엔비디아 볼타, PCIe 4.0 지원 첫 번째 그래픽카드 되나?

엔비디아 (NVIDI)는 GTC 2017 행사를 열고 차세대 GPU 아키텍처 볼타 (Volta)를 공개하고 HPC 시장 등을 위한 테슬라 V100 (Tesla V100)을 공개했는데 PCI-Express  4.0 (PCIe 4.0, PCIe Gen 4)을 지원하는 첫 번째 그래픽카드가 될 것으로 예상된다는 소식이다. 

expreview는 엔비디아가 GTC 2017을 통해 공개한 볼타 GPU가 PCIe 4.0을 지원하는 첫 번째 그래픽카드가 될 것으로 예상된다고 전했다.

엔비디아 볼타 GPU는 210억개 이상의 트랜지스터, CUDA 코어와 텐서 코어 (Tensor Core)를 통합한 새로운 아키텍처를 구현한다. 텐서 코어는 볼타 GPU에 새로 추가된 것으로 인공지능 워크로드 가속을 위해 640개의 텐서 코어를 내장하며 테슬라 V100은 CPU 100개의 성능에 준하는 120 테라플롭 딥 러닝 성능을  제공한다. NVLink 2.0을 지원해 이전 세대 대비 최대 2배 가량의 성능, HBM2 DRAM으로 900GB/s의 메모리 대역폭으로 이전 세대 GPU 대비 50% 향상된 메모리 대역폭을 제공한다. 볼타를 위한 CUDA, cuDNN, 텐서RT™(TensorRT™) 등 최적화 소프트웨어 통해 인공지능 및 연구를 가속화할 예정이다.

또한 볼타 GPU는 테슬라 V100에 탑재된는데 2가지 버전이 등장할 것으로 알려졌다. 하나는 NVLink 2.0 인터페이스를 지원하고 다른 하나는 PCIe 인터페이스를 이용한다. NVLink 2.0 버전은 최대 300GB/s의 대역폭을 제공하며 PCIe 버전 테슬라 V100은 PCIe 지원 규격이나 자세한 내용은 아직 알려져 있지 않다.

하지만 최근 IBM 파워 9 프로세서가 PCIe 4.0을 지원할 것으로 알려지면서 IBM과 기술 협력 관계에 있는 엔비디아 볼타 GPU가 이 프로세와 조합해 슈퍼컴퓨터를 구성할 가능성이 높아졌다. 해당 시스템에 사용되기 위해서는 볼타 기반 GPU 역시 PCIe 4.0을 지원할 것으로 예상되며 그에 따라 PCIe 4.0을 지원하는 첫 번째 그래픽카드가 될 가능성 역시 높아진다. IBM 파워 9 프로세서는 PCIe 4.0 규격을 지원하는 첫 번째 프로세서로 48 PCIe 4.0 레인을 통해 192GB/s의 대역폭을 제공한다.

물론 이 내용은 어디까지나 전문가 및 HPC 시장에 한정하는 이야기로 데스크탑과는 거리가 있다.

데스크탑 시장은 지난 2011년 하반기 AMD가 라데온 HD 7970을 통해 PCIe 3.0 규격을 도입한 이후 하이엔드부터 보급형에 이르기까지 PCIe 3.0 규격을 이용하고 있으며 아직까지 PCIe 4.0을 지원하는 CPU와 GPU는 등장하지 않았다.

PCIe 4.0은 기술적으로는 구현이 가능하겠지만 소비자용 즉 데스크탑용 볼타 GPU 기반 그래픽카드는 PCIe 4.0을 지원하지 않을 가능성이 높다. 이는 인텔과 AMD에서 PCIe 4.0을 지원하는 칩셋 기반 플랫폼이나 프로세서를 출시하지 않았고 볼타 기반 그래픽카드가 PCIe 4.0 규격을 지원하더라도 지원하는 프로세서나 플랫폼이 없는 상황에서 PCIe 4.0 그래픽카드를 만든다는 것은 의미가 없기 때문이다. 

따라서 볼타가 올해 하반기 또는 2018에 등장하더라도 인텔이나 AMD에서 PCIe 4.0 지원 칩셋인나 프로세서를 발표나 출시하지 않는다면 데스크탑용 그래픽카드는 PCIe 3.0 규격을 유지할 가능성이 높아 보인다.

한편 PCIe 4.0은 2016년 말 규격이 제정되고 상업화가 시작된 기술로 현재 사용하는 PCIe 3.0 (PCIe Gen 3)의 2배에 이르는 대역폭을 제공한다. PCIe 3.0 16레인 (Lanes)은 단방향 16GB/s, 양방향 최대 32GB/s의 대역폭을 제공하는데 차세대 PCIe 4.0은 2011년 모습을 드러냈고 신호속도는 PCIe 3.0의 8GT/s에서 2배인 16GB/s, 대역폭은 16 레인 단방향 16GB/s (15.7GB/s)에서 32GB/s  (31.5GB/s)로 늘어나고 딜레이도 줄어들 예정이다. 다만 PCIe 3.0 x16에서도 데스크탑 하이엔드 그래픽카드에 병목현상이 발생하지 않아 2배로 대역폭이 늘어난 PCIe 4.0이 그래픽카드 성능을 크게 향상하지는 않을 것으로 예상된다.