Ryzen 7000는 최대 230W로 뜨거울 가능성이 있다

6월 23일, COMPUTEX TAIPEI 2022가 개최되어, 기조 강연으로 AMD의 Lisa Su CEO에 의해 Ryzen 7000 시리즈가 발표되었다.

 

 

 

AI 용 확장 명령어 구현

 

성능 이야기는 나중에 하고, 우선은 아래의 이미지에 있는 AI Acceleration Instructions에 대해 설명하자.

 

 

 

원래 Zen 4세대에서는 AVX-512 명령을 지원할 전망이다. 여기에 연장으로, AVX-512 VNNI도 지원할 것으로 예상된다.

 

새로운 AI 용 가속기를 CPU 코어와 별도로 탑재한다면, 별도 명령어 세트가 VNNI일 필요는 없다.

 

단지 이 슬라이드에서도 'EXPANDED INSTRUCTIONS'라는 표기를 하고 있다는 점에서 기존의 x86이라든지 x64의 명령어 파이프라인 안에 AI확장을 한다고 생각하는 것이 보통이므로, 이렇게 된다고 하면 액셀러레이터 안은 현실성이 없다.

 

그럼 AI 용 확장을 명령어 파이프라인에 통합한다고 하면 어디일까? 제일 현실성이 높은 것은 SIMD 엔진이다. CNN(컨벌루션 신경망)에서는 대량의 데이터를 처리하는 성능이 필요하게 된다. 현재 CPU 파이프라인 속에서 이러한 목적으로 구현되고 있는 것은 SIMD 엔진이며, 반대로 SIMD 엔진 이외에 또 하나, 같은 처리량을 가지는 AI 엔진을 가지는 것은 낭비 일수 밖에 없다.

 

그렇다면 SIMD 엔진이 AI 처리까지 하는 것이 효율이 높다. 그리고 그 SIMD 엔진이 AVX-512에 대응한다면, VNNI를 구현하는 것은 자연스러운 흐름일 것이다.

 

덧붙여서 VNNI 그 자체에 그다지 많은 명령어는 포함되어 있지 않고, 아래의 항목밖에 없다.

 

VPDPBUSD (8bit 값의 MAC 연산)

VPDPBUSDS (VPDPBUSD 부호 첨부)

VPDPWSSD (16bit 값의 MAC 연산)

VPDPWSSDS (VPDPWSSD 부호 첨부)

 

따라서 구현은 그리 어렵지 않다. 오히려 쉽다고 생각된다.

 

 

 

패키지 및 칩렛

 

예상 이상으로 CPU 다이가 컸다. 아래 이미지는 원래 슬라이드에서 패키지를 잘라낸 것이다.

 

 

 

패키지 사이즈가 AM4와 같은 40×40mm라고 가정하면, 각각의 다이 사이즈는 아래와 같다.

 

CPU다이: 10.4×6.7mm=69.7mm2

I/O다이: 12.6×9.7mm=122.2mm2

 

AMD가 발표한 CG가 정확하다는 가정하에 작성했지만, ±0.1mm 정도의 오차로 정확한 숫자다. Zen 4세대 CPU 다이가 40mm2 정도로 추정하고 있었지만, 여기서 완전히 벗어난 모습이다. 예상 이상으로 Zen 4의 다이는 크다. 69.8mm2라고 하는 것은, 거의 Zen 3의 다이와 변함없는 크기다.

 

I/O 다이를 N6로 이행했음에도 불구하고 계속 122.2mm2로 큰 것은 여기에 RDNA2 코어를 탑재하고 있다고 하면 납득이 가는데, 이 CPU 다이의 거대화는 상상할 수 없었다.

 

반대로 왜 이렇게 거대화했는가? 가 다음의 의문이다. TSMC는 N7에서 N5로 크기를 45% 축소했다고 한다. 그런데도 다이 사이즈가 거의 변하지 않았다는 것은, 즉 CPU 다이에 탑재되는 트랜지스터 수가 45% 증가했다는 것이다.

 

1가지가 명확한 이유는, L2 캐시의 용량을 Zen 3의 512KB에서 1MB로 2배 늘린 것인데, 이것으로 크게 다이 사이즈가 늘어날까? 하지만 그런 일은 없다. 기껏해야 2~3% 정도일 것이다.

 

AVX-512 구현도 실은 그리 어렵지 않다. 어쨌든 Zen 3에서도 256bit의 AVX2 명령어를 2명령/사이클로 실장 할 수 있는 FPU가 탑재되어 있었고, 이것을 2개 연동시키면 512bit의 AVX-512 명령어를 명령/사이클로 실행할 수 있다는 계산이 된다.

 

물론 약간의 수정과 레지스터의 확장은 필요하다. 현재 Zen 3의 확장 레지스터는 SSE의 128bit와 AVX2의 256bit만 지원하고 있기 때문에, 이것을 AVX-512의 512bit 폭으로 넓힐 필요가 있다. 다만 이것을 해도, 다이 사이즈에의 영향은 역시 1~2% 정도가 될 것이다.

 

그럼 도대체 왜?라고 묻는다면 아직은 정확한 답변을 할 수가 없다. 이 다이 사이즈는 전혀 말이 되지 않는다.

 

덧붙여 말하면, 어쩌면 Zen 4의 파이프라인은 Zen 3에서 크게 규모는 변하지 않고, 단순히 AVX-512에 맞추어 FPU 측만이 재검토되었을 뿐이라는 가능성도 있다.

 

AMD로서도, 공정 변경과 아키텍처의 대폭 개량을 동시에 하고 싶지 않았다는 가정이 가능하다. 다만 그렇게 하면 점점 다이 사이즈가 이렇게 커지는 이유를 설명할 수 없다. 이 지점은 앞으로 AMD의 정보를 기다려야 할 것이다.

 

 

 

상승하지 않는 IPC

 

파이프라인에 대한 이야기. 시작 부분의 이미지에서 Single Thread Uplift가 15% 이상이라고 설명되었다. 슬라이드의 각주에 따르면, 이것은 CineBench R23의 단일 스레드 테스트 결과이며, 16코어 Ryzen 7000 시제품과 Ryzen 9 5950X를 비교한 숫자다.

 

싱글 스레드 테스트의 경우, 처리 시간이 꽤 걸리므로, 인텔이든 AMD든 Max Turbo/Max Boost로 동작하는 것은 최초의 1분 정도이며, 곧바로 Base로 돌아가게 된다. 여기에서 15%라고 하는 숫자는, Ryzen 9 5950X와 Ryzen 7000의 시제품, 각각 베이스 클록에 가까운 지점의 성능 비교라고 생각해도 좋을 것이다.

 

Ryzen 9 5950X의 기본 클록은 3.4GHz. Ryzen 7000 시리즈는 물론 불분명하지만, 예를 들면 만일 베이스 클록이 4GHz라면, 그것만으로 성능 차는 17.6%에 달한다는 계산이 나온다. 물론 IPC가 동일하다는 전제의 계산이지만, 내려가는 일은 있을 수 없을 것이다.

 

그런데 이렇게 되면 15%라는 성능 향상의 대부분이 동작 주파수의 증가분이 되어 버린다. 이 성능 향상에 대해 기조 강연의 20:05부터 Lisa Su CEO는 명확하게 'IPC와 동작 주파수 향상, 양쪽 모두로 실현했다'라고 말했는데, 베이스 클록은 더 낮다고 생각된다. 숫자로 나타내면 다음과 같다.

 

 

이렇게 되면 3.6~3.7GHz 근처가 베이스 클록일 것이다. 그러면 IPC에 의한 향상은 10%에 못 미치는 정도가 된다.

 

이것은 반대로 말하면, Zen 4의 파이프라인은 이전과 같이 4명령 동시 해석으로, 발행이 8명령을 9명령으로 한 정도일지도 모른다. 5명령 해석, 10명령 발행이라고 하면 IPC 향상 폭이 너무 작기 때문이다.

 

단지 이것은 다른 의문으로 이어진다. 그렇다면 왜 이렇게 다이 사이즈가 거대한가?이다. 5명령 해석/10명령 발행이라면 그 나름대로 파이프라인의 규모가 확대된다. 이 분야에서 말하면 폴락의 법칙이 유명하다. 이는 성능은 회로 규모의 제곱근에 비례한다는 것이다.

 

Zen 3을 기준으로 하면, 만약 Zen 4가 5명령 발행/10명령 실행이라고 하면, IPC는 대략 25% 향상할 것으로 기대할 수 있다. 한편 회로 규모는 56% 증가한다. 그러므로 IPC가 25% 향상된다면 다이 사이즈도 맞춰서 거대화하는 것이 이상하지 않다. 역설적으로 말하면, 이 정도 IPC로 Zen 3과 다르지 않는 다이 사이즈는 아무래도 말이 되지 않는다.

 

가능성이 있는 것은, 어떠한 이유로 CineBench R23 싱글 스레드 테스트에서는 성능이 오르기 어려웠을 수 있다.(혹은 의도적으로 동작 주파수를 낮게 억제했을 수 있다.) 아직 시작품(원래 기조 강연 후반의 5.5GHz 구동을 달성한 것과 동일한 다이인지도 불명하다.)이기 때문에 충분히 그럴 수 있다.

 

거기까지 성능을 숨기는 의미가 있는가? 라고 묻는다면 곤란하지만, 그밖에 생각나는 것이 없다. 아마 Zen 4의 자세한 것은 출하 직전(9월 근처?)까지 공개되지 않을 것으로 보인다. 그 사이에는 이 수수께끼는 풀릴 것 같지 않다.

 

 

 

5.5GHz 작동, 170W TDP

 

기조 강연 후반에서는 Ghostwire: Tokyo를 실행하면서, 피크에서 5.5GHz 넘는 클록을 달성하고 있지만, 이에 앞서 AM5가 170W까지의 전력 공급 능력을 갖추는 것이 밝혀졌다.

 

 

 

170W에 대해서, Tom's Hardware가 '이 170W라고 하는 숫자는 정확하지 않다'라고 하는 뉴스를 보도했다. 이 건에 대해 AMD에 문의한 결과, 아래의 내용의 답변이 돌아왔다.

 

Socket AM5에서는 TDP가 170W까지지만, 그와는 별도로 PPT(Package Power Tracking)가 230W까지 지원된다. PPT는 TDP×1.35로 되어 있으므로 TDP가 170W인 CPU는 최대 230W까지 허용된다. 인텔 식으로 말하면 PL1이 170W, PL2가 230W가 되는 형태다. 이쪽도 Alder Lake에 뒤지지 않는(?) 발열을 기대할 수 있다는 것은 다소 유감이다.

 

출처 : https://quasarzone.com/bbs/qn_hardware/views/1266705

Ryzen 7000는 최대 230W로 뜨거울 가능성이 있다

출처 : https://ascii.jp/elem/000/004/092/4092861

ダイが巨大なRyzen 7000シリーズは最大230Wで爆熱の可能性あり (1/3)

 

본 게시글은 라이젠 서포터즈의 일환으로 작성되었습니다