얼마 전 어느 날, 미국 오레곤 주 워싱턴 카운티의 힐스보로 (Hillsboro) 에 있는 인텔의 존스 농장 단지의 열린 회의실에서 키신저 (Pat Galsinger) 는 파란색, 오렌지색, 자색 실리콘 금색 반사광이 반짝이는 표면의 칩을 꺼냈다.
"이것은 5세대 Xeon 프로세서 (CPU) 입니다."이 인텔 CEO는 현장에 있던 언론 기자에게 이것이 이 회사의 최신 서버 칩이며, 또한 이 칩 회사의 AI 전략 퍼즐의 가장 중요한 부분이라고 말했다.
그동안 CPU는 개인용 컴퓨터 (PC) 와 인터넷 배후 서버를 지원하는 두뇌였지만 엔비디아가 인공지능 시대의 기회를 잡으면서 AI 가속 컴퓨팅용 GPU (그래픽프로세서) 칩이 점차 시장 점유율을 확대해 인텔의 공간을 빼앗았다.또한 인텔이 칩 공정 개발에 어려움을 겪고 있는 것도 한때 추종자였던 AMD에 계기를 주고 있다.
시장 점유율 하락은 여전히 탈환할 수 있지만, 기술 리더십의 하락은 위험한 신호이다.지난 수년 동안 서버 제조업체와 클라우드 컴퓨팅 회사는 인텔의 느린 혁신에 경의를 표하고 이해할 수 있었지만, 시간이 지남에 따라 다른 칩 회사들이 더 다른 혁신 제품을 빠르게 탐색할 때 고객의 인내심이 점점 소모되었다.
1968년에 설립되여 반세기가 넘도록 그사이 곡절과 기복이 끊이지 않았다. 인텔의 현재 상태는 분명히 미묘하지 못했다. 전반 시장은 압력을 받아 실적이 련속 하락하지 않았다.인텔의 현재 궁지에 대해 이코노미스트는"기술과 관리에서 잘못된 길을 걷고 있다"고 평가한 바 있다."
그러나 줄곧 자부해 온 인텔은 실패를 인정하지 않았다. 이 칩회사는 이렇게 시급히 재기해야 하지만 리듬을 조절하는 것은 또 이렇게 어렵다."반도체업은 처음부터 끝까지 발걸음이 빠르고 무자비한 업종이다."TSMC 창업자 장충모는 자서전에서"일단 뒤처지면 다시 따라잡기가 매우 어렵다.»
그러나 역사는 이 회사에 마땅한 근성을 주었고, 반격의 단서는 키신저가 있는 오리건 힐스버러의 4개 인텔 단지에 있는 회백색 사무실 건물에 숨겨져 있었다.외부에 있어서 인텔이 이곳에서 한 일은 대부분 여전히 수수께끼이다.
미국 북서부에 위치한 오레곤은 컬럼비아 강이 흐르는 곳으로, 태평양 해안 산맥과 로키 산맥에 둘러싸여 있으며, 캘리포니아와 워싱턴 주에 남북으로 인접해 있으며, 미국 서부 개척 시대"오레곤 트레일(Oregon Trail)"의 종착지이다.이곳은 임업 자원이 풍부하고 여름이 비교적 짧으며 따뜻하고 건조하며 날씨가 맑으며 겨울은 야외 스포츠 애호가들에게 이상적인 장소이다.
오리건 주도인 포틀랜드에서 차로 한 시간도 채 걸리지 않아 교통이 편리한 힐스버러는 교육 발달로 힐스버러 주변에 들쑥날쑥한 첨단산업단지가 실리콘밸리와 유사한 호황을 누리고 있어'실리콘 숲'으로 불린다."흐리멍덩한 시애틀보다 여기가 더 좋아요."마이크로소프트 클라우드 컴퓨팅 부서에서 일했던 인텔 임원이 인터페이스 신문 기자에게 말했다.
오레곤에서 가장 큰 민간 기업 고용주인 인텔은 워싱턴 카운티 힐스버러에 2만 2천 명 이상의 직원을 두고 있으며 전 세계 인텔 직원의 약 18% 를 차지하고 있다. 2019년 인텔이 공개한 자료에 따르면 오레곤에서 매년 10만 개 이상의 일자리, 100억 달러 이상의 노동력 수입, 190억 달러 이상의 GDP에 영향을 미치고 있다.
인텔의 영향으로 반도체는 오리건의 가장 큰 수출품이다. 현지 매체'오리건 공영방송'은 이렇게 표현했다."주머니에 1달러가 있다면 이 중 25~29센트는 워싱턴 카운티에 인텔이 존재하기 때문이다."
인텔에서 무어의 법칙 (18개월마다 트랜지스터의 집적도는 두 배, 성능은 두 배) 이 바로 그것의"기본법"이다.1968년에 설립된 이 반도체 회사는 세계 최초의 마이크로프로세서를 만들었고, 공동 창업자 앤디 그루브의 인솔하에 칩 기술의 비약적인 발전을 추진하여 인텔은 누구나 다 아는 이름이 되었고, 오랫동안 인텔은 반도체 업계 최고의 기술 능력을 대표했다.
이러한 성공의 배경에는 지난 50년간 인텔이 힐스버러에 520억 달러 이상을 투자한 성과가 있다. 거의 모든 Xeon 프로세서가 이곳에서 탄생해 인텔이 개발한'심장'이 됐다.
현재 이 땅에는 4개의 인텔 단지가 우뚝 솟아 있는데, 이는 인텔의 방대한 칩 제조 추월 계획의 일부일 뿐이다: 2년 전에 인텔은 4년 내에 7나노미터, 4나노미터, 3나노미터, 20A (에미, 1나노미터는 10에미), 18A 5개의 공정 노드를 완성하여 칩 공정에서 선두로 복귀하는 "4년 5노드"계획을 제출했다.
반도체 선진 제조 과정은 너무 많은 자금을 투입해야 한다. 이것은 겁쟁이가 할 수 없는 게임이다. 올해 9월, 인텔 본사 부근의 한 컨벤션 센터의 회의실에서 키신저는 계면 신문 기자에게 이 계획이 이미 절반을 실현했다고 말한 바 있다.
2022년 인텔은 힐스버러에 있는 D1X 칩 공장에 30억 달러가 투입되는 3차 공사를 마쳤으며, 인텔의 계획에 따르면 오리건은 세계에서 가장 선진적인 칩 생산 기지 중 하나가 될 것이다.
이 계획을 추진하는 중점은 오리건에 있다. 1년 전 인텔은 힐스버러에 있는 D1X 칩 공장에서 30억 달러가 투입되는 3차 공사를 마쳤다. 인텔의 계획에 따르면 오리건은 세계에서 가장 선진적인 칩 생산기지 중 하나가 될 것으로 보인다. EUV (극자외선), High-NA EUV (고수치 공경 극자외선) 포토레지스트도 속속 도입된다.
칩 제조의 기본 과정은 광택 처리된 12인치 실리콘 웨이퍼에 미세한 도안, 즉 광각을 새기는 것이다.그 후, 그들은 침적, 광각, 식각, 세척 및 검사를 포함하여 총 2000 개 이상의 공정을 거쳐야 하며, 그 다음에는 또 다른 반복 등이 있습니다.수백 개의 공정을 거쳐 각 웨이퍼는 우표 크기의 나체 조각 (Die) 으로 80 개 정도 절단되었습니다.
네덜란드 회사 아스맥 (ASML) 이 제공하는 포토레지스트는 인류 역사상 가장 위대한 엔지니어링 기적 중 하나로 10만 개가 넘는 부품으로 구성되어 있다.일반적으로 광각과정은 칩총제조원가의 3분의 1을 차지하며 소모시간은 전반 칩생산시간의 약 40~60% 를 차지하며 환경, 정밀도에 대한 통제는 나머지 공정보다 훨씬 높다.
힐스버러의 사무실에 위치한 ASML은"미국 최대 칩 제조업체 중 하나"가 EUV를 사용하여 대량 생산을 할 수 있도록 돕고 있다.
존스 농장 단지에서 나와 차를 타고 힐스버러의 NE Evergreen 7451번 도로를 지나가면 무의식중에 ASML 짙은 남색의 4자모 표지를 부딪칠 수 있다. 후자의 공식 홈페이지에서 이 광각기 거물은"힐스버러는 미국 최대 칩 제조업체 중 한 명이 EUV를 이용해 대량 생산을 하는 센터"라고 소개했다."
"웨이퍼 공장을 병렬로 만드는 것은 설비를 구매한 후 다시 그것들을 함께 놓으면 되는 것이 아니다."ASML 중국 지역 매니저 선보는 계면신문 기자에게 반도체 설비 업체가 웨이퍼 공장과 가까운 곳에 사무실을 개설하는 것은 일종의 업계 전통이며, ASML은 고객이 칩 생산 라인의 통선 가동, 통선 이후의 공정 조정에서 최종적으로 칩을 생산할 때까지 모든 단계를 지원해야 한다고 말했다.
만약 제조과정이 전부 정상적으로 운행된다면 전반 가공환절후 생산된 제품이 바로 제5세대"Xeon"칩이다.
클라우드 컴퓨팅의 번창으로 인해 데이터 센터 서버는 인텔의 x86 아키텍처 프로세서를 사용하는 하이엔드 프로세서에 대한 수요가 증가하고 있습니다.2022년 이들 제품은 인텔의 총수입 630억 달러 중 3분의 1, 순이익 80억 달러 중 큰 부분을 차지했다.
서버와 클라우드 컴퓨팅 고객은 개인 사용자에 비해 더 높은 성능을 원하지만, 동시에 너무 많은 전력 소비로 인해 비용이 상승하는 것을 원하지 않으며, 이 특성은 차세대 Xeon 프로세서에서 구현되어야 한다.
일반적으로 프로세서의 클럭 주파수가 높을수록 성능도 향상됩니다.클럭 주파수란 프로세서가 초당 회로 스위치를 켤 수 있는 횟수로 발생하는 안정적인 전기 펄스를 말하며, 프로세서가 초당 몇 개의 명령을 실행할 수 있는지 헤르츠 (Hz) 단위로 측정한다.
클럭 주파수를 너무 높게 설정하면 트랜지스터가 과열되어 제대로 작동하지 않을 수 있습니다.해결책은 프로세서 코어를 추가하는 것입니다. 더 많은 코어는 프로세서가 여러 명령 시퀀스를 동시에 처리할 수 있도록 허용하여 시계 주파수가 변하지 않고 계산 능력이 향상되었습니다.인텔의 이번 6세대 Xeon 프로세서의 최고 사양 모델에만 64개의 프로세서 코어가 있어 이전 버전보다 4개가 더 많다.
5세대 Xeon 프로세서의 핵심 아키텍처
이전 세대에 비해 5세대 Xeon은 더 많은 프로세서 코어를 수용할 수 있는 밀도가 높은 더 큰 두 개의 더 큰 나체 조각을 가지고 있으며, 이전 세대는 네 개이다.인텔의 베테랑 기술 전문가인 Allen Chu는 인터페이스 저널리스트에게 더 큰 크기의 누드 슬라이스는 더 높은 캐시 용량, 더 많은 코어를 구성할 수 있으며, 대형 가상화 용례에 더 적합하고 칩 설계를 간소화할 수 있다고 말했다.또한 데이터 처리 지연 시간 및 에너지 소비량도 줄일 수 있습니다.
그러나 칩 설계부터 제조까지 과정은 순탄치 않았다.인텔이 4년 동안 반도체 기술 추진에서 어려웠던 점은 항상 충족하기 어려운 무어의 법칙을 따라잡고 고객의 요구를 충족시키기를 원한다는 것이다.
실제로 올해 1월에 출시된 4세대 Xeon 프로세서의 탄생은 험난했다. 2019년 첫 발표 이후 최소 두 차례 연기됐다. 인텔은 칩을 설계할 때 더 많은 새로운 기능을 넣기 위해 더 복잡한 설계와 많은 새로운 기능을 추가해 스트리밍 후 결함을 고치기 위한 여러 차례 검증 테스트를 거쳐 출시 날짜를 여러 차례 연기해야 했다.4세대 제강이 올해 초 출시됐을 때 업계에서는"너무 오래 기다렸다(long awaited)"는 반응이 많았다.그 동안 인텔 데이터 센터 부서는 심각한 시련을 겪었다.
이 때문에 시장에서는 1년도 안 돼 인텔이 2세대 Xeon 프로세서를 연달아 출시해 고객들이 눈을 뗄 수 없는 색다른 장면을 목격했다.
IT 업계에서 경쟁하는 입장에서 느림은 용납할 수 없는 것으로 간주된다.
"올해 1월에야 4세대 Xeon을 발표했고, 12월에 5세대 Xeon을 발표했으며, 내년에 다음 세대가 있을 수 있다. 우리의 속도는 점점 더 빨라지고 있다."인텔 데이터 센터와 인공 지능 그룹 부사장 Chen Paulli는"고객과 시장은 더 빠른 계산력을 업데이트할 것을 요구하고 있으며, 우리는 이에 적극적으로 대응하고 있다."
칩 자체뿐만 아니라 인텔도 강력한 상대와 싸울 수 있는 솔루션을 전방위적으로 찾아야 했다.
"데이터 센터에서 사실 생태를 가장 성숙하게 하는 것도 인텔뿐이다. AI, GPU에서 우리는 처음에는 비교적 느리지만 전체 생태, 전체 오픈 소스 커뮤니티에 대한 협력은 여러 해 동안 우리보다 더 많은 것을 한 다른 회사가 없을 것이다."라고 천바오리는"우리는 모두 한 우상의 생태를 여러 해 동안 했다는 것을 알고 있지만, 그것은 비교적 폐쇄적이다."
이 논조는 자연히 엔비디아를 가리키는데, 인텔이 고객을 설득하여 개방안을 사용하게 한 이유는 엔비디아의 소프트웨어가 독점적이기 때문이며, 이는 소프트웨어 개발자가 자유롭게 이를 조정할 수 없다는 것을 의미한다.인텔은 오픈 소스 대안을 제공하며 일부 고객은 이러한 옵션이 매력적이라는 것을 알 수 있습니다.
그러나 현재 AI 시장에서는'폐쇄'가'개방'을 이겼다. 엔비디아는 2006년부터 GPU를 중심으로 소프트웨어 플랫폼인 CUDA를 구축해 수백억 달러를 투입해 개발자들이 GPU를 더 쉽게 호출할 수 있는 능력을 도와 다양한 임무를 수행하고 개발자들을 GPU와 더 단단히 묶었다.현재 OpenAI, Meta, Microsoft, Tencent 또는 바이트댄스를 막론하고 그들이 구축한 인공지능 생태는 모두 CUDA의 기초 위에 있다.
생성식 AI의 폭발은 AI 컴퓨팅 칩 처리에 대한 고객의 성장을 촉진시켰다.모건스탠리에 따르면 엔비디아와 AMD의 GPU, AI 컴퓨팅 전용 칩 등 AI 처리 칩이 포함된다.전체 연간 매출은 430억 달러 안팎으로 칩 업계 전체 매출의 약 8% 를 차지할 것으로 예상된다.시장조사기관 카운터포인트는 이 영향으로 데이터센터 CPU 시장 규모가 2023년 15~18% 축소될 것으로 전망했다.
데이터 센터 및 인공 지능 사업부 사장 인 Sandra Rivera는 GPU가 CPU 데이터 센터의 시장을 차지할 것이라고 걱정하지 않았으며 현재 Xeon은 AI 가속기를 내장하여 고객이 AI 컴퓨팅 문제를 더 잘 처리 할 수 있도록 도울 수 있다고 말했다.
이제 엔비디아가 기선을 잡으면 인텔도 반격할 방법을 강구할 것이다.
예를 들어 CUDA에 대응하여 인텔은 OpenVINO라는 소프트웨어 방안을 내놓았는데, 인텔은 이 소프트웨어가"어떤 하드웨어, 어떤 모델, 어느 곳 (any hardware, any model, anywhere)"에서 AI 컴퓨팅을 가속화할 수 있다고 말했다.CPU, GPU, FPGA 등 이기종 컴퓨팅에서 인텔은 최근"One API"전략을 적극 추진하여 패키지식 플랫폼 방안으로 자사의 번잡한 제품 노선을 통합하여 고객의 기본 하드웨어 차이에 대한 민감도를 낮추기를 희망한다.
또한 내장형 AI 가속기는 인텔 프로세서가 AMD보다 AI 분야에서 더 매력적일 수 있도록 한다."AMD와 달리 인텔 Xeon은 AI 가속기가 내장된 CPU이지만 AMD에는 가속기가 내장되어 있지 않습니다. 그리고 그들은 소프트웨어 작업에 참여할 수 없고 데이터 서비스 응용을 할 수 없습니다."인텔의 부사장 겸 Xeon 제품 및 솔루션 사업부 사장인 리사 스펠먼은 이렇게 말했다.
앞으로 몇 년 동안 AI 칩은 반도체 산업의 규모를 계속 성장시킬 것으로 예상된다.칩 컨설팅 회사 인 International Business Strategies (IBS) 에 따르면 5G 네트워크, 자율 주행 자동차 등의 기술 진보에 힘입어 칩 산업의 수입은 1920 년대 말까지 약 1 조 1 천 억 달러로 두 배 증가 할 것으로 예상됩니다.이제 IBS는 2030년 매출 전망치를 1조 2500억 달러 정도로 1500억 달러 상향 조정했다.
그러나 인텔이 직면한 시장 환경은 과거보다 더 다르고 복잡하며 더 많은 상대가 시장으로 몰려들고 있다.엔비디아 외에 아마존과 마이크로소프트 등 대형 클라우드 컴퓨팅 회사들도 AI 칩에 투자하고 있다. 방대한 규모로 이들 대형 기술 회사들은 자신의 데이터 센터를 위해 자체 AI 칩을 설계하고 이들 칩의 생산을 TSMC 등에 아웃소싱할 능력이 있다.이러한 클라우드 컴퓨팅 회사들이 자체 연구 칩을 사용하여 클라우드 서비스 시장의 경쟁 수요에 더 잘 대응하는 것도 인텔에게 호불호가 갈리는 엔비디아에 대한 의존에서 벗어나기 위한 것이다.
현재로서는 키신저의 변혁이 자본시장에서의 인지도가 여전히 성장할 여지가 있으며, 인텔이 재기하려면 여전히 시간이 필요하다.지난 1년간 반도체 시장의 AI 장세에서 인텔 주가는 누적 87.99% 상승하는 데 그쳤다.같은 기간 엔비디아는 2.5배 넘게 올랐고, 필라델피아 반도체 지수도 70.7% 의 상승률을 기록했다.AI 시대 반도체 업계의 큰 기회를 앞두고 도전에도 불구하고 인텔에게는 여전히 질 수 없는 싸움이다.