어를 추가하거나 바꾸진 못합니다. 

 

그러다보니 여러 클라이언트에게서 불만족스러운 반응이 나와, 2019년에는 Cortex-M에 Arm Custom Instructions를 발표하고 커스텀 자유도를 높인 Cortex-X 시리즈를 2020년 11월에 출시하기도 했습니다. 하지만 프로세서 개발에 들어가는 비용에 비해, 아키텍처 라인세스를 써서 얻는 코어의 자유도가 현저히 낮다보니 아키텍처를 라이센스해서 쓰는 경우가 점점 줄어들고 있습니다. 특히 독자 코어의 사용이 늘어나는 서버 시장에서 이런 현상은 더욱 두드러집니다. 현재 서버/HPC용으로 Arm 아키텍처 라이센스를 제공하는 곳은 후지쯔의 A64FX밖에 없습니다.

 

 

AMD는 K12를 중간에 취소했고, APM(AMCC)는 2012년에 독자적인 64코어인 X-Gene를 발표하고 2016년까지 3세대까지 출시했으나 나중에 MACOM에 인수된 후 펀드에 프로세서 개발 부문이 매각되면서 암페어 컴퓨팅으로 이정됐습니다. X-Gene3을 기반으로 한 eMAG 시리즈는 2018년에 발표됐고 2세대 퀵실버는 취소됐으며 대신 Arm 네오버스 코어 기반 알터를 발표했습니다. 브로드컴은 벌칸을 테이프 아웃했으나 Cavium에 매각했고, Cavium은 MIPS64 기반 Octeon을 Arm으로 바꾼 썬더X를 발표했다가 브로드컴의 벌칸을 인수해 썬더X2로 출시, 하지만 3세대는 취소하고 Arm 네오버스로 바꿨습니다. 퀄컴도 2017년에 팔코르 코어를 탑재한 Centriq 2400을 발표했으나 상용화는 취소했습니다. 

 

클라이언트 프로세서도 상황은 비슷합니다. 현재 독자 코어를 출시하는 곳은 애플과 퀄컴밖에 없습니다. 삼성은 엑시노스 M1부터 M4까지 독자 코어를 개발했으나 M5는 취소하고 이후 Cortex-X1/X2를 라이센스하는 쪽으로 바꿨습니다. 

 

이렇게 된 이유 중 하나가 개발비입니다. 높은 개발 비용을 들인데 비해 얻을 수 있는 성과가 적다(설계 자유도가 적다)는 점이 큽니다. Arm에서 IP를 사서 SoC를 만들어봤자 CPU를 설계하는 노하우가 남지 않으며, CPU 설계 기술을 확보하려면 Arm 아키텍처를 고집할 필요가 없습니다. 그래서 대기업이 RISC-V로 많이 가는 것입니다. 라이센스 비용은 중소형 기업에선 중요하나 대기업에겐 큰 비중을 차지하지 않습니다. CPU 설계 비용에 비하면 라이센스 비용은 별거 아니니까요.

 

또 NVIDIA의 Arm 인수 시도 이후 Arm의 중립성에 의문을 표시하는 기업들도 늘었습니다. 결국 인수는 불발됐지만 다른 회사가 인수를 시도하지 않는다는 보장도 없고, 그렇게 됐을 때 Arm의 라이센스가 어떻게 바뀔지도 모릅니다. 그렇다면 RISC-V의 노하우를 쌓아 두는 건 나쁜 선택은 아닐 겁니다. 하이엔드 MPU 코어를 바로 시작하는 게 아니라 간단한 컨트롤러부터 시작한다면 부담도 적고요. Arm 아키텍처 라이센스 비용을 냈던 회사라면 그 돈을 써서 소규모 디자인 팀을 유지하기는 어렵지 않습니다. 지금까지 Arm에서 아키텍처 라이센스를 구입했던 회사라면 RISC-V로 넘어가는 건 이상해 보이지 않습니다. 

 

반대로 스타트업이나 중소기업은 여전히 Arm이 낫습니다. 플렉시블 액세스를 비롯해 초기 비용을 낮춰주는 유인 정책과 스타트업 우대책을 제공하는 등, Arm은 다양한 인센티브를 주고 있습니다. 그래서 Arm의 라이센스는 차곡차곡 늘어나고 있고 매출 역시 성장 중입니다.