TL;DR

  • Nuvacore는 CPU 코어 IP의 상당 부분을 특정 명령어 집합 아키텍처(ISA)에 종속되지 않게 개발한 뒤, 시스템 요구에 맞춰 ISA를 선택하는 Core First 전략을 공개함.
  • WarpCore는 성능, 전력 효율, 지속 부하 처리에 초점을 둔 AI 인프라 및 현대 데이터센터용 범용 CPU임.
  • 실행 유닛, 분기 예측 유닛, 데이터 경로, 캐시, 메모리 하위 시스템 일부는 ISA 관련 결정을 확정하기 전에 개발하고 평가할 수 있음.
  • ISA와 일정, 구성, 제조 공정, 전력 및 성능 목표는 아직 공개되지 않았으며, ISA 선택을 늦추는 데에는 명확한 설계 한계가 있음.
  • AMD의 과거 양면 전략 및 Nuvia 사례와 비교할 때, ISA 선택을 미루는 방식은 Nuvacore의 기술이 활용될 수 있는 잠재적 파트너 범위를 넓힐 가능성이 있음.

ISA 선택을 미루는 Core First 접근법

  • CPU 및 시스템 설계자인 Gerard Williams, John Bruno, Ram Srinivasan이 설립한 신생 CPU 기업 Nuvacore는 올해 초 비공개 개발 단계에서 모습을 드러내며 실리콘 설계의 규칙을 바꾸겠다고 밝혔지만, 구체적인 방법은 공개하지 않았음.
  • Nuvacore는 목요일 Core First라는 이례적인 개발 방식을 공개함. 특정 ISA를 결정하기 전에 CPU 코어 IP의 상당 부분을 개발하는 접근법임.
  • 기존 CPU 개발은 대개 Arm, RISC-V, x86 같은 ISA를 먼저 선택하는 데서 시작함. 현대 고성능 프로세서는 명령어를 내부 마이크로 연산으로 변환해 ISA와 실행 파이프라인의 상당 부분을 분리하지만, ISA는 명령어 디코딩, 레지스터 처리, 메모리 순서, 소프트웨어 호환성 등 여러 설계 결정에 여전히 영향을 줌.
  • Core First는 WarpCore를 미리 정한 ISA의 요구와 제약에 맞춰 설계하는 대신, 특정 ISA와 독립적으로 기반 CPU IP의 상당 부분을 개발하는 방식임. 엔진을 중심으로 자동차를 설계하는 것에 비유할 수 있으며, 이미 완성된 플랫폼에 엔진을 끼워 맞추는 접근과 다름.

“기존 아키텍처의 제약에서 출발해 그에 맞춰 반복하는 대신, 코어 자체에서 시작함.”

  • 이 방식은 코어 마이크로아키텍처에 집중해 성능, 전력 효율, 지속 부하 처리 능력을 최적화하는 데 도움이 될 수 있음. Nuvacore가 겨냥하는 대상은 AI 인프라와 현대 데이터센터임.
  • Nuvacore는 자사와 파트너가 구축할 시스템에 가장 적합한 ISA를 나중에 선택할 계획임.

ISA 독립성의 한계와 공개되지 않은 정보

  • CPU 설계를 ISA와 완전히 독립적으로 개발할 수는 없음. WarpCore에는 결국 선택한 ISA에 맞춘 프런트엔드 로직이 필요하며, 그 아키텍처 요구사항은 프로세서의 다른 부분에도 영향을 줌.
  • 그럼에도 실행 유닛, 분기 예측 유닛, 데이터 경로, 캐시, 메모리 하위 시스템 일부 등 현대 CPU의 상당한 구성 요소는 모든 ISA 관련 구현 결정을 확정하기 전에 개발하고 평가할 수 있음.
  • Nuvacore는 프로젝트의 가장 큰 미공개 정보로 꼽히는 ISA를 비롯해 일정, 구성, 제조 공정, 전력 및 성능 목표도 공개하지 않았음. ISA가 아직 정해지지 않은 상황에서는 나머지 세부 정보가 그다지 중요하지 않다고 볼 수도 있음.
  • 현재 공개된 WarpCore의 설명은 “AI 인프라와 현대 데이터센터의 지속 성능 및 전력 효율 요구사항을 위해 특별히 설계된 새로운 종류의 범용 CPU”라는 점임.

AMD의 양면 전략과 비교

  • Nuvacore의 접근법에 전례가 전혀 없는 것은 아님. Rory Read와 Lisa Su가 최고경영자(CEO)를 맡던 2010년대 일부 기간에 AMD는 상당한 프로세서 및 플랫폼 IP를 공유해 x86과 Arm 고객 모두를 겨냥하는 ‘양면’ 전략을 추진함.
  • 이 계획에서 가장 구체적인 사례는 2014년에 발표한 SkyBridge 플랫폼임. AMD는 자사 Puma+ x86 코어와 Arm Cortex-A57 코어를 사용하고 공통 플랫폼 인프라를 공유하는, 핀 호환 64비트 Arm 및 x86 시스템온칩(SoC)을 구상함.
  • 별도로 AMD는 Jim Keller가 주도해 맞춤형 64비트 Arm K12 코어를 개발했으며, 이 코어는 Zen과 마이크로아키텍처 기능을 공유할 예정이었음.
  • 자원 부족으로 SkyBridge는 폐기됐고, K12는 상용 제품이 되지 못했으며 AMD는 x86 Zen 코어만 추진함. Nuvacore의 차이는 WarpCore의 ISA 결정을 의도적으로 늦춰 이 아이디어를 더 밀어붙이는 것으로 보인다는 점임.

상업적 유연성의 가능성

  • Nuvacore는 아직 신생 기업이므로 사업 계획에 CPU 판매가 포함되는지는 불분명함. Williams와 Bruno가 Manu Gulati와 함께 설립한 Nuvia는 Qualcomm에 인수됐고, 이후 Qualcomm의 Snapdragon X Elite SoC에 영향을 줌.
  • 이런 맥락에서 특정 ISA에 묶이지 않고 WarpCore 설계의 상당 부분을 개발하면 향후 고객이나 파트너의 요구사항에 맞춰 기술을 조정할 여지가 생길 수 있음.
  • Arm 라이선스 보유자는 기반 코어 기술을 Arm 구현에 사용할 수 있고, 다른 고객은 RISC-V나 또 다른 ISA를 선택할 수 있음. 기존 x86 기업도 필요에 따라 기반 마이크로아키텍처를 인수하거나 라이선스해 자체 x86 CPU를 만들 가능성이 있음.
  • Nuvacore는 이런 거래를 목표로 한다고 밝히지 않았음. 다만 WarpCore를 가능한 한 오래 ISA에 종속되지 않게 유지하면 CPU 기술에 가치를 느낄 수 있는 기업의 범위가 넓어질 가능성이 있음.

WarpCore 개발 방식의 의미

  • Core First 발표는 프로세서의 최종 모습보다 Nuvacore가 WarpCore를 개발하려는 방식에 관해 더 많은 정보를 제공함.
  • Nuvacore가 개발 후반까지 ISA 선택지를 열어둔다면, WarpCore는 고성능 CPU 마이크로아키텍처 개발을 통상 프로세서 프로젝트 초기부터 방향을 정하는 ISA 선택과 분리하려는 이례적인 시도임.