엔비디아, GPU 모듈 여러 개로 구성하는 MCM 디자인 GPU 출시하나?

엔비디아 (NVIDIA)가 멀티 칩 모듈 (MCM, Multi Chip Module) 디자인 GPU를 검토하고 있다는 소식이다.

wccftech에 따르면 엔비디아와 아리조나 주립대학교, 텍사스 대학교 등의 공동 연구자들이 바르셀로나 슈퍼컴퓨팅 센터 등은 MCM 디자인 GPU를  이용한 GPU 성능 향상을 다룬 자료를 공개했으며 MCM GPU는 속도가 줄어든 무어의 법칙 (Moore's Law)을 해결하는 하나의 방법이 될 수 있을 것으로 보고 있다고 전했다.

현재 트랜지스터 확장은 점점 어려워지고 있으며 그에 따라 칩 제조사들의 제조 공정의 미세화도 기술적인 어려움에 직면하면서 성능 최적화를 위한 다른 방법들은 찾고 있다.

그 중 하나가 MCM 디자인 구성이다. 연구자들은 단일 GPU의 성능이 안정화에 접어들었지만 성능 향상에 한계가 있어 보다 향상된 GPU 성능을 구현하기 위해 다수의 GPU 모듈을 패키지 레벨로 통합하는 방법을 연구하고 있다.

멀티 칩 모듈 GPU 디자인은 높은 대역폭과 전력 효율 신호 처리 기술 등을 이용해 기본 GPU 모듈을 하나의 패키지에 통합하는 제조 방법을 제안하고 있으며 멀티 칩 모듈 GPU는 SM 수 확장에 유리하고 이를 통해 많은 GPU 어플리케이션에서 활용할 수 있게 된다. 엔비디아 볼타 (Vlota)나 AMD 피지 (Fiji)와 베가 (Vega) 등은 GPU와 HBM/ HBM2 메모리를 MCM 디자인으로 만들고 있으나 GPU 코어로만 구성되는 멀티 칩 GPU와는 차이가 있다. 

연구팀은 엔비디아의 내부 GPU 시뮬레이터를 이용해 멀티 GPU 솔루션과 대응해 멀티 칩 모듈 GPU 디자인의 이론적인 성능 비교도 진행했다. 연구팀은 256 SMs 멀티 칩 모듈 GPU의 잠재력을 검토했고 그 결과 간단한 GPU 빌딩 블록과 진보된 내부연결을 가진 256 SMs 칩은 128 SMs의 단일 GPU 대비 45.5% 이상의 효율(능률)을 갖추고 있다고 주장했다.

또한 테스트에서 256 SMs 장착한 멀티 칩 모듈 GPU는 단일 GPU로 구성했을 때와 비교해 26.8%가 향상되며 오늘날의 기술 로드맵으로 만들어지는 유사한 사이즈의 구현이 어려운 가상 256 SMs 단일 GPU에는 10% 내에서 비슷한 성능을 제공했다.

이 외에도 GPU 모듈 구성은 10nm 또는 7nm 공정 적용시 오늘날의 거대 GPU 대비 40-60% 더 작은 사이즈로 GPU를 제조할 수 있을 것으로 예상했다.

다만 연구와 실제 구현은 다른 문제로 당장은 멀티 칩 모듈 GPU 그래픽카드를 찾아보기 어려울 것이지만 차후에 연구를 통해 구현 가능해질 것으로 예상된다. 

엔비디아의 R&D 팀이 해당 프로젝트에 집중하고 개발한다면 멀티 칩 모듈 GPU 디자인의 제품들이 수년내로 GTC (Graphics Technology  Conference) 또는 차세대 그래픽 로드맵을 통해 등장할 가능성도 있을 것으로 전망했다.