인텔 연구원들은 가전제품보다 더 적은 양의 전력만으로도 손톱만한 크기의 단일 80코어 칩에서 슈퍼컴퓨터급의 성능을 구현하는 프로그래머블 프로세서를 세계 최초로 개발했다. 이는 미래형 PC 및 서버에서 1초에 1조 번 연산할 수 있는 ‘테라플롭’ 성능을 구현하기 위한 혁신적인 “테라급 컴퓨팅(Tera-scale computing)” 연구 활동의 성과이며, 테라플롭 리서치 칩에 대해서는 샌프란시스코에서 개최되는 국제반도체학회(ISSCC) 연례 총회에서 보다 자세히 다뤄질 예정이다.

테라급 성능 및 테라바이트 자료를 전송할 수 있는 능력은 미래형 컴퓨터의 가장 핵심적인 역할로 인터넷에 언제 어디에서나 접속해 교육 및 협업을 위한 새로운 애플리케이션을 가동하고 PC와 서버, 핸드헬드 기기를 통해 고해상 엔터테인먼트를 경험할 수 있게 한다. 예를 들어, 인공지능, 인스턴트 화상 통신, 실사와 같은 게임, 멀티미디어 데이터 마이닝 및 실시간 음성인식 등 스타트렉 같은 공상과학소설 속 내용으로만 여겨졌던 일들이 우리 생활 속에 실제로 일어나는 것이다.

인텔은 부동소수 코어로 개발된 이번 칩을 아직까지는 시장에 출시할 계획이 없다.

하지만, 이런 테라급 연구는 개별 프로세서나 특수 프로세서, 또는 코어의 기능, 가장 효율적인 데이터 이동에 필요한 칩 투 칩(chip-to-chip) 및 칩 투 컴퓨터(chip-to computer) 방식의 인터커넥트와 다중 프로세서 코어의 상호 작용을 극대화하는데 가장 중요한 요소인 소프트웨어 디자인 방식 등에 대한 혁신적인 신기술을 연구하는 데 도움이 되고 있다. 테라플롭 연구 칩은 새로운 실리콘 디자인 방법과 고대역폭 인터커넥트 및 전력 관리 방법에 대한 구체적인 식견을 제공해 준다.

인텔 CTO이자 시니어 펠로우인 저스틴 레트너(Justin Rattner)는 “인텔 연구원들은 멀티 코어 및 병렬 컴퓨팅 성능의 발전을 앞당기는 경이롭고 중요한 업적을 이루었다.”라며, “이 칩의 개발은 테라플롭의 성능을 구현하는 디자인이 상용화됨으로써 가정과 사무실 내 컴퓨터와 인터넷에 대한 우리의 생각들이 완전히 바뀌게 될 날이 임박했음을 의미한다.” 라고 말했다.

테라플롭 성능이 처음 구현된 것은 1996년 인텔이 미국 샌디아 국립연구소(Sandia National Laboratory)를 위해 제작한 ASCI 레드 슈퍼컴퓨터에서였다. 그 당시 컴퓨터는 2,000평방 피트가 넘는 공간을 차지했는데, 약 10,000개의 펜티엄 프로 프로세서가 탑재되어 500KW 이상의 전력을 소모했다. 오늘 인텔이 발표한 멀티코어 칩은 단 한개만으로 이와 동일한 성능을 구현할 수 있다.

또 다른 주목할 점은 이 80코어 연구 칩이 단지 62W 만으로 테라플롭의 성능을 구현한다는 것이다. 이는 오늘날 사용되는 여러 단일 코어 프로세서들의 전력 소모량 보다 작은 수치이다.

이 칩은 작은 크기의 코어들이 “타일(tiles)” 모양으로 반복되어 구성되는데, 이러한 획기적인 디자인은 여러 개의 코어로 하나의 칩을 디자인하는 것보다 쉽게 만든다. 이번 새로운 연구 칩은 미래형 트랜지스터를 개발하고 무어의 법칙을 지속시키기 위한 새롭고 강력한 물질을 개발함으로 향후 수십 억 개의 트랜지스터를 탑재한 멀티 코어 프로세서를 보다 효율적으로 생산하기 위한 초석을 마련한다.

테라플롭 칩은 그물 모양의 “네트워크 온 칩(network-on-a-chip)” 아키텍처를 특징으로 하는데, 이 아키텍처는 여러 코어들 간의 초고대역폭 커뮤니케이션을 가능하게 하며 칩 안에서 초 당 테라바이트 급의 자료를 전송할 수 있다. 또한, 이번 연구에는 각각의 코어에 대한 동작 여부를 개별적으로 제어할 수 있어 업무에 필요한 코어만을 작동시켜 에너지 효율성을 높일 수 있는 방법에 대한 조사도 포함되었다.

앞으로 테라급 연구는 칩에 3D 스택 메모리 추가뿐만 아니라 인텔 아키텍처 기반의 여러 일반용 코어를 탑재한 보다 정교한 연구 시제품을 개발하는 데 초점이 맞춰질 것이다. 현재, 인텔 테라급 컴퓨팅 연구 프로그램(Tera-scale Computing Research Program)에서는 아키텍처, 소프트웨어 및 시스템 디자인과 관련된 여러 과제를 해결하기 위한100개 이상의 프로젝트가 진행 중이다.

이번 국제반도체학회에서 인텔은 추가로 여덟 개의 연구 보고서도 함께 발표한다. 여기에는 인텔 코어 마이크로아키텍처에 대한 소개와 함께 65나노 및 혁신적인 45나노 공정 기술을 기반으로 노트북과 데스크톱 PC, 그리고 서버 전반에 걸쳐 사용되는 듀얼 코어 및 쿼드 코어 프로세서와 거기에 코어 마이크로아키텍처를 적용하는 방법에 대한 보고서가 포함된다. 이외의 다른 보고서들은 RFID 인식 트랜시버 칩, 모바일 애플리케이션용 저전력 캐시, 리컨피규러블 비터비(Viterbi) 액셀러레이터뿐만 아니라 온다이(on-die) 공급 공명 제어를 위한 새로운 회로 설계, 온칩(on-chip) 단계 잡음 측정, 변화 및 노화 적응 기술 등에 관한 내용을 다루고 있다.