2. 28nm 케플러 GK104 듀얼 GPU 구성
엔비디아 (NVIDIA)는 하이엔드 라인업에 지포스 GTX 680을 출시한 이후 플래그십 듀얼 GPU인 지포스 GTX 690을 출시해 AMD와 달리 하이엔드 이상급의 라인업을 형성했다.
최고 성능을 타겟으로 한 28nm 듀얼 GPU, 지포스 GTX 690
차세대 28nm GPU 출시는 AMD가 앞섰으나 엔비디아는 하이엔드 라인업에 지포스 GTX 680을 투입해 성능과 전반에서 앞섰으며, 여세를 몰아 플래그십 최고 성능을 타겟으로 한 지포스 GTX 690을 출시했다.
지포스 GTX 680과 같은 28nm 케플러 (Kepler) GK104를 듀얼 GPU로 구성한 지포스 GTX 690은 1개의 카드로 지포스 GTX 680을 멀티 GPU인 SLi를 구성한 것과 유사한 성능을 제공할 것으로 알려졌다.
지포스 GTX 680을 499달러 ($499)로 경쟁사의 AMD 라데온 HD 7970의 549달러 ($549)보다 낮게 출시한 엔비디아는 지포스 GTX 690을 기존 플래그십 듀얼 GPU보다 높은 999달러 ($999)의 가격으로 출시했다.
28nm 케플러 GK104 듀얼 GPU로 구성
[28nm 케플러 GK104 (GK104-355-A2) 듀얼 GPU, GTX 690]
28nm GK104 GPU는 공정 개선으로 다이 사이즈는 줄고 쿠다 코어 (CUDA Cores) 수는 3배로 늘어났다. 35억 4천만 개 (3.54B)의 트랜지스터가 집적되며, 이는 지포스 GTX 580의 GF110 GPU의 30억 개 (3.0B)보다 많고 라데온 HD 7970/ 7950의 타히티 (Tahiti) XT/ Pro의 43억개 (4.3B)보다 적다.
다이 사이즈는 GK104가 294mm^2로 GF110의 520mm^2와 타히티 XT의 365mm^2보다 작아 생산단가 등에서 더 유리할 것으로 예상된다. AMD와 엔비디아 (NVIDIA)의 28nm GPU를 생산하는 TSMC의 생산 및 수율 문제가 제기된 만큼 지포스 GTX 690의 성패는 충분한 공급량과 가격 경쟁력에 있다.
게이밍에 보다 집중한 케플러 (Kepler) 아키텍처
GK104는 그래픽연산과 GPGPU에 모두 집중한 페르미 (Fermi) 아키텍와 달리 28nm 신공정을 바탕으로 그래픽연산 및 전력 효율에 보다 집중한 케플러 아키텍처를 기반으로 하는 페르미 아키텍처의 완성판으로 정의할 수 있다.
GPGPU 및 병렬 싱행 및 처리 능력 개선, 내부 유닛 재배치와 소프트웨어 스케줄러, 코어와 쉐이더 클럭을 동기화해 전력 효율을 개선한다. AMD GCN (Graphics Core Next) 아키텍처처럼 제어 유닛보다는 실질적인 연산유닛의 수를 크게 늘렸다.
지포스 GTX 680과 같은 GK104 GPU를 듀얼 GPU로 구성한 지포스 GTX 690은 GK104 스펙은 유지해되 듀얼 GPU가 구성할 수 있는 TDP 범위 내에서 동작 클럭을 정했다.
[엔비디아 28nm GPU, 케플러 GK104]
GK104 GPU는 쿼드 코어화와 8개의 지오메트리 엔진, 4개의 GPC (Graphics Processing Clusters), SM (Streaming Multiprocessor)을 더욱 확장한 SMX, 폴리모프 엔진 2.0과 3배 늘어난 1536 쿠다 코어, 높은 클럭을 적용한 테셀레이터 (Tessellator) 8개, 텍스처 유닛 (Texutre Units, TMUs) 128, 32 ROPs, 4개의 메모리 컨트롤러로 256bit 메모리 인터페이스를 제공한다.
지포스 GTX 690은 지포스 GTX 680의 TDP 195W의 2배에 못미치는 TDP 300W에 맞추어 동작 클럭을 낮추며, 메모리 클럭은 유지해 메모리 대역폭은 지포스 GTX 680과 같은 192.26GB/s를 제공한다. 동작 클럭은 915MHz로 지포스 GTX 680의 1006MHz보다 코어 클럭은 낮으며, GPU 부스트 클럭 1058MHz보다 2.8% 낮은 부스트 클럭 (GPU Boost, GPU부스트) 1019MHz가 적용된다.
지포스 GTX 680은 DirectX 11.1과 차세대 PCIe 3.0 규격 (2.0의 2배인 양방향 32GB/s 대역폭)을 지원하며, 이는 라데온 HD 7900 시리즈와 같다. GPGPU 기술은 쿠다 (CUDA)와 DX11 API의 다이렉트 컴퓨트 (DirectCompute 11), 공개표준인 OpenCL 1.2, Microsoft C++AMP를 지원한다.
듀얼 증기챔버 쿨링 솔루션 도입
지포스 GTX 690은 GPU 당 5페이즈 전원부로 총 10페이즈 전원부 구성, 10층 2oz Copper PCB, 48레인 (Lane)을 제공하는 PCI-Express 3.0 규격 지원 SLi 브릿지 칩을 이용해 내부적으로 SLi를 구성한다.
쿨링 솔루션은 GPU 당 니켈도금된 방열판과 증기챔버 (Vapor Chamber) 쿨링이 적용되며, 중앙에 배치된 쿨링 팬을 이용해 외부로 덥혀진 공개를 배출한다.
지포스 GTX 690에 사용된 쿨링 솔루션은 지포스 GTX 680 2개를 SLi로 묶었을 때보다 낮은 소음도 (dBA) 수준을 제공하는 것으로 소개되어 지포스 GTX 680 SLi에 준하는 성능에 낮은 소음도를 제공하는 환경을 구축할 수 있다.
지포스 GTX 690은 케플러 GK104 GPU를 적용해 GPU 부스트시 1GHz가 넘는 1019MHz가 적용되며, 추가로 오버 클럭이 가능한 쿨링 솔루션 및 전원부와 PCB 구성을 제공한다.
원활한 게이밍 환경을 위한 기술 제공
지포스 GTX 690은 지포스 GTX 690과 같이 새로운 안티 앨리어싱 기법인 FXAA (그래픽 후처리 기법, AMD MLAA에 대응), MSAA와 일시적 필터링 및 후처리를 결합해 시각적 효과 및 안티 앨리어싱 성능을 개선하는 TXAA를 지원한다. FXAA는 엔비디아 그래픽드라이버 제어판을 통해 제어할 수 있다.
엔비디아는 또 게임 도중 프레임 속도에 따라 발생하는 스터터링 (Stuttering)과 화면 잘림 (Tearing) 현상을 개선하기 위해 어댑티브 Vsync (Adaptive Vertical Sync, Adaptive Vsync)를 지원한다. 스터터링 (Stuttering)은 프레임 저하시 발생되며, 화면 잘림 (Tearing) 현상은 프레임 속도가 높아질 때 발생하는데 어댑티브 Vsync는 프레임 속도가 높으면 Vsync 활성화로 화면 잘림 제거하고 프레임 속도 낮으면 비활성화해 스터터링을 개선한다.
또 지포스 GTX 690은 현재 대부분의 게임에 높은 프레임을 제공하며, 3대의 모니터를 연결해 게이밍 환경을 개선할 수 있는 NVIDIA Surround 및 3D 모드로 3대의 모니터를 구성하는 NVIDIA 3D Vision Surround (5760 x 1080)를 지원한다.
지포스 GTX 690 2개로 4-Way SLi (Quad-SLi) 지원, 프레임 흐름을 조절하는 미터링 메카니즘 (고속도로 진입로에 있는 교통량 측정기와 비슷)을 적용해 프레임을 모니터에 전달하는 과정에서 발생하는 프레임 차이로 인한 스터터링과 셔터링을 완화해 보다 안정적인 속도를 일정하게 내준다.
멀티미디어 지원에서도 PureVideo HD (VP5 내장) 등 지원으로 H.264와 VC-1, MPEG-2 풀 하드웨어 가속과 PIP 듀얼 스트림 디코드 하드웨어 가속 뿐만 아니라 블루레이 3D (Blu-Ray 3D) 가속을 위한 Multi-View Codec 하드웨어 가속과 MPEG2, MPEG-4 Part2와 DivX/ xVid 코덱의 하드웨어 가속도 지원한다.
GK104는 NVENC 인코더를 내장해 쿠다 기반 인코딩과 비교해 낮은 전력에 최대 4배 빠른 처리, 스테레오스코픽 (Stereoscopic) 비디오를 위한 MVC (Multiview Video Coding) 지원으로 Blu-Ray 3D, 최대 4096x4096 해상도 인코드를 지원한다.
HDCP (High-bandwidth Digital Content Protection) 암호화 키 테이블 및 7.1 채널 HD Audio 코덱을 내장하여 HDMI 출력시 영상과 오디오 동시 출력이 가능하고 Dolby TrueHD와 DTS HD Master Audio, HDMI 1.4a 및 DisplayPort 1.2 규격을 지원한다.
AMD와 NVIDIA 제품군 비교
지포스 GTX 690은 28nm 공정의 GK104 GPU 2개를 내장하며, PCI-Express 3.0 규격을 지원한다. 코어는 915MHz, GPU 부스트 동작시 1019MHz, 6008 (1502)MHz로 동작하는 GDDR5 2GB를 GPU 당 제공해 총 4GB의 메모리를 구성한다.
GPU 당 1536 쿠다 코어와 256bit 메모리 버스, 32 ROPs, 128 텍스처 유닛을 제공하며, 그래픽 후처리 AA 기법인 FXAA와 AA 성능과 품질을 향상해주는 TXAA (TXAA 1/ TXAA 2)를 지원한다.
지포스 GTX 690은 999달러 ($999)로 이전 세대 지포스 GTX 590이나 라데온 HD 6990 초기 형성 가격인 699달러 ($699)보다 높게 설정되었다. TDP 스펙은 지포스 GTX 590의 365W나 라데온 HD 6990의 375W보다 낮은 300W가 적용된다. 지포스 GTX 680의 TDP는 195W다.
지포스 GTX 690은 28nm 신공정과 그래픽 및 병렬 처리 개선 및 내부 처리 효율을 개선한 케플러 아키텍처, DX11.1과 테셀레이션 강화, 그리 GPU 컴퓨팅 성능을 개선했다.
이를 바탕으로 지금까지 살펴본 지포스 GTX 690의 스펙을 정리하면 아래와 같다.
- DirectX 11.1, 그래픽 및 GPGPU 연산에 최적화된 케플러 아키텍처
- 테셀레이터 개선 (8개 x 2), 멀티태스킹 및 멀티스레딩 강화 (동시실행
능력)
- 테라스케일, 향상된 지오메트리 및 게이밍 성능
- 쿠다 코어 1536 x 2 (GTX 680 1536, HD 7970/ 7950 2048/ 1792)
- 28nm 및 256bit 메모리 버스 x 2와 GDDR5 4GB (2GB x 2) 메모리 용량
- 텍스처 유닛 128 x 2 텍스처 유닛 (GTX 680 128, HD 7970/ 7950 128/ 112)
- FXAA/ TXAA 및 32X CSAA, AF 처리 향상
- 32 x 2 ROPs (GTX 680 32, HD 7970/ 7950/ 6970/ 6950
32)
- 전력관리 개선 (클럭 및 전압 스위칭, GDDR5
클럭 및 전압 감소)
엔비디아 케플러 아키텍처에 대한 보다 자세한 내용은 케플러, 지포스 GTX 680. 엔비디아 전략 변화의 신호탄인가? 기사와 게임과 전력 효율 모두를 고려한 엔비디아 28nm 케플러, 지포스 GTX 680 기사를 참고 하자.
[영상] 엔비디아에 대응하는 인텔 가우디3/AMD MI300/범클라우드 진영의 NPU/,그리고 AI 하드웨어 개발 흐름과 추세는? 
