2. 듀얼 GPU가 하나로 구성된 라데온 HD 6990
AMD는 퍼포먼스와 하이엔드 시장을 위한 라데온 HD 6800/ HD 6900 시리즈를 발표했고 이제 플래그십의 라데온 HD 5970을 대체할 라데온 HD 6990을 남겨 놓고 있으며, 라데온 HD 6990은 라데온 HD 6900 시리즈를 그대로 이어받아 듀얼 GPU로 플래그십에 어울리는 성능을 제공할 것으로 예상된다.
라데온 HD 5970 대체하는 라데온 HD 6990
2세대 DX11 경쟁을 시작한 AMD와 엔비디아 (NVIDIA) 양사는 빠르게 1세대 DX11 카드들을 대체하고 있는 가운데 하이엔드와 퍼포먼스를 이어 이제 최고의 기술력과 성능을 제공하는 플래그십 카드 경쟁이 이루어질 것으로 알려지고 있다.
AMD는 2세대 DX11 카드인 라데온 HD 6800 시리즈가 퍼포먼스를, 아키텍처 개선과 듀얼 그래픽엔진을 탑재한 라데온 HD 6900 시리즈가 하이엔드 시장을 타겟으로 하고 등장했다. 이어서 플래그십의 라데온 HD 5970을 대체할 라데온 HD 6990을 준비중인 것으로 로드맵상에 나타났고 드디어 3월 초 발표가 이루어졌다.
라데온 HD 6990은 플래그십 카드로 현재 발표된 AMD 카드 중에서 가장 높은 성능을 제공하며, 엔비디아의 경쟁 플래그십 듀얼 GPU가 등장하기 전까지 최고의 성능을 제공할 것으로 예상된다.
라데온 HD 6970 2개가 합해진 HD 6990
라데온 HD 6900 시리즈는 원래 32nm로 계획되었으나 TSMC 등의 반도체 제조사들에서 이 공정을 건너뛰고 28nm 공정으로 이동해 라데온 HD 5000 시리즈와 같이 40nm 공정으로 만들어졌다. 라데온 HD 6990은 라데온 HD 6970에 사용된 코드명 Cayman XT GPU 2개를 내부 CrossFire 구성해 높은 성능을 제공한다. 단, 라데온 HD 6990은 라데온 HD 6970보다 낮은 코어와 메모리 클럭이 적용되어 차이가 있다.
라데온 HD 6800 시리즈와 달라진 라데온 HD 6900 시리즈는 다이사이즈와 트랜지스터 집적도를 높였고 5-Way VLIW (5D)에서 4-Way VLIW (4D) 아키텍처와 듀얼 그래픽엔진, 기존보다 개선된 처리성능을 제공하는 테셀레이터를 내장했다.
라데온 HD 6900 시리즈는 라데온 HD 5800 시리즈의 21억 5천만 개 (2.15B)보다 4억 9천만 개가 더 늘어난 26억 4천만 개의 트랜지스터가 집적되고 다이사이즈도 389mm2로 334mm2인 라데온 HD 5800 시리즈 (RV870)보다 커졌다. 지포스 GTX 570/ GTX 580에 사용된 GF110은 529mm2 (30억 개), 라데온 HD 6800 시리즈는 255mm2 (17억 개), 지포스 GTX 460 시리즈에 사용된 GF104는 331mm2 (19억 5천만 개)다.
효율을 개선한 듀얼 그래픽엔진 아키텍처 (HD 6990 = HD 6970 x 2)
[라데온 HD 6990, 듀얼 그래픽엔진 탑재된 HD 6970 2개 적용]
라데온 HD 6990은 라데온 HD 6970 (Cayman XT) 2개가 통합된 듀얼 GPU로 48 (24 x 2) SIMD로 3072SP (1536SP x 2), 텍스처 유닛 192 (96 x 2), ROP는 64 (32 x 2), 메모리 인터페이스는 각 GPU가 256bit 인터페이스를 지원한다.
라데온 HD 6900 시리즈는 라데온 HD 5800 시리즈가 그래픽 처리 엔진 하나와 스트림 프로세서 군을 분할하는 불완전한 듀얼코어화 구조였던 반면 듀얼 그래픽엔진과 스레드 처리를 다루는 UTDP (Ultra Threaded Dispatch Processor)도 듀얼을 구성해 이전보다 CPU식 듀얼코어화의 완성형에 가까운 모습을 보여주었고 라데온 HD 6990은 라데온 HD 6900 시리즈의 특징을 그대로 유지한다.
듀얼 GPU 구조로 테셀레이션 성능도 강화
테셀레이션 성능은 라데온 HD 6900 시리즈가 이전보다 늘어난 2개의 8세대 테셀레이터를 내장하며, 라데온 HD 5870 (7세대 테셀레이터)보다 최대 3배 가량 개선된 성능을 제공하는 것으로 알려져 있다. 고레벨 테셀레이션 처리에서 버퍼 지원 향상을 통해 처리 성능을 개선하며, 라데온 HD 6990은 듀얼 GPU 구조로 더 개선된 DX11과 테셀레이션 성능을 제공한다.
라데온 HD 6900의 4-Way VLIW (4D) 구조와 ROP 특징 지원
라데온 HD 6900 시리즈와 같이 스트림프로세서 (Strem Processor, SP)의 구조는 기존의 5-Way (라데온 HD 2900 시리즈에서 HD 6800 시리즈까지)에서 4-Way VLIW (4D) 구조로 교체되었으며, 라데온 HD 6990은 HD 6970 2개가 사용된다. SFU (Special Functioin Unit) 즉, T-Uint으로 알려진 추가 유닛은 제외되고 4개의 SP 유닛 즉, 코어들이 SFU가 담당했던 기능들을 서로 함께 처리하게 교체되었다. VLIW4 구조는 mm2 당 성능을 10% 더 늘릴 수 있다고 설명되고 있으며, 스케쥴러 및 레지스터 관리 단순화, 로직 재사용을 늘려 처리성능을 개선할 수 있을 것으로 알려지고 있다.
렌더 백엔드 (Render Back-Ends, ROP) 유닛도 이전의 라데온 HD 5800 시리즈에서 개선이 이루어진 것으로 알려지고 있다. ROP 유닛은 메모리 대역폭 등과 함께 안티앨리어싱 (AA, Anti-Aliasing)에 영향을 주는 것으로 알려져 있는데 이전보다 16bit 인티저에서 2배, 32bit FP에서도 2-4배 더 빠른 처리가 가능해져 고해상도와 AA 처리 성능이 더욱 향상될 것으로 예상된다. ROP 유닛의 수는 HD 5800 시리즈와 같은 32 ROP로 유닛 자체의 수는 늘어나지 않았다. 대신, 라데온 HD 6990은 듀얼 GPU 구성으로 효율을 개선했다.
GPU 컴퓨트 향상
라데온 HD 6990은 라데온 HD 6900 시리즈의 특징을 그대로 가지는 만큼 4D VILW (4-Way VLIW) 아키텍처로 GPU 컴퓨팅 처리도 개선된다. 또, 캐쉬 메모리 구조 개선과 듀얼 양뱡향성의 DMA 엔진은 시스템 메모리 읽기와 쓰기를 더 빠르게 개선하고 메모리 효율도 높였다. 그리고 멀티 컴퓨트 커널을 동시 실행할 수 있는 비동기식 디스패치 방식 (DX11에서는 지원하지 않고 OpenCL 확장 명령어셋으로 지원)을 도입해 다중 처리 능력도 개선하고 있다.
과학연산 등에 주로 활용되는 듀얼 프리시전 (Dual Precision) 연산 능력은 그래픽연산에 사용되는 싱글 프리시전 (Single Precision, HD 5870 2.72TeraFLOPs/ HD 6970 2.7TeraFLOPs/ HD 6950 2.25TeraFLOPs) 연산의 1/4 (HD 5800 시리즈는 싱글 프리시전의 1/5, HD 5870은 544GFLOPs/ HD 6970 675GFLOPs/ HD 6950 563GFLOPs)의 처리 성능을 제공한다. 라데온 HD 6990은 싱글 프리시전에서 5.1GFLOPs, 듀얼 프리시전에서 1.27GFLOPs의 처리 성능을 제공한다.
MLAA와 EQAA (Enhanced Quality Anti-aliasing) 지원
[DirectCompute를 이용한 MLAA (Morphological Anti-Aliasing)]
[EQAA (Enhanced Quality Anti-aliasing)]
AMD는 라데온 HD 6800시리즈부터 DirectX 11 API의 GPGPU 기술인 DirectCompute를 이용한 그래픽 후처리 AA 기술인 MLAA (Morphological Anti-Aliasing)를 적용했으며, 라데온 HD 6900 시리즈를 기반으로 하는 라데온 HD 6990 역시 이를 지원한다. MLAA는 PS3 등의 셀 (Cell) 프로세서 등의 CPU로 처리되었던 AA 기법으로 그래픽카드의 스트림 프로세서와 ROP, 메모리 대역폭을 이용하는 AA 기술과 유사한 성능을 내주면서 AA 미지원 게임들에도 적용 가능하여 계단현상을 줄이고 그래픽 품질을 개선한다.
또한, EQAA 기법 (Enhanced Quality Anti-Aliasing)을 라데온 HD 6900 시리즈부터 소개했는데 EQAA는 엔비디아 (NVIDIA)의 CSAA 기술과 유사하며, MSAa 기술의 컬러 샘플 추출과 픽셀에 추가 샘플을 더해 기존 AA 기술보다 이미지 품질을 개선할 수 있다.
AMD 아이피니티와 5x1 포트레이트 (Portrait) 추가, DP 1.2 지원
AMD는 라데온 HD 6000 시리즈부터 그동안의 기술들을 모아 3 Eye 기술로 소개했다. 이 기술은 재정의된 2세대 DX11 아키텍처를 기반으로 한 DX11과 테셀레이션, 게이밍 성능 향상을 이루는 EyeDefinition, 기존 발표된 아이피니티를 개선된 HDMI 1.4a와 DisplayPort 1.2로 더욱 확장한 아이피니티 (Eyefinity), 그리고 GPGPU 기능과 멀티미디어를 강화한 EyeSpeed의 3가지다. 라데온 HD 6990부터는 아이피니티 기술에 5x1 포트레이트 (Portrait) 모드를 추가로 지원했으며, 차후 등장할 것으로 알려진 드래곤에이지2, 토탈워 : 쇼군2, 콜린맥레이 더트3 (DiRT3), Deus EX : Human Revolutioin 등의 다양한 게임들에서 가로로 세우는 5x1 포트레이트 모드 (최대 6000 x 1920 해상도)를 지원할 것으로 알려져 있다.
라데온 HD 6800 시리즈는 HD 5000 시리즈의 아이피니티 모니터 확장을 추가로 지원하며, HD 5000 시리즈는 하나의 카드에서 6대 모니터 출력을 위해 별도의 아이피니티 에디션이 필요했으나 HD 6000 시리즈는 디스플레이포트 1.2 규격 (DP 1.2/ DisplayPort 1.2)을 지원해 MST 허브를 이용해 하나의 카드로 최대 6대 모니터를 확장할 수도 있다. HD 6990은 4개의 미니 디스플레이포트 (Mini DisplayPort 1.2)를 제공하고 1개의 Dual-Link DVI를 지원하는 DVI포트를 제공하여 아아피니티 기술을 확장하여 사용할 수 있다. 4 Mini DP + DVI 구성은 새로 지원되는 5x1 포트레이트 모드에 적합한 출력 포트 구성이다.
이 외에도 HDMI 1.4a 규격 지원을 바탕으로 블루레이 3D (Blu-Ray 3D) 기술을 비롯하여 AMD HD3D (3D 스테레오스코픽, 3D Stereoscopic) 기술, 공개 물리엔진인 Bullet Physics를 DirectCompute와 같은 GPGPU 기술로 GPU 가속을 지원할 수 있을 것으로 알려지고 있다. 그리고 UVD3를 도입해 MPEG2와 H.264, VC-1을 비롯하여 블루레이 3D (Blu-Ray 3D) 가속을 위한 Multi-View Codec 하드웨어 가속과 MPEG2, MPEG-4 Part2와 DivX/ xVid 코덱의 하드웨어 가속도 지원이 추가되었다. 이 외에도 기존 지원되던 PIP 영상의 하드웨어가속 (듀얼 스트림 디코드)과 같은 기능은 그대로 포함되고 있다. 또, 자사의 GPU 컴퓨팅 기술인 AMD Strem과 공개표준인 OpenCL을 AMD APP (Accelerated Parallel Processing) 기술로 명명해 GPU 컴퓨팅 기술을 발전시켜 나가고 있다.
전력효율 개선을 위한 AMD PowerTune 기술 적용
AMD는 라데온 HD 6900 시리즈부터 늘어난 전력을 최적화하여 사용하기 위해 AMD 파워튠 (PowerTune) 기술을 소개했고 라데온 HD 6990 역시 듀얼 GPU이면서 이 기술을 활용해 전력소비를 최적화하고 있다. PowerTune 기술은 일부 고부하 프로그램들을 제외하고 대부분의 게임들에서 TDP 이하의 전력을 소모한데서 착안한 기술이다. PowerTune 기술은 엔비디아가 전압 측정을 바탕으로 특정 어플리케이션에서 TDP 범위 이상의 전력소모를 제공하지 않도록 제한한 기술과 유사하며, 정해진 클럭이 TDP 범위 내에서 동작하도록 만든다. 라데온 HD 6900 시리즈에 내장된 컨트롤 프로세서를 통해 GPU를 실시간으로 모니터링하고 정해진 기본클럭이 TDP 범위 내에서 클럭을 조절해 적절한 성능과 전력을 소비하도록 하는 기술이다.
AMD는 카탈리스트 컨트롤 센터 (CCC, Catalyst Control Center)의 Overdrive탭을 통해 이 기술을 조절할 수 있도록 하고 있다. 파워튠 (PowerTune) 기술은 CCC에서 제공하는 전력 컨트롤 설정값에 따라 전력을 억제하거나 적용된 기본 클럭과 TDP 내에서 적절한 프레임을 내줄 수 있게 해준다. Overdrive 조절을 통해 소비전력을 줄이면서 플레이가 가능한 수준의 프레임을 얻을 수 있게 되므로 적절한 성능과 소비전력의 2가지를 동시에 얻을 수 있다.
듀얼 바이오스 탑재, 오버클럭 지원되는 바이오스 제공
라데온 HD 6900 시리즈는 듀얼 바이오스를 탑재해 오버클럭 유저들이 직접 원하는 설정을 적용한 바이오스를 적용 가능했는데 라데온 HD 6990 역시 듀얼 바이오스를 탑재해 스위치로 쉽게 변환이 가능하다. 특히, 라데온 HD 6990은 이미지처럼 스위치를 전면 (Position 1)에 배치하면 레퍼런스 코어 클럭인 830MHz에서 880MHz가 기본 적용된 바이오스로 동작되며, 메모리 클럭은 두가지 바이오스 모두 5000MHz로 기존과 같다. (Position 1 : 1.175V로 코어 880MHz 동작, Position 2 (기본 선택) : 1.12V로 코어 830MHz 동작)
단, AMD에서는 듀얼 바이오스 중 하나에 코어 클럭이 880MHz가 적용된 바이오스를 제공하나 소프트웨어 방식 또는 듀얼 바이오스를 기본 제공하더라도 오버클럭에 따른 문제는 보증하지 않는다고 밝히고 있으므로 오버클럭은 무리하지 않도록 주의해야 한다.
라데온 HD 6990은 40nm 공정의 안정화와 최적화가 이루어짐에 따라 레퍼런스 클럭인 830MHz 코어클럭이 듀얼 바이오스의 코어 880MHz 설정에 큰 무리가 없으며, 추가 오버클럭도 가능할 것으로 소개되고 있다. 물론, 오버클럭의 경우 제품에 따라 다른 부분임을 감안해야 하며, HD 6970과 동일한 코어 클럭은 바이오스 변환 스위치 조절만으로도 적용하여 사용할 수 있다.
450W TDP 지원 가능한 전원부 및 쿨링 디자인
라데온 HD 6990은 듀얼 GPU로 구성되고 있고 하나의 PCB에 2개의 GPU가 내장되고 있는만큼 전력 효율 및 안정성을 고려해 전원부를 구성해야하는데 이에맞게 레퍼런스 HD 6990은 450W TDP 스펙 지원이 가능하고 안정성을 높인 디지털 전원부와 PWM 컨트롤러를 적용했다.
또, 라데온 HD 6990은 라데온 HD 6900 시리즈와 같이 증기챔버 (Vapor Chamber) 방식의 쿨링 솔루션을 적용하고 있으며, HD 6990은 각 GPU마다 증기챔버 쿨링 솔루션을 적용해 450W TDP 스펙을 견딜 수 있는 쿨링 성능을 제공한다. 증기챔버 쿨링 방식은 히트파이프와 같은 원리로 챔버 내부에 위치한 기체가 액체로 변화되는 상변이를 이용해 열원인 GPU 등에서 발생되는 발열을 해결하는 방식으로 히트파이프가 원통형이라면 챔버는 넓고 고르게 펴진 모양으로 만들어진다. 증기챔버 방식은 높은 쿨링 효율을 제공해 최신의 고성능 그래픽카드들에 도입되고 있는 추세다.
향상된 인터페이스 제공하는 카탈리스트 11.4 드라이버 지원
라데온 HD 6990은 카탈리스트 11.4 베타 드라이버를 제공하고 있다. 라데온 HD 6800/ 6900 시리즈의 경우 현재 카탈리스트 11.2 드라이버가 최신인 것과 비교하면 매달 등장하는 것을 이번 달 등장이 예상되는 카탈리스트는 11.3이고 HD 6990에 포함된 11.4 버전은 2011년 4월 버전에 해당한다. 이것은 라데온 HD 6990이 엔비디아의 지포스 GTX 590 듀얼 GPU (GF110 x 2)를 의식해 예상보다 빠르게 등장할 것으로 보여진다. 카탈리스트 11.4 드라이버는 멀티모니터 확장 기술인 AMD 아이피니티 (Eyefinity) 인터페이스 개선 및 태스크기반 관리, 드라이버 업데이트 알림 등도 추가되고 있다.
AMD와 NVIDIA 제품군 비교
라데온 HD 6990에 사용된 GPU들은 라데온 HD 6970 2GB (코어 880/ 메모리 5500 (1375)MHz)와 스트림 프로세서, 메모리 인터페이스, ROP, 텍스처 유닛이 1536SP/ 256bit/ 32/ 96개로 같으며, 코어와 메모리 클럭만 낮아져 코어 830/ 메모리 5000 (1250)MHz가 적용된다. VLIW4 아키텍처와 듀얼 그래픽엔진, 8세대 테셀레이터를 제공해 DX11과 테셀레이션 강화, 스레드 동시처리 및 GPGPU 처리 성능이 전반적으로 향상되었다. 고해상도와 AA
지원의 성능 저하를 줄이고 있으며, 라데온 HD 6800 시리즈에서
소개된 MLAA에 EQAA 기법을 추가로 지원한다.
라데온 HD 6990은 라데온 HD 6970과 유사한 스펙에 699달러 ($699)를 형성할 것으로 알려져 있으며, 80만원 후반 이상의 가격을 형성할 것으로 보여진다. 라데온 HD 6970 2GB가 40만원 중후반의 가격대이므로 2개 구입비용과 비슷하거나 약간 높은 수준, 성능은 HD 6970 2GB CF, 소비전력은 HD 6990이 유리할 것으로 예상되며, 플래그십의 라데온 HD 5970 2GB를 대체하는데 큰 무리는 없어 보인다.
열설계전력인 TDP는 라데온 HD 6990이 아이들 37W, 로드시 게임은 350W, 파워튠 최대 TDP는 375W다. 라데온 HD 6970/ HD 6950은
아이들시 20W는 동일하고 로드시 게임동작시 각각 140/ 190W이며, 파워튠
기술로 최대 TDP는 250/ 200W로 억제된다. 라데온 HD 5850은 아이들
27W/ 로드 151W, HD 5870은 아이들 27W/ 로드 188W, HD 5830은 27W/
175W, HD 6870은 19W/ 151W, HD 6850은 19W/ 127W, 지포스 GTX 570/ 580은 각각
219W/ 244W, 지포스 GTX 465/
470/ GTX 480이 각각 200W/ 215W/ 250W, GTX 460은 768MB가 150W, 1024MB는
160W다. 라데온 HD 6990은 HD 6970과 같은 스펙에 클럭만 낮아 2개를 합한 것보다 낮은 TDP를 제공할
것으로 예상되며, 실제 소비전력은 이후 결과를 통해 확인할 것이다.
라데온 HD 6900 시리즈의 특징을 가지는 라데온 HD 6990은 HD 6970과 같은 스트림 프로세서를 제공하며, 내부 처리 효율 개선을 비롯하여 DX11과 테셀레이션 강화로
DX11 세대에 맞는 성능을 제공하고 GPU 컴퓨팅 성능을 개선하고 있다.
지금까지 살펴본 라데온 HD 6990의 스펙을 정리하면 아래와 같다.
- DirectX 11과 그래픽연산에 최적화된 아키텍처
(Cayman XT기반)
- 테셀레이터 및 멀티스레딩 능력 강화 (동시실행
능력)
- 테라스케일, 향상된 지오메트리 및 게이밍 성능
- 스트림
프로세서 3072 (1536 x 2, HD 6970 1536/ HD 6950 1408)
- 40nm 및 GDDR5 4GB 메모리
- 텍스처 유닛 192 (96 x 2)로 텍스처 처리향상 (HD 6970 96/ HD 6950 88)
- 24X CFAA 향상 및 MLAA/
EQAA 기법도입
- Render Back-Ends (ROP) 유닛 64 (32 x2 , HD 6970/ 6950
32)
- 전력관리 개선 (클럭 및 전압 스위칭, GDDR5
클럭 및 전압 감소)
라데온 HD 6900 시리즈, HD 6800 시리즈와 HD 5800 시리즈, HD 4800 시리즈에 대한 내용은
지난 기사인 하이엔드로의 귀환, AMD 라데온 HD 6900 시리즈, HD 5700 시리즈를 대체하는 차기 GPU, AMD 라데온 HD 6800, [이론편] 공정으로 압도하는
RV770. ATI Radeon HD 4800 시리즈와 [이론편] Over the GeForce!
라데온HD5800의 모든것 기사를 참조하자.
지포스 GTX 400 시리즈와 GTX 200 시리즈에 대한
내용은 드디어 출시된 엔비디아 Fermi, 지포스 GTX 400 완벽 분석기사와 게임을 넘어서는 GPU, NVIDIA GeForce GTX 200 시리즈
기사를 참조하자.
[영상] 엔비디아에 대응하는 인텔 가우디3/AMD MI300/범클라우드 진영의 NPU/,그리고 AI 하드웨어 개발 흐름과 추세는? 
