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엔비디아 지포스 RTX 30 시리즈와 삼성 8nm 공정 이야기

TSMC 7nm 공정 대신 삼성 8nm로 RTX 30 시리즈가 나오는 이유?

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엔비디아의 암페어 아키텍처 기반 그래픽 카드인 지포스 RTX 30 시리즈에 대한 게이머들의 관심은 크게 성능, 가격 두 가지로 요약된다.

아직 공식 성능 자료는 엔비디아 발표뿐이기에 적당히 걸러들을 필요는 있지만, 전세대 동급 모델 대비 최대 2배에 달하는 성능을 뽑아주면서 가격은 동결했기에 게이머들의 열화와 같은 호응을 받고 있다.

게다가, MSRP로 알았던 시작 가격이 사실은 RTX 20 시리즈에서는 그보다 높은 가격이 책정되었던 파운더스 에디션 가격이라는 것이 알려지면서, RTX 20 시리즈와 비교하면 사실상 가격을 인하했다는 의견도 존재한다.

그런 가운데 엔비디아의 암페어와 관련되어 기자의 눈길을 끄는 내용이 하나 포착되었는데, 바로 오랜 전통의 위탁 생산업체인 TSMC 대신 삼성을 파트너로 선택했다는 점.

엔비디아의 삼성 파운드리 선택과 관련된 이야기를 잠시 해볼까 한다.

엔비디아의 삼성 파운드리 선택, 기술력/ TSMC 7nm 포화 상황?

그동안 TSMC 외길을 걸어온 엔비디아가 지포스 RTX 30 시리즈의 GPU 생산을 삼성 파운드리에 위탁한 것은 그만큼 삼성 파운드리의 기술력을 인정한 것으로 해석된다. 삼성 파운드리는 그동안 스냅드래곤과 퀄컴등의 모바일용 AP와 같은 작은 크기의, 일명 스몰칩 위주로 생산하면서 빅칩 생산 경험이 없다는 점이 약점으로 꼽혔다.

이번에 엔비디아가 생산을 위탁한 RTX 30 시리즈 GPU는 데스크탑용 대표적인 빅칩으로 꼽히는데, 당연히 동일 조건이라면 빅칩의 불량율이 스몰칩에 비해 높을수밖에 없다. 때문에 빅칩 생산 수주를 위해서는 불량율을 낮춰 고객이 원하는 물량을 제때 생산할 수 있는 기술력이 핵심이다.

파운드리는 보통 업체가 의뢰한 칩을 그대로 자신들의 공정을 그대로 이용해 찍어내는 것이 보통이지만, 삼성은 의뢰업체와 협력해 칩 설계와 공정을 최적화하는 과정을 거치고 있다.

엔비디아의 암페어도 단순 삼성 8nm 공정이 아닌 '삼성 8N 엔비디아 커스텀 공정'으로 표기되었는데, 이러한 고객사 맞춤형 생산 지원이 엔비디아가 TSMC대신 삼성 파운드리를 선택한 요인 중 하나로 볼 수 있다.

엔비디아가 RTX 30 시리즈 GPU 생산을 TSMC 대신 삼성 파운드리에 위탁한 것은 포화 상태에 이른 TSMC의 7nm 공정 상황에서 찾는 시각도 있다.

TSMC의 7nm 공정 포화에 따라 주문에서 물량 인도까지 걸리는 리드 타임이 2개월에서 6개월로 늘었다거나, 고객사들에 2020년 전체에 걸친 예상 주문을 요청했다는 소식이 전해진 바 있다.

미중 무역 분쟁에 따라 TSMC가 화웨이(하이실리콘)와의 단절을 선언하면서 7nm 생산량에 조금의 여유가 생길 가능성을 볼 수 있지만, 인텔의 7nm 제품 생산 수주설과 예정된 AMD의 Zen3 및 RDNA2 제품 생산 등으로 기존 고객들의 주문 확대로 인해 엔비디아가 요구한 물량을 맞추기 어려운 상황일 가능성도 있다.

TSMC 12nm 공정 기반인 엔비디아의 튜링(RTX 20 시리즈)와 달리, TSMC가 암페어를 생산하기 위해서는 이미 포화상태로 알려진 7nm 생산력을 추가 확보해야하기에 쉽지 않은 상황이고, 현실적으로 TSMC와 공정 경쟁이 가능한 유일 파운드리 업체인 삼성을 택한 것은 자연스런 결과라는 것.

여기에는 차세대 먹거리로 파운드리 사업에 공격적 투자를 계속해온 삼성이 생산 비용을 TSMC보다 공격적으로 배팅했기 때문이라는 영념도 더해진다.

암페어가 있기까지, 조용히 진행된 빅칩 생산을 위한 잠재력 키우기

업계에서는 삼성 파운드리의 암페어 생산 수주가 가져올 결과에 관심을 두지만, 엔비디아의 RTX 30 시리즈 GPU 위탁 생산 수주라는 결과가 하루 아침에 이뤄진 것은 아니다. 모바일 계통의 스몰칩 생산이 메인으로 알려진 삼성 파운드리지만, 이전에도 알게 모르게 모바일용 칩보다 큰 데스크탑용 칩 생산 경험을 쌓아왔다.

암페어 GPU 생산의 연장선으로 볼 수 있는 데스크탑 용 GPU는 지난 2016년 10월 하순 출시된 14nm 기반 지포스 GTX 1050(Ti), AMD의 14nm 기반 RX 400/ 500 시리즈 및 12nm 공정 기반의 RX 590, 7nm 기반 라데온 RX 5500 XT가 삼성 파운드리에 위탁 생산된 것으로 알려졌다.

이번에 엔비디아로부터 생산을 위탁받은 RTX 30 시리즈 GPU, 그동안 생산해온 모바일용 칩과 비교하자면 중형칩으로 분류할 수 있는 데스크탑용 GPU 생산 경험을 착실히 쌓아온 것.

CPU 직접 생산 경험은 없지만 2017년 3월 출시된 AMD의 1세대 라이젠에 적용된 글로벌 글로벌파운드리의 14nm 공정은 삼성의 14nm 공정 기술 라이센스 계약하에 추진된 것이며, 2018년 4월 출시된 2세대 라이젠에 적용된 12nm 공정은 이를 바탕으로 개선된 공정이다.

삼성 파운드리는 모바일 AP 칩 계열에 비하면 빅칩으로 분류될 데스크탑용 칩 생산의 칩을 직간접적으로 생산하면서 꾸준히 노하우를 쌓아왔고, 엔비디아의 암페어 GPU 위탁 생산 사실이 공개되기 약 보름 전 IBM의 서버용 파워10 CPU 위탁 생산 계약 체결 사실도 발표되었다.

대표적인 빅칩인 서버용 CPU와 하이엔드 GPU를 생산을 수주하면서, 그동안 쌓아온 노하우와 투자가 빛을 발하게 되었다.

엔비디아 암페어 물량부족 발생하면? 이제는 TSMC 아닌 삼성 탓

지금까지 암페어 아키텍처 기반 엔비디아의 차세대 그래픽 카드인 지포스 RTX 30 시리즈와 삼성 파운드리의 8nm 공정에 대한 내용을 짧게 정리했다.

보다 깊게 다루자면 삼성의 8nm가 10nm 기반이라거나, TSMC와 비교해 얼마나 좋고 나쁜지, 수율은 어떤지, 그래서 파운드리 시장이 어떻게 변할 것으로 예상되는지와 같이 더 많은 이야기거리가 있다. 그러나 대부분의 소비자에 핵심 가치는 성능과 전력, 발열, 가격 등 제품의 특성이기에, 이번 기사에서는 비교적 흥미 있어할 만한 내용 위주로 이야기했다.

아직 의문인 것은 과연 삼성 파운드리의 '엔비디아 커스텀 8nm 공정'이 RTX 30의 가격 이상을 유발하지 않고, 게이머들의 수요를 충족할 만큼 물량을 충분히 공급할 수 있을까 하는 점이다.

AMD의 차세대 그래픽 카드 발표가 약 한 달 앞으로 다가왔지만, 이번에 발표된 암페어 아키텍처 기반 RTX 30 시리즈와 경쟁할 수준의 성능을 보여줄지에 대해서는 회의적인 의견의 비중이 높다.

그만큼 하이엔드/ 플래그십 그래픽 카드 시장에서 엔비디아의 영향력은 절대적이고, 이러한 시각은 메인스트림 시장에까지 이어져 외장 그래픽 시장에서 엔비다의 점유율은 무려 80%에 달한다.

게다가 발표만 놓고보면 RTX 20 시리즈보다 월등한 가성비와 전성비를 제공하는데다, 약 2년만의 세대 교체로 제품 출시를 손꼽아 기다린 게이머들의 치열한 구매 경쟁도 예상되는 상황이다.

상황이 이렇지만 엔비디아 암페어 그래픽 카드의 출시 초기 물량이 극히 적을 것이란 불길한 소문만 떠도는데, 엔비디아가 믿고 맞긴 만큼 가상화폐 채굴로 끌려가는 것 같은 예상외의 변수가 발생하지 않는다면 특별히 문제될 수준은 아닐 것이라 기대해본다.

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보드나라/케이벤치

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