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[커버스토리] 컴퓨터 발전의 중심, ‘CPU’ 둘러싼 경쟁인텔 주도 속 AMD 재도전…유닉스 진영, ARM도 기회 모색

   
 
[컴퓨터월드] 인텔이 10년간 주도해온 PC 및 서버용 프로세서 시장에 AMD가 또다시 경쟁을 선언했다. 10년간 신제품 발표 때마다 실망만을 안겨줬던 AMD는 자신만만하게 차세대 ‘라이젠’ 프로세서를 소개했고, 뛰어난 가격대성능비로 경쟁이 사라졌던 데스크톱PC 시장에 활기를 불어 넣고 있다. 여기에 AMD의 부활이 서버 시장에서는 얼마나 영향을 줄 수 있을지도 기대를 모으고 있다.

지난 몇 십년간 서버 시장에서 인텔은 유닉스의 점유율을 빠르게 흡수하며 마침내 독점과 다름없는 시장 입지를 구축했다. 오라클, 후지쯔, IBM 등 유닉스 진영 또한 끊임없이 연구개발을 이어나가고 있지만 역부족이었다. 인텔 ‘제온’은 범용성과 가격을 무기로 데이터센터를 점령해나가고 있다. 이처럼 공고한 인텔의 입지는 퀄컴이 ARM의 아키텍처를 기반으로 MS 클라우드 서버를 만들었다는 소식에 눈길이 가게 만든다. 기회와 변화를 모색하는 CPU 시장 각 업체별 동향을 살펴본다.


PC 및 서버 시장 동반 하락세…교체 수요 감소 탓

전 세계적으로 PC와 서버 시장은 이제 정체기, 비관적으로 보면 하락세에 접어들었다. 스마트폰이 등장하면서 시대의 흐름은 모바일로 옮겨간 지 오래다. 여전히 PC를 업무에 사용하긴 하지만, 1~2년 주기로 교체하는 스마트폰과는 달리 PC 교체 주기는 2년을 훨씬 넘어서 5년이 되는 경우도 많다. PC시장이 예전과 같은 호황을 기대하기 어려운 이유이다.

   
▲ 2016년 전 세계 PC업체 출하량 추정치(단위: 천 대, 출처: 가트너)

가트너에 따르면 2016년 전 세계 PC 출하량은 전년 대비 6.2% 감소한 2억 6,970만 대를 기록한 것으로 나타났다. 글로벌 PC시장은 2012년 이후 5년 연속으로 축소되고 있는 상황이다.

지난해 4분기의 경우, 크리스마스 시즌 매출이 전반적으로 부진하면서 전 세계 PC 출하량은 전년 동기 대비 3.7% 감소한 7,260만 대로 나타났다. 이어 2017년 1분기 잠정 집계결과에서는 전년 동기대비 2.4% 감소한 6,220만 대를 기록했다. 분기 출하량 6,300만 대 미만을 기록한 것은 2007년 이후 처음이다. 가트너는 이러한 PC시장 침체의 이유를 소비자들의 PC 구매 방식 변화에서 찾고 있다.

가트너는 전반적인 PC시장 부진의 이유에 대해 성장을 견인할 만한 기술 발전이 충분치 못했기 때문이라고 짚고 있다. 새로운 PC 구매에 적극적인 사용자들에 의해 투인원(2-in-1)이나 초경량 노트북 시장이 빠르게 성장하고 있지만, 이들만으로 전체 시장을 견인하기에는 역부족이라는 지적이다. 특히 스마트폰 의존도가 높아지면서 PC 사용빈도가 낮은 층의 시장이 급격히 감소하고 있으며, 기업용·게임용 PC 분야에 아직 성장기회가 남아있는 것으로 보이지만 적어도 내년까지는 PC 시장의 전반적 축소가 일어날 것이라고 전망했다.

서버 시장 역시 비슷한 이유로 어려움을 겪고 있다. 컴퓨팅 자원을 효율적으로 사용할 수 있는 서버 가상화 기술이 보편화되고, 여기에 클라우드까지 등장하면서 새로운 하드웨어 구매에 대한 절대적 필요성은 감소했다. 특히나 비용 절감을 제1가치로 내세우는 기업들이 해당 기술들을 적극적으로 받아들이면서, 분야를 막론하고 기업 비즈니스가 디지털 기반으로 변화된다는 디지털 트랜스포메이션(Digital Transformation) 추세 아래에서도 서버 시장은 전체적으로 매출 및 출하량 감소를 겪고 있다.

   
▲ 2016년 4분기 전 세계 서버 업체 매출 추정치 (단위: 미국 달러)

가트너에 따르면 2016년 전 세계 서버 매출 역시 전년 대비 2.7% 감소했으며, 출하량 면에서도 0.1% 성장에 그친 것으로 나타났다. 2016년 4분기 기준으로는 전년 동기 대비 매출이 1.9% 감소했고, 출하량은 0.6% 하락했다.

제프리 휴잇(Jeffrey Hewitt) 가트너 리서치 총괄 부사장은 “몇 가지 뚜렷한 요인이 2016년 최종 결과에 영향을 미쳤다. 페이스북, 구글 등의 하이퍼스케일 데이터센터가 성장하는 동시에 몇몇 상당한 규모의 서버 교체가 이뤄졌다”면서, “기업들이 가상화를 통해, 또는 클라우드 서비스 공급업체를 통해 서버 애플리케이션을 지속적으로 활용한 결과 더 낮은 성장률을 보였다”고 말했다.


CPU 기술 발전 속도에 대한 소비자 체감 둔화

PC와 서버 시장의 성장을 가로막고 있는 이유로 기술 발전의 부족이 꼽히는 것은 특히 두뇌에 해당하는 CPU의 발전이 예전 같지 않기 때문이다. 수십 년간 반도체 업계의 성장 지침으로 작용해온 ‘무어의 법칙(Moore’s Law)’은 CPU 부문에서 이미 2000년대 초반부터 그 지속 여부에 의문이 제기됐고, 2010년대에 들어서면서부터는 본격적으로 한계에 부딪혔다는 평가를 받기 시작했다.

18개월을 기준으로 반도체의 집적도 및 성능이 2배씩 증가한다는 이 법칙은 수십 년간 하드웨어 중심의 IT업계 성장을 이끌었다. 즉, 2010년 이전까지 업계는 주로 인텔과 AMD 등이 이끌어온 CPU 성능 발전에 놀라움을 표시하면서 이러한 컴퓨팅 파워를 활용할 수 있는 방법을 찾아왔다고 해도 과언이 아니었다.

   
▲ 4GHz 벽에 부딪혔던 인텔의 ‘펜티엄4 프레스캇’은 극악의 발열을 보여줬다.

그러나 오늘날의 IT업계는 이와는 다른 양상을 보이고 있다. 반도체의 미세공정화가 진행됨에 따라 발열 문제를 극복하지 못하게 됐고, 이 때문에 클럭 속도를 기준으로 한 CPU 성능의 발전이 한계를 맞이했기 때문이다. 이에 인텔과 AMD 등은 아키텍처를 개선하고, 두뇌를 늘리는 멀티 코어(Multi Core) 방식을 채용했으며, 다양한 명령어들을 추가하는 등 설계와 효율 측면에서 개선을 이뤄나가면서 성능을 높여가고 있다.

비록 ‘펜티엄4’ 시절과 비교해 제품의 평균 클럭 속도는 제자리 수준이지만, 실제 환산 속도 기준으로는 여전히 무어의 법칙을 따르고 있는 것과 마찬가지라는 평가도 나온다. 그럼에도 불구하고 업계는 “무어의 법칙이 종언을 고하며 하드웨어의 시대는 끝났고 이제는 소프트웨어가 IT 발전을 주도한다”고 평가하면서 CPU 발전이 벽에 부딪혔음을 지적하고 있다.

   
▲ AMD APU ‘트리니티’ 구조

클럭 속도 발전의 한계뿐만 아니라, 오늘날 보편화된 멀티코어 구조의 경우 전력 소비량 측면의 한계로 인해 칩 내에서 전력을 공급할 수 없는 구역인 ‘다크 실리콘’ 현상이 나타나는 등의 제한점도 있다. 이처럼 코어의 추가가 선형적인 성능 증가 효과를 보장하지 않는 상황에서 헤테로지니어스(Heterogeneous) 컴퓨팅 구조가 해결책으로 제시되고 있기도 하다.

CPU뿐만 아니라 GPU, FPGA 등을 연산에 함께 활용하는 헤테로지니어스 컴퓨팅의 일환으로 AMD는 CPU와 GPU 코어를 통합한 아키텍처인 APU(Accelerated Processing Unit)를 제시하고 있고, 모바일 프로세서 영역에서 ARM은 서로 다른 성능의 코어 쌍을 탑재하는 ‘빅리틀(big.LITTLE)’ 아키텍처 등을 도입, 저전력을 유지하면서 성능 측면의 과제까지 극복하고 있다.

   
▲ ARM ‘빅리틀’은 헤테로지니어스 코어 구조로(위), 최근에는 ‘다이내믹(DynamIQ)’ 기술(아래)로 진화했다.

그러나 프로세서 제조사들이 이처럼 다양한 방법으로 물리적 한계를 돌파하고 있음에도 불구하고, 근본적으로 CPU 발전의 속도가 더뎌졌다는 점은 많은 소비자들이 체감하고 있는 부분이다. 전 세계적인 경기 침체를 차치하고서라도, PC에 크게 관심 없는 소비자들을 포함해 게이머들까지 출시된 지 5~7년이 지난 컴퓨터를 아직까지 사용하는 경우가 상당하다는 점이 이러한 상황을 반영하고 있다. 특히 이는 지난 2011년 출시된 인텔 ‘코어’ 시리즈 2세대 ‘샌디브릿지(Sandybridge)’ 제품이 중고 시장에서 아직까지 건재하다는 사실에서 잘 알 수 있다.


인텔 천하 10년…AMD, 프로세서 경쟁 재점화

지난 2006년 인텔은 ‘콘로(Conroe)’ 아키텍처와 이를 기반으로 한 ‘코어2’ 시리즈를 출시하면서 AMD를 따돌렸고, 이후 2세대 ‘코어 i’ 시리즈인 ‘샌디브릿지’ 출시를 기점으로 CPU 시장에서 압도적인 우위를 점해 왔다. 경쟁이 상호간 기술 발전을 부추기고, 소비자는 제품 가격 경쟁에 따른 이득을 보는 상황을 기대하긴 힘든 환경이었다.

그러나 2017년, 그야말로 ‘인텔 천하’라 해도 과언이 아니었던 지난 10년 간의 PC 및 서버용 마이크로프로세서 시장 구도에 변화의 움직임이 감지되고 있다. 이러한 변화를 만든 것은 지난 3월 출시된 AMD의 데스크톱PC용 프로세서 ‘라이젠(Ryzen) 7’ 시리즈가 각종 매체와 소비자들로부터 좋은 평가를 받으면서부터다.

   
▲ AMD ‘라이젠 7’ 프로세서 패키지

‘라이젠 7’ 시리즈는 AMD가 작심하고 개발한 차세대 마이크로아키텍처인 ‘젠(Zen)’을 기반으로 한다. ‘젠’은 실패작으로 평가받는 전 세대 아키텍처인 ‘엑스카베이터(Excavator)’ 대비 IPC(사이클 당 명령처리 횟수) 측면에서 큰 개선을 보이면서 최신 인텔 프로세서에 근접하는 성능을 달성했다. AMD는 그동안 인텔 대비 아키텍처 성능 측면에서 2~3세대는 뒤처졌다고 평가받아왔다.

‘젠’ 역시 아직까지 단일 코어 성능을 기준으로 인텔에 소폭 미치지 못하는 것은 사실이지만, AMD 8코어 16스레드 ‘라이젠 7’의 최상위 제품이 인텔의 8코어 16스레드 HEDT(하이엔드데스크톱) 제품에 육박하는 성능을 약 절반 가격에 제공한다는 점에서 출시 전후로 큰 관심을 끌었다.

돈 월리그로스키(Don Woligroski) AMD 데스크톱 CPU 제품 마케팅매니저는 4월 ‘라이젠 5’ 출시 행사에서 “AMD ‘젠(Zen)’ 아키텍처는 큰 성공을 거두고 있다. 전작 대비 IPC(사이클 당 명령처리 횟수) 40% 개선이라는 목표를 넘어 52% 개선을 달성했고, 8코어 16스레드의 ‘라이젠 7 1800X’ 가격은 인텔의 동급 모델인 ‘코어 i7 6900K’의 1,000달러에 비해 절반 수준에 불과하다”며 자신감을 보였다.

실제 국내 온라인 쇼핑몰에서 AMD의 최상위 신제품인 8코어 16스레드 ‘라이젠 7 1800X’는 4월 말 기준으로 60만 원이 조금 넘는 가격에 판매되고 있는데, 동일한 8코어 16스레드 제품인 인텔 ‘코어 i7-6900K’는 130만 원이 넘는 가격대를 형성하고 있다.

특히 이전 세대까지 AMD의 8코어 제품이 인텔의 4코어 제품보다 떨어지는 성능을 보이던 것과는 달리, 이번 ‘라이젠’은 인텔 제품에 근접한 성능을 내면서도 가격은 더욱 저렴하게 책정돼 소비자들의 큰 관심을 받고 있다. 8코어 제품이 실제로는 4코어 성능밖에 내지 못한다는 이유로 2015년 미국에서 집단 소비자 소송을 당하기도 했던 AMD로서는 큰 변화가 아닐 수 없다.

   
▲ AMD ‘라이젠’ 제품 라인업 및 대응제품

이처럼 개선된 성능의 최상위 라인업 ‘라이젠 7’ 시리즈를 출시하며 인텔에 반격을 시작한 AMD는 4월 중순 300달러 미만의 메인스트림 시장을 겨냥한 ‘라이젠 5’를 내놓고 시장점유율 확대에 본격적으로 나서고 있다. 8코어 16스레드의 ‘라이젠 7’에 이어, AMD ‘라이젠 5’ 제품군은 6코어 12스레드 모델 2종과 4코어 8스레드 모델 2종으로 구성돼 있다. 이는 그동안 대부분의 일반 사용자들이 2코어 혹은 최대 4코어 8스레드 제품을 선택해야 했던 인텔에 비해 멀티코어 기술 측면에서의 선택권을 넓혀주고 있다.

특히, ‘라이젠 5’ 시리즈는 공식적으로 ‘인텔 코어 i5’ 제품군에 대응하는 제품임을 내세우고 있지만, 게이밍을 제외하고는 전체적으로 인텔 ‘코어 i5’를 상회하며 ‘코어 i7’ 급에 근접하는 성능을 보여주고 있다. AMD에 따르면, ‘라이젠 5 1600X’는 비슷한 가격대의 경쟁 모델인 인텔 ‘코어 i5 7600K’ 프로세서와 비교했을 때 씨네벤치 테스트 결과에서 멀티스레드 기준 최대 87% 이상 향상된 성능을 발휘하는 것으로 나타났다. 또한 출시 이후 이어진 각종 벤치마크 테스트에서는 AMD의 공식 발표를 뛰어 넘는 결과를 일부 기록하기도 하면서 호평을 받고 있다.

‘라이젠 5’ 시리즈는 ‘라이젠 7’과 동일하게 ‘AM4’ 소켓 기반의 메인보드에서 동작하며, 마찬가지로 ‘X’가 붙은 제품은 자동화된 오버클러킹 기술인 ‘XFR(eXtended Frequency Range)’을 지원한다. 제품별 국내 권장소비자가격은 ▲‘라이젠 5 1600X’ 321,000원 ▲‘라이젠 5 1600’ 278,000원 ▲‘라이젠 5 1500X’ 242,000원 ▲‘라이젠 5 1400’ 214,000원 등으로 책정됐다. 여기에 4월 말 기준으로 실제 국내 오픈마켓 판매가는 이보다 소폭 하락한 상태라 가격 경쟁력은 더욱 올라갔다.

이처럼 다시 시작된 경쟁에 인텔은 신중한 입장을 보이고 있다. 공식적으로 프로세서 가격 하락에 대한 언급이나 대응 방침을 내놓고 있지는 않지만, ‘라이젠 7’ 발표 하루 전 국내 유통사들이 프로세서 가격을 일제히 인하하면서 소비자와 업계로부터 주목받았다. 또한 ‘코어’ 시리즈 8세대 라인업으로 내년 출시 예정이었던 ‘커피레이크(Coffee Lake)’ 데스크톱 CPU 제품을 올해 8월에 6코어 기반으로 조기 등장시킬 거라는 관측도 나오고 있다.

   
▲ 인텔 8세대 ‘커피레이크’는 6코어로 8월 출시될 거라는 관측이 나오고 있다.

특히 AMD는 3월 ‘라이젠 7’ 출시 이후 국내 시장에서 2% 미만 수준이던 소비자용 CPU 시장 점유율을 약 13% 이상으로 끌어올린 것으로 알려졌다. 인텔 ‘코어 i7’ 이상 급의 고성능 CPU 시장 영역에서는 45%까지 점유율을 끌어올렸다는 비공식 집계도 나오고 있다. 이는 ‘라이젠 7’ 출시만으로 이뤄낸 결과다. 그렇기에 ‘라이젠 5’가 시장의 과반 이상을 차지하는 300달러 미만 시장에서도 성공을 이어간다면, AMD로서는 국내 시장에서 10년 만에 부활을 선언할 수 있게 된다.

출시 한 달이 채 지나지 않은 시점에서 ‘라이젠 5’ 판매량에 대한 정확한 집계는 나오지 않은 상황이지만, 무엇보다 그동안 같은 가격대에서 고려 대상조차 되지 못했던 AMD의 제품들이 이제는 인텔과 나란히 평가받는다는 점이 가장 큰 변화라고 할 수 있다.


서버 시장 CPU 경쟁, 확대 및 지속 전망

AMD는 데스크톱PC 시장에서의 돌풍에 만족하지 않고 서버용 프로세서 시장에서도 부활을 노리고 있다. AMD는 고성능 서버용 프로세서 ‘네이플스(Naples)’를 2분기 출시할 계획으로, 소비자 부문을 넘어 기업 시장으로의 경쟁 확대를 예고하고 있다.

역시나 ‘젠’ 아키텍처를 기반으로 하는 AMD ‘네이플스’ 프로세서는 단일 칩 기준 최대 32코어 64스레드 SoC(시스템온칩) 구조로 설계됐으며, 8개의 메모리 채널을 지원한다. 2소켓 서버 기준으로는 16개의 채널을 통해 32개의 메모리 슬롯(DIMM)에서 최대 4TB의 DDR4 메모리를 사용할 수 있다.
 

   
▲ AMD ‘네이플스’ 2소켓 구조

최대 44코어 88스레드의 인텔 2소켓 제품인 ‘제온(Xeon) E5-2699A v4’와 비교했을 때 45% 많은 코어 수, 60% 확장된 고속 I/O를 제공하며 2400MHz 대역폭의 메모리, 총 128개의 PCIe 3.0 레인을 지원한다는 점을 내세운다. 특히 최신 ‘인피니티 패브릭(Infinity Fabric)’ 기술을 통해 2소켓 서버에서 2개의 ‘네이플스’ 프로세서를 완벽하게 연결할 수 있으며, 전용 보안 하드웨어도 탑재했다.

포레스트 노로드(Forrest Norrod) AMD 엔터프라이즈, 임베디드 및 세미커스텀(EESC) 사업그룹 총괄 수석부사장은 “AMD ‘네이플스’ 프로세서는 데이터센터 시장에서 AMD가 강력한 입지를 다지는 데 중요한 계기를 마련할 것이며, 소비자에게는 고성능 서버용 프로세서 분야의 새로운 선택의 기회를 제공할 것”이라면서, “방대한 규모의 최신 데이터센터 환경에서 ‘네이플스’는 기존에 불가능했던 탁월한 프로세스 처리 능력을 발휘할 것으로 기대되며, 최근 탁월한 그래픽 구현과 방대한 데이터 처리 등 새로운 기술이 요구되는 시점에서 차별화된 성능을 통해 시장의 판도를 바꿀 것”이라고 밝혔다.

서버용 프로세서 시장에서 인텔의 점유율을 노리는 것은 AMD뿐만이 아니다. 인텔의 x86 아키텍처는 수십 년간 이어진 시스템 다운사이징 추세에 따라 유닉스 시장을 무너뜨려 왔다. 이제 인텔은 출하량 기준으로 99%, 매출 기준으로 90%에 달하는 점유율을 기록하고 있으며, 유닉스용 프로세서 ‘아이테니엄(Itanium)’의 경우 2012년 ‘폴슨(Poulson)’ 이후 차세대 ‘킷슨(Kittson)’을 내놓지 않고 있다. ‘킷슨’은 인텔 제품 로드맵상 올해 출시될 계획이지만 불확실하다.

유닉스 진영이 이 같은 인텔의 시장 독점을 손 놓고 바라보고 있는 것은 아니다. 오라클은 지난해 코어 수를 줄인 ‘스팍(SPARC) S7’ 프로세서 기반 서버와 클라우드 인프라(IaaS)를 출시하며 대응했고, 올해 4월에는 후지쯔가 새로운 ‘스팍64 XII’ 프로세서 기반의 ‘M12-2’ 및 ‘M12-2S’ 서버를 글로벌 시장에 내놓기도 했다.

   
▲ 오라클은 6년간 7개의 ‘스팍’ 프로세서를 개발했다.

먼저 지난해 출시된 ‘스팍 S7’ 프로세서는 2015년 선보인 최상위 ‘스팍 M7’보다 코어 수를 줄인 제품으로, 4.27GHz의 클럭 속도에 8코어 64스레드 구조를 갖췄다. 오라클은 프로세서 내에 ‘실리콘 시큐어드 메모리(Silicon Secured Memory, SSM)’ 및 ‘데이터 분석 가속기(Data Analytics Accelerator, DAX)’를 포함하는 ‘소프트웨어 인 실리콘(Software in Silicon)’ 기술을 통합, 업계 최상의 보안과 코어당 효율성을 제공한다고 강조하고 있다. 특히, ‘DAX’는 오픈 API를 통해 엔터프라이즈, 빅데이터 및 클라우드 애플리케이션에 걸쳐 10배 향상된 분석 성능을 제공함으로써 업무 지연 및 비용을 절감할 수 있다고 소개됐다.

또한 후지쯔가 최근 발표한 ‘스팍64 XII’는 전작 ‘스팍64 X+’의 3.5GHz 클럭 속도보다 11.4% 높은 3.9GHz에서 실행되며, 스레드는 코어 당 4개에서 최대 8개에 달한다. 코어 수는 ‘스팍64 X+’의 16개에서 ‘스팍64 XII’로 오며 12개로 줄었지만, 소켓 당 총 처리량은 약 1.9배~2.5배까지 증가했다고 보고되고 있다.

   
▲ 후지쯔 ‘스팍64 XII’ 프로세서

IBM 역시 그동안 최고 수준의 성능을 보여 온 ‘파워(POWER)’ 프로세서의 개발을 지속하고 있으며, 지난해 선보인 엔비디아 NV링크(NVLink) 지원 ‘파워 8+(POWER 8 with NVLink)’ 프로세서에 이어 올해는 차세대 ‘파워 9’의 출시를 계획하고 있다. ‘파워 9’은 24코어에 코어 당 4스레드 및 8스레드 두 가지 구성으로 준비 중이다.

NV링크는 PCIe 3.0 대비 대역폭이 5배 이상인 인터커넥트(Interconnect) 기술로, IBM은 엔비디아와의 협력을 통해 GPU 간 연결뿐만 아니라 ‘파워 8’ CPU와의 연결에도 ‘NV링크’를 적용함으로써 CPU-GPU 구간의 병목현상을 없앴다.

   
▲ IBM ‘파워’ 프로세서 개발 로드맵

IBM은 ‘파워 8+’ 프로세서와 엔비디아 ‘테슬라 P100’ GPU 사이를 직접 연결하는 ‘NV링크’ 기술이 인텔 x86 시스템에서는 불가능하다는 점을 강조하고 있다. 극대화된 성능이 요구되는 딥러닝 기반 고성능컴퓨팅(HPC) 환경에 필요한 기술로, IBM은 NV링크를 지원하는 코드명 ‘민스키(Minsky)’ 서버를 지난해 출시했다.

한편, 올해 말 출시될 것으로 알려진 IBM ‘파워 9’ 프로세서에서는 NV링크 2.0 버전을 지원하게 된다. 엔비디아의 GPU를 이용하는 헤테로지니어스 컴퓨팅 환경을 구성할 경우, PCIe 3.0 기반 GPU 연결 시스템과 비교 시 7배에서 10배에 달하는 성능 향상이 가능할 것으로 예상된다.


끊임없이 저울질되는 ‘ARM 서버’ 출시 가능성

IBM과 오라클·후지쯔의 비(非) x86 CPU는 사실 단일 CPU 성능과 안정성 측면에서 대체로 인텔의 제품을 압도한다. 그럼에도 불구하고 인텔의 CPU가 서버 시장을 평정한 것은 무엇보다 저렴한 비용과 범용성이 가장 큰 요인으로 작용했다. 개별 CPU 자체의 가격뿐만 아니라 전력 소모 측면에서도 인텔 ‘제온’ 기반 시스템은 경쟁 제품 대비 큰 이점을 보유하고 있고, 상대적으로 쉬운 개발 환경 덕에 사용자들의 접근성 역시 높기 때문이다.

그러나 구글, 페이스북, 아마존 등 대규모 자체 데이터센터를 보유한 글로벌 IT기업들은 끊임없이 IT인프라 운영비용을 절감할 것을 요구받고 있으며, 이를 달성하기 위해 다양한 방법을 모색하고 있다. 특히 이들 기업들은 이미 제품화된 서버 등의 하드웨어 제품을 구매하는 것이 아니라, ODM(주문자생산) 방식을 통해 자체적으로 시스템을 디자인하면서 다양한 가능성을 염두에 두고 있다.

예를 들어, 지난해 구글은 IBM ‘파워 9’ 프로세서 기반의 서버를 랙스페이스와 공동 구축하기로 하고 관련 연구를 진행한다고 밝힌 바 있다. 구글은 그 이전에도 ‘파워 8’ 프로세서 기반의 인프라를 일부 도입했다고 발표하긴 했지만 규모는 크지 않았다. 아직까지 비용 절감 측면에서 큰 메리트가 없었기 때문인 것으로 풀이된다.

그럼에도 불구하고 구글 등의 기업들은 현재 인텔이 거의 독점하고 있는 서버용 프로세서 시장에서 대안을 마련해두고 싶어 하는 눈치다. 구글은 현재의 인텔 ‘제온’ 기반 시스템에서 상당한 양의 비용절감을 달성할 수 있다면 CPU 및 시스템 브랜드를 가리지 않고 도입할 것이다.

특히 최근 주목되는 소식은 지난해 말 마이크로소프트(MS)가 퀄컴(Qualcomm)과의 협력을 통해 자사 클라우드 데이터센터에 영국의 반도체 설계자산(IP) 기업 ARM의 아키텍처를 기반으로 한 서버 시스템을 도입하겠다는 계획을 발표한 데 이어, 올해 오픈 컴퓨팅 프로젝트(OCP) 서밋 행사에서 처음으로 실제 시스템 디자인을 공개한 것이다.

   
▲ 퀄컴이 MS와 협력해 만든 ‘센트릭 2400 플랫폼’

OCP는 데이터센터 인프라 혁신을 목표로 페이스북이 주도해 만든 오픈소스 단체로, 구글을 비롯해 다양한 분야의 고객사 및 하드웨어 제조사들이 참여하고 있다. ARM이 구글, 페이스북 등의 데이터센터를 통해 서버 시장에 진입할 것이라는 소식은 몇 년 전부터 끊임없이 들려 왔지만, 이번에 OCP를 통해 퀄컴이 ‘센트릭(Centriq) 2400 플랫폼’으로 명명한 윈도우 서버 최적화 시스템을 MS와 함께 공개한 것은 가시적 성과라고 할 수 있다. 지난 2015년 ARM은 2020년까지 서버 시장 점유율을 20% 수준까지 늘리겠다고 밝힌 바 있지만 그동안 별다른 진전은 없었다.

   
▲ 퀄컴 ‘센트릭 2400’ 프로세서

MS의 새로운 클라우드 서버 디자인인 ‘프로젝트 올림푸스’의 일환으로 개발된 해당 시스템에는 10나노 핀펫(FinFET) 공정의 48코어 퀄컴 ‘센트릭 2400’ 프로세서가 장착된다. 또한, 퀄컴은 자일링스(Xilinx) 및 멜라녹스(Mellanox)와 협력해 자사의 서버 SoC가 FPGA(프로그래밍 가능한 반도체) 기반 가속기 및 데이터센터 인터커넥트 솔루션과 호환될 수 있도록 했는데, 이를 통해 MS가 요구하는 검색, 저장, 머신러닝, 빅데이터 처리 역량을 만족시킬 수 있도록 디자인한 것으로 풀이된다.

FPGA는 사용자의 프로그래밍에 따라 하나의 알고리즘 가속기로 기능할 수 있으며, 필요 시 프로그래밍 변경을 통해 다른 기능을 수행하도록 할 수도 있다. 단순한 연산에 최적화되도록 프로그래밍할 수 있으므로 효율성이 높고 병목 현상이 적다는 장점도 갖는다.

   
▲ 퀄컴은 ‘스냅드래곤 835’ 기반의 ‘윈도우10’ 모바일PC를 출시할 예정이다.

여기에 퀄컴은 4월 19일 실적 발표 자리에서 자사 ‘스냅드래곤(Snapdragon) 835’ 모바일 프로세서를 탑재한 MS ‘윈도우10’ 기반 모바일 PC를 올 4분기 출시하겠다는 계획을 밝히기도 했다. x86 아키텍처 기반인 ‘윈도우10’에서 ARM 아키텍처 기반의 ‘스냅드래곤’이 윈도우 애플리케이션들을 빠른 속도로 완벽하게 작동시킬지는 아직 알 수 없지만, 공개된 영상에서는 동영상, 게임, 포토샵 등을 문제없이 실행해냈다. 더 이상의 성장이 어려울 것으로 전망되는 PC 및 서버 시장 상황 속에서 이처럼 인텔의 왕좌는 끊임없이 도전받고 있다.


도전 속 굳건한 인텔…IoT, 5G, AI, 자율주행 등 영역 확대 나서

인텔은 현재 내·외부적으로 많은 도전에 직면해 있지만, PC 및 서버용 시장에서 절대적인 위치를 보유하고 있음은 부인할 수 없다. 가트너의 2016년 전 세계 반도체 시장 매출 잠정 조사 결과에 따르면, 인텔은 2016년 한해 약 540억 달러의 매출을 기록하면서 15.9%의 시장 점유율로 25년 연속 1위 자리를 지켰다. 2015년 대비 성장률은 4.5%였다.

   
▲ 2016년 전 세계 매출별 상위 10대 반도체 공급업체 (단위: 백만 달러)

이러한 성장은 탄탄한 PC 및 서버 시장에서의 매출이 뒷받침하고 있지만, 미래 대비 측면에서는 IT인프라 전체 영역에 걸친 프로세서 영향력 확대가 인텔 전략의 큰 축을 형성하고 있다. 인텔은 ▲향후 5년간 폭발적인 성장이 예상되는 ‘사물인터넷(IoT)’ ▲차세대 초고속 이동통신인 ‘5G 네트워크’ ▲머신러닝 및 딥러닝 등의 ‘인공지능(AI)’ ▲‘스마트카 혹은 자율주행차’ 등의 영역까지 넘보는 성장 전략을 제시하고 있다. 즉, 해당 영역에서 요구되는 전체 반도체 제품을 공급하고, 일찌감치 관련 생태계를 조성해나간다는 전략을 펼치고 있다.

시스코 ISBG는 2020년이 되면 약 500억 개의 연결된 사물이 연간 44ZB(제타바이트, 약 44조 기가바이트)의 데이터를 생성하게 될 것으로 예상한 바 있다. 이명기 인텔코리아 이사는 지난해 11월 IoT용 프로세서 ‘아톰(Atom) E3900’ 출시 테크브리핑 자리에서 “이처럼 늘어난 데이터를 처리하게 될 클라우드 기반의 데이터센터는 그 부하가 엄청나게 커질 것”이라고 전망하고, “데이터센터의 부하를 덜기 위해서는 각 사물의 말단에 위치한 센서 가까이에서 데이터를 처리해야 하며, 인텔 ‘아톰 E3900’ 같은 제품을 통해 유의미한 데이터만을 추려냄으로써 빠른 의사결정을 내리도록 도울 수 있다”고 설명했다.

   
▲ 인텔은 IoT 시장 공략을 위해 ‘아톰 E3900’ 시리즈를 출시했다.

즉, 인텔의 전략은 현재 장악하고 있는 클라우드단의 데이터센터부터 말단 사물까지를 아우르는 제품을 선보이는 것이다. 서버용 인텔 ‘제온’ 프로세서는 클라우드 기반 데이터센터에 공급되고, 아래로는 ‘아톰’ 프로세서를 새롭게 정비함으로써 수직적인 제품 체계를 완비한다. 이와 동시에 전체 제품들을 아우르는 동일한 개발 플랫폼을 수평적으로 제공하고, 여기에 관련사들과 협력 생태계를 확장해나가는 게 추가된다. 산업, 비디오 영역뿐만 아니라 스마트카에 포함되는 각종 센서 디바이스들 역시 ‘아톰’이 담당한다.

특히 스마트카 부문에서는 컴퓨터 비전(Vision) SoC 기업 모비디우스(Movidius) 인수를 통해 역량을 보강했다. 컴퓨터 비전이란 ‘기계가 주변 환경을 시각적으로 처리하고 이해할 수 있는 기술’로 요약할 수 있다. 인텔은 최근 3D 심도측정 및 동작인식 기술 ‘리얼센스(RealSense)’를 기반으로 컴퓨터 비전과 인지컴퓨팅 분야의 연구를 강화하고 있다.

‘컴퓨터 비전’ 기술에서는 카메라가 기기의 ‘눈’과 같은 역할을 하고, 중앙처리장치는 ‘뇌’, 비전 프로세서는 시각 정보를 처리하는 ‘시각 피질’과 같은 기능을 한다. 이를 모두 통합하면 내비게이션, 맵핑, 충돌 방지, 트래킹, 사물 인식, 조사 분석 등의 기능들을 실제로 구현할 수 있게 된다. 모비디우스 인수는 컴퓨터 비전 분야의 연구를 가속하고 경쟁력을 높이기 위한 투자로 풀이된다.

여기에 인텔은 ADAS(첨단 운전자 보조 시스템) 분야 선도 기업인 모빌아이(Mobileye)까지 인수, 이 회사가 가진 머신러닝 기반의 컴퓨터 비전 프로세서 ‘아이Q 5(EyeQ 5)’ 등의 제품과 경로 설정 및 실시간 결정 등에 사용되는 핵심 기술을 확보하며 기술 기반을 완성해나가고 있다.

   
▲ 인텔은 너바나의 AI 기술을 통합한 딥러닝 가속 프로세서를 출시할 예정이다. 사진은 다이앤 브라이언트 인텔 데이터센터 총괄.

인텔은 자율주행차에서뿐만 아니라 전 영역에서의 응용이 확대되고 있는 머신러닝, 특히 딥러닝 기반의 AI 컴퓨팅 관련 역량도 강화하고 있다. 지난해 8월 인수한 너바나시스템즈의 AI 관련 기술을 바탕으로 서버용 딥러닝 가속기 ‘제온 파이(Xeon Phi)’의 로드맵에 코드명 ‘나이츠 크레스트(Knights Crest)’를 새롭게 추가했으며, 역시 지난해 6월 인수한 알테라(Altera)의 FPGA 기술까지 더해 2020년까지 자사 프로세서 기반의 딥러닝 성능을 100배 향상시킬 수 있을 것이라고 자신하고 있다.

   
▲ 인텔은 최종적으로 알테라의 FPGA 기술을 CPU에 통합할 계획이다.

또한 자율주행차를 연결하기 위해 요구되는 5G 네트워크 시장에서의 주도권을 잡기 위해서도 분주히 움직이고 있다. 지난해 인텔은 ‘MWC 2016’에서 5G ‘모바일 시험 플랫폼(Mobile Trial Platform, MTP)’을 선보이며 업계와의 협력을 발표한 이후 SK텔레콤과 KT를 비롯해 일본 NTT도코모, 미국 버라이즌(Verizon) 등과 5G 기술 개발 및 표준화를 추진했다.

인텔은 1년 만에 5G용 주파수인 6GHz 이하 대역과 28GHz 이상 대역을 모두 지원하는 ‘글로벌 5G 모뎀’을 비롯해 자동차용 5G 연결 플랫폼인 ‘고(GO)’를 발표했으며, 5G ‘MTP’는 FPGA 기반의 3세대로 진화시켜 더욱 빠른 테스트 수행이 가능하도록 했다.

   
▲ 자율주행차량 플랫폼 인텔 ‘고’

특히, 자율주행차용 솔루션인 인텔 ‘고(GO)’는 인텔의 고성능 프로세서 및 FPGA 기술이 포함돼 자동차 내에서 확장 가능한 개발 및 컴퓨팅 플랫폼으로 기능하면서 센서 융합, 운전 정책, 환경 모델링, 경로 계획 및 의사 결정 등의 주요 기능을 제공한다. 데이터센터 내의 인텔 ‘제온’ 프로세서와 알테라의 ‘아리아10(Arria 10)’ FPGA, 인텔 SSD(Solid State Drive), 너바나 인공지능(AI) 플랫폼 등과 함께 자율주행에서 요구하는 머신러닝 및 딥러닝 시뮬레이션 인프라 기반의 AI 기술을 제공한다.

인텔은 이제 PC와 서버, 데이터센터를 넘어 엣지(edge, 말단) 디바이스와 네트워크로도 눈을 돌리고 있다. IoT와 자율주행차 등에서 생성되는 엄청난 양의 데이터 가운데 유의미한 것을 찾기 위해서는 디바이스 단 혹은 데이터가 지나가는 통로인 네트워크 단에서의 1차적 처리가 필요하다는 판단 아래서다. 올해 ‘MWC 2017’에서 발표한 ▲‘아톰 C3000’ 제품군 ▲‘제온 D-1500’ 제품군 ▲‘퀵어시스트(QuickAssist)’ 어댑터 ▲이더넷 네트워크 어댑터 ‘XXV710’ 제품군 ▲인텔 최초의 1GbE 모뎀인 ’XMM 7560’ 등이 이러한 전략을 위해 출시된 제품이다.

강승현 인텔코리아 이사는 ‘MWC 2017’ 업데이트 관련 기자간담회 자리에서 “모든 사물이 연결되는 5G 시대에는 데이터의 홍수가 일어나게 된다”면서, “이에 인텔은 클라우드 데이터센터에서부터 코어 네트워크, 액세스 포인트(AP), 무선 기술, 스마트 기기까지를 포함하는 엔드투엔드 역량 강화에 중점을 두고 있다”고 자사의 전략 방향을 소개했다.

이제 인텔은 단순히 프로세서 개발에만 집중하지 않는다. 새로운 전략은 ‘클라우드 및 수십억 개의 연결된(connected) 기기의 컴퓨팅 성능을 책임진다’는 말로 압축된다.

브라이언 크르자니크(Brian Krzanich) 인텔 CEO는 지난해 6월 알테라 인수를 발표하는 자리에서 “인텔의 성장 전략은 핵심 자산을 수익성이 있는 곳으로 확장하는 것”이라고 밝히고, “우리 고객들은 더욱 향상된 반도체의 비용 대비 성능을 통해 네트워크, 대규모 데이터센터, IoT 분야 등에서 새로운 성장을 꾀하는 것을 목표로 하고 있다. 이는 바로 무어의 법칙이 최종적으로 지향하는 바이며, 인텔은 알테라의 기술력을 활용해 반도체의 집적도 및 비용효율성을 혁신적으로 향상시킴으로써 고객들의 요구사항들을 충족시킬 것”이라고 강조했다.

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