3D 패키징이 도래했는데, 범용 AI 시대는 훨씬 뒤쳐질 수 있을까?2023년 9월 19일, Intel은 Intel4 프로세스 기술을 기반으로 한 최초의 프로세서 플랫폼인 Meteor Lake를 공식 출시했습니다. 고급 Foveros3D 패키징 기술 덕분에 MeteorLake는 기존 단일 프로세서 설계를 다중 모듈 설계로 나누는 새로운 분리 모듈 구조를 구현했습니다. MeteorLake의 프로세서는 컴퓨팅 모듈, IO 모듈, SoC 모듈 및 그래픽 모듈로 구성되며 새로운 아키텍처를 통해 더 나은 에너지 소비율을 갖춘 프로세서를 만듭니다.

구매 페이지를 방문하세요:

인텔 플래그십 스토어


출처: 인텔

안타깝게도 인텔은 아직 14세대 코어 프로세서의 정확한 사양을 공개하지 않았습니다. 관련 세부 사항은 10월로 예상되는 또 다른 기자회견을 기다려볼 것으로 예상된다. 하지만 차세대 프로세서의 사양에 비해 인텔4의 다양한 변화는 더욱 우려스럽다. 이는 인텔이 12세대 코어 이후 선보인 프로세서 구조의 또 다른 급격한 변화로, 기존 PC 프로세서에서는 볼 수 없는 새로운 기능까지 많이 도입했다.


출처: 인텔

AI 대형 모델이 인기를 얻은 후 인텔은 모든 PC 프로세서 제조업체 중에서 가장 빠르게 후속 조치를 취했을 수 있습니다. 14세대 코어 프로세서에서는 이미 AI를 위해 준비된 신경망 처리 장치(NPU)를 보았습니다. 앞서 인텔은 저전력 프로세서용으로 설계된 모델을 포함해 프로세서 설계를 기반으로 한 여러 대형 AI 모델을 발표해 사용자가 일부 텍스트 작업을 처리하기 위해 소규모 AI를 로컬에 배포할 수 있도록 했습니다.

14세대 코어 프로세서 이후 PC 프로세서 역시 새로운 시대를 맞이하게 된다.

새로운 아키텍처, 무엇이 새로워졌나요?

기존 PC 프로세서는 기본적으로 단일 코어 구조입니다. 몇몇 프로세서는 두 개의 칩을 기판에 배치하여 프로세서를 형성합니다. 그러나 칩 자체의 관점에서 보면 여전히 전통적인 칩 설계 방식을 이어가지만 두 개의 칩을 하나로 결합합니다.

MeteorLake 아키텍처는 별도의 모듈 설계를 채택하므로 상단 덮개를 열어도 칩이 하나만 보입니다. 실제로 4개의 독립적인 모듈이 칩에 패키지되어 프로세서를 구성합니다. 그중 컴퓨팅 모듈은 최신 세대 에너지 효율 코어와 성능 코어가 내장된 이전 프로세서 코어입니다. 프로세스 기술과 마이크로 아키텍처의 업데이트를 통해 성능이 더욱 향상되고 에너지 소비율이 높아집니다.


출처: 인텔

그래픽 모듈은 Intel의 선명한 그래픽 아키텍처를 통합합니다. 별도의 모듈 설계로 인해 Intel은 더 큰 GPU를 칩에 패키징할 수 있습니다. Meteor Lake 프로세서의 핵심 디스플레이 성능은 독립 디스플레이 수준에 도달하며 광선 추적 코어 IntelXeSS를 지원합니다.

IO 모듈은 기능 측면에서 가장 작은 업그레이드를 갖습니다. 기본적으로 이전 세대와 동일한 Thunderbolt 4 프로토콜과 PCIe Gen5.0을 통합합니다.

마지막으로 SoC 모듈을 살펴보겠습니다. 이는 이번 Meteor Lake 프로세서 업데이트의 가장 큰 변화입니다. SoC 모듈에서 인텔은 신경망 처리 장치(NPU)와 새로운 저전력 에너지 효율 코어를 통합하여 에너지 절약과 성능 간의 균형을 더욱 최적화하는 새로운 저전력 아일랜드 설계를 채택했습니다. SoC 모듈은 또한 메모리 컨트롤러, 미디어 코덱 처리 및 디스플레이 장치를 통합하고 8KHDR 및 AV1 코덱은 물론 HDMI2.1 및 DisplayPort2.1 표준을 지원하며 Wi-Fi, Bluetooth 및 Wi-Fi6E도 지원합니다.


출처: 인텔

NPU 유닛이 인텔의 PC 프로세서에 패키지된 것은 이번이 처음이다. 뉴럴 네트워크 성능에 특화된 프로세싱 유닛인 14세대 코어 프로세서에 NPU를 추가하면 기존 프로세서를 훌쩍 뛰어넘는 AI 성능을 발휘할 수 있다. 틀림없이,그렇다고 이전 프로세서에 AI 성능이 없었다는 의미는 아닙니다., 그러나 당시 논리는 CPU와 GPU의 컴퓨팅 성능을 사용하여 알고리즘을 통해 시뮬레이션 계산을 강제하는 것이 었습니다. 장점은 적응력이 강했지만, 에너지 소비율이 낮고 CPU, GPU 컴퓨팅 파워를 많이 차지해 사용자 경험이 제한된다는 단점이 있었다.

NPU가 추가된 후 프로세서는 AI 기능과 관련된 성능 호출을 NPU에 넘길 수 있습니다. CPU와 GPU의 컴퓨팅 성능은 보조 및 백업으로만 사용되므로 사용자는 컴퓨터의 정상적인 사용에 영향을 주지 않고 AI 기능을 실행할 수 있습니다. ChatGPT와 같은 대규모 AI 모델의 등장으로 AI는 우리 일상의 일부가 되었습니다. 그러나 현재의 AI는 일반적으로 원격 서버에서 실행되기 때문에 정보 유출의 위험이 있을 뿐만 아니라 적용 범위도 줄어듭니다.


출처: 인텔

AI를 진정한 휴대용 비서로 만들려면 PC 등 개인용 단말의 AI 성능 향상이 시급한 과제로 떠올랐다. NPU의 컴퓨팅 성능을 사용하면 독립 그래픽 카드와 같이 전력 소모가 큰 하드웨어에 의존하지 않고도 소규모 AI 모델을 로컬로 쉽게 배포할 수 있습니다. 더욱이 모바일 단말기에 더욱 쉽게 이식할 수 있어 휴대용 모바일 기기의 AI 음성 비서 역시 더욱 강력한 지능을 갖게 된다.

이전에는 프로세서에 NPU를 추가하는 것에 대해 아무도 생각하지 않은 것은 아니지만 여러 가지 문제로 인해 궁극적으로 프로세서에 NPU를 배치할 새 섹션을 성공적으로 열지 못했습니다. 그렇다면 인텔은 어떻게 했는가?

3D 패키징이 온다

Meteor Lake 프로세서의 탄생 뒤에는 Intel의 차세대 3D 패키징 기술인 Foveros가 뗄래야 뗄 수 없는 관계입니다. 이르면 2020년 초 모바일 프로세서에서 실험을 했지만 당시 기술은 아직 완전히 성숙되지 않았기 때문에 지난 3년 동안 레이크필드는 인텔의 유일한 3D 패키징 PC 프로세서가 됐다.


출처: 인텔

3D 패키징이란 무엇입니까? 비유하자면, 전통적인 2D 패키징은 방갈로를 짓는 것이고, 3D 패키징은 복층 주택을 짓는 것입니다. 원래 칩의 상위 레이어에 특수 캐리어 레이어가 추가되고 그 안에 NPU와 같은 추가 모듈이 배치됩니다. 기존의 개별 패키징과 비교하여 3D 패키징은 프로세서 크기를 그대로 유지하면서 더 높은 연결 대역폭과 더 낮은 대기 시간을 제공할 수 있어 하드웨어 수준에서 성능 경험의 일관성을 보장합니다.

패키징 기술의 개선을 통해 인텔은 이제 비용 절감을 의미하는 고수율 3D 패키징을 달성할 수 있습니다. 이것이 Foveros가 PC 프로세서에 사용될 수 있는 주된 이유입니다. 이전에 Foveros는 단가가 높은 서버 프로세서 시장에서 활발히 활동해 왔습니다.


출처: 인텔

인텔은 3D 패키징 기술을 개선하는 동시에 2020년 말까지 물리적 한계에 도달한 유기 기판을 대체할 새로운 기판 소재도 개발하고 있습니다. 차세대 유리 기판은 더 높은 트랜지스터 운반 능력, 특유의 우수한 기계적 및 물리적 특성을 가지며, 광학 특성을 기반으로 이전 세대 기판보다 훨씬 더 많은 수의 패키지를 제공할 수도 있습니다. 2030년에는 단일 패키지가 1조 개의 트랜지스터를 계승하도록 설계될 수 있을 것으로 예상됩니다.

차세대 기판과 차세대 패키징 기술을 통해 인텔은 PC 프로세서의 새로운 한계에 도전하고 있습니다.

별도의 모듈 설계, 3D 패키징, 유리 기판 등 일련의 용어가 고급스러워 보이지만 우리에게 어떤 영향을 미치나요? 소비자로서 우리는 14세대 코어 프로세서로부터 어떤 이점을 얻을 수 있습니까? 실제로 모든 개선은 "성능"이라는 두 단어에서 분리될 수 없습니다.

물론 이는 주주파수를 높이는 우리의 전통적인 상상과는 조금 다를 수 있다. 기존에 노출된 정보로 볼 때 14세대 코어 프로세서의 주요 주파수 증가폭은 크지 않지만, 멀티코어 성능, 비디오 트랜스코딩 등의 성능은 이전 세대에 비해 월등히 뛰어납니다. 그 뒤에는 SoC 모듈, 그래픽 모듈 등 독립 모듈의 기여가 있다. 프로세서가 개별 설계 시대로 접어들면서 기존의 주 주파수는 더 이상 프로세서의 전체 성능을 나타낼 수 없습니다.


출처: 인텔

SoC, 그래픽, 컴퓨팅의 세 가지 주요 모듈은 서로 독립적입니다. 또한 기업은 사용자 요구에 따라 프로세서의 성능과 기능을 보다 정확하게 맞춤 설정할 수 있으므로 사용자는 자신에게 더 적합한 프로세서를 선택할 수 있습니다. 장기적으로 이는 미래의 PC 시장을 변화시킬 수도 있다. 예를 들어, 향상된 컴퓨팅 모듈은 독립 그래픽 카드가 장착된 고성능 PC에서 사용할 수 있습니다. 향상된 그래픽 모듈은 높은 비디오 트랜스코딩 성능이 필요한 PC와 함께 사용할 수 있습니다. 향상된 SoC 모듈을 AI 전문 프로세서로 만들 수 있습니다.

물론 당분간은 기존 트랙을 이어가며 다양한 모델을 통해 성능을 차별화할 예정이다. 더 나은 성능을 원한다면 더 많은 돈을 쓸 수 있습니다.그러나 14세대 코어 프로세서가 문을 열고 우리에게 새로운 세상을 보여주었습니다.