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'깨지는 무어의 법칙' PC를 다음 단계로 이끄는 칩 제조업체

2013.04.16 Brad Chacos  |  PCWorld
인텔은 45nm 제조 공정으로 전환하면서 트랜지스터의 표준 실리콘 이산화물 절연체를 더 효율적인 “하이-K 메탈 게이트” 절연체로 교체했다. 말은 간단하지만 사실 상당한 변화였다. 이후에도 인텔의 현재 브리지 칩에 적용된 “트라이 게이트” 또는 “3D” 트랜지스터 기술이 도입되는 등 더욱 기념비적인 변화가 뒤따랐다.
 
플래너(좌)와 트리게이트(우) 트랜지스터의 전자 흐름을 비교한 이미지. 트리게이트 트랜지스터에서는 수직으로 흐르는 반면, 전통적인 플래너에서는 평면으로만 흐른다.
 
전통적인 “플래너” 트랜지스터에는 채널의 양쪽에 전자를 나르는 한 쌍의 “게이트”가 있다. 트라이 게이트 트랜지스터는 이 2차원 사고를 깨고 채널 위에 세 번째 게이트를 추가해 두 개의 측면 게이트를 연결한다. 이 설계는 전력 필요량을 낮추면서 누출을 줄여 효율성을 개선한다. 역시 말로는 간단하지만 3차원 트랜지스터를 개발하려면 엄청난 기술적 정밀함이 요구된다. 현재 인텔은 3D 트랜지스터가 적용된 프로세서를 출하하는 유일한 칩 제조업체다.
 
인텔의 다음 행보는 무엇일까? 인텔은 입을 다물고 있다. 사실 멀로이는 인텔이 사용할 가능성이 있는 모든 기술은(예를 들어 차세대 자외선 리소그래피 패브리케이션 공정) 인텔이 칩에 적용하기 몇 년 전에 PR “블랙 홀”로 빨려 들어간다고 말한다. 그러나 멀로이는 새로운 기술이 대중에 알려질 때도 앞서 언급된 과거의 개선된 기술들은 여전히 사용된다고 강조했다.
 
멀로이는 “사람들은 ‘인텔이 이것을 사용했고, 이제 다음 단계에 착수했다’는 식으로 생각하는 경향이 있다”며 “그러나 하이-K 메탈 게이트 기능을 추가했을 때도 변형 실리콘은 사라지지 않았고, 트라이 게이트 트랜지스터로 전환했을 때도 하이-K 메탈 게이트는 사라지지 않았다. 우리는 아직도 이 기술을 구현하고 개선한다. 지금 변형 실리콘은 4세대, 하이-K 메탈 게이트는 3세대이며 앞으로 나올 14nm 칩은 트라이 게이트 2세대가 된다”고 설명했다
 
달리 말하자면 우수한 칩 기술은 계속해서 발전한다는 것이다. 또한 인텔은 무어의 법칙이 적어도 앞으로 두 번의 트랜지스터 축소 세대 동안에는 계속 유지될 것으로 생각한다.
 
AMD : 병렬 컴퓨팅 고수
인텔 외에도 칩 제조업체는 있다. 경쟁사 AMD는 트랜지스터 기술 개선 전쟁에 전념하는 대신 워크로드의 일부를 특정 작업에 더 적합한 다른 프로세서로 옮겨 CPU의 부담을 덜어주는 방법으로 미래의 성능을 달성할 수 있다고 생각한다. 예를 들어 그래픽 프로세서는 암호 크랙, 비트코인 마이닝, 그리고 다양한 과학용 작업과 같은 막대한 동시 연산을 필요로 하는 작업에서 힘을 발휘한다.
 
병렬 컴퓨팅을 들어본 적이 있는가? 지금 이야기하는 것이 바로 병렬 컴퓨팅이다.
 
HSA 표준에 구현된 AMD APU 설계
 
AMD의 선임 기술 마케팅 담당자인 사사 마린코비치는 “트랜지스터에서 더 작은 노드로 전환하면 매년 CPU 성능을 6~8%, 어쩌면 10%까지 높일 수 있다”며 “그러나 GPU 연산 기능을 가진 GPU를 추가하면 훨씬 더 큰 성능 향상을 얻을 수 있다. 예를 들어 인터넷 익스플로러 8에서 IE9로 바뀌었을 때 성능 증가는 400%였다. 이전 세대에 비해 4배 성능이 높아진 것이다. 이러한 성능 향상은 전적으로 IE9의 GPU 가속 덕분이었다”고 말했다.
 
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