1. 개요
Infinity Fabric은 AMD가 개발하여 2017년 도입한 고속 시스템 상호 연결 아키텍처이다.AMD ZEN 마이크로아키텍처 기반의 라이젠, EPYC 프로세서와 RDNA, CDNA 기반의 GPU 등에 광범위하게 사용된다. 과거 AMD가 K8 아키텍처부터 사용해오던 HyperTransport를 계승 및 대체하는 기술이며, 현대 AMD 프로세서가 '칩렛(Chiplet)' 구조를 통해 높은 수율과 코어 확장성을 확보할 수 있게 만든 핵심 기술이다.
2. 역사
Infinity Fabric의 개발은 2010년대 초반, AMD의 근본적인 설계 철학 변화와 함께 시작되었다.당시 AMD 엔지니어들은 CPU, GPU, 비디오 코덱 등 다양한 핵심 기능 블록을 레고처럼 유연하게 조립할 수 있는 아키텍처를 구상했다. 이를 위해서는 각 블록이 서로 다른 공정이나 속도로 작동하더라도 원활하게 소통할 수 있는 표준화된 통로가 필요했다. 이에 따라 제어 신호와 데이터 전송 경로를 분리한 새로운 인터페이스 개발이 시작되었다.
2017년 2월 '라이젠 테크 데이'에서 정식으로 공개되었다. 곧 이어 같은 해 출시된 ZEN 마이크로아키텍처 기반 프로세서부터 이 기술이 본격적으로 적용되었다.
AMD는 Infinity Fabric을 이용해 'Zeppelin'이라는 하나의 다이 설계만으로 데스크톱부터 32코어 서버용 EPYC까지 모든 라인업을 구축했다. 특히 서버에서 이득이 컸는데 32코어 Naples를 가상의 모놀리식 다이로 제조했을 때 777mm² 대비 4개 다이(칩렛) 구성은 총 852mm²로 면적은 10% 늘지만, 대형 다이 제작에 따른 수율 감소를 반영하면 원가는 칩렛이 모놀리식의 59% 수준으로 훨씬 저렴하게 제조가 가능하다.
2020년 이후에는 프로세서 내부를 넘어 거대한 이기종 플랫폼으로 그 범위가 확장되었다. CDNA 아키텍처 기반의 GPU와 결합하면서, CPU와 GPU가 메모리 주소를 공유하고 데이터를 직접 주고받는 단계에 도달했다. 이는 프론티어(Frontier)나 엘 캐피탄(El Capitan) 등 엑사스케일 슈퍼컴퓨터를 구성하는 핵심 아키텍처로 활용되었다.
3. 상세
Infinity Fabric은 크게 두 가지의 하위 시스템으로 구성된다.- SDF (Scalable Data Fabric): 실제 데이터가 이동하는 경로이다. 메모리 컨트롤러, CPU 코어(CCX/CCD), I/O 허브 간의 데이터 전송을 담당하며 높은 대역폭과 낮은 지연시간(Latency)을 목표로 한다.
- SCF (Scalable Control Fabric): 제어 신호가 이동하는 경로이다. 전력 관리, 열 관리(Thermal), 보안 기능, 시스템 초기화 및 테스트 기능을 담당한다. 데이터 전송과는 별도의 경로를 사용하여 시스템 안정성을 높였다.
패키지 내 다이 간 통신은 GMI(Global Memory Interconnect), 패키지(소켓) 바깥으로의 통신은 xGMI(external GMI)라고 불리는 인터페이스가 담당한다. 초기 공개 자료에는 GMI 대신 IFOP, xGMI 대신 IFIS라는 용어도 혼용되었으나 GMI2 이후로는 GMI라는 용어가 주로 사용되는 편이다.
Infinity Fabric은 3가지 클럭을 사용한다. 초기 ZEN 설계에서는 단일 클럭을 사용하였으나, ZEN 2부터 배수 비율 동기로 분리되었고 이후 DDR5의 동작 속도가 Infinity Fabric의 클럭 한계보다 빨라져 ZEN 4부터 FCLK이 UCLK/MCLK과 비동기로 바뀌었다.
- FCLK (Fabric Clock): Infinity Fabric의 동작 클럭이다.
- UCLK (Unified Memory Controller Clock): 메모리 컨트롤러의 동작 클럭이다.
- MCLK (Memory Clock): RAM 클럭으로, 1클럭당 2번 전송하는 DDR의 특성상 예를 들어 4800MT/s의 경우 2400 MHz이다.
3.1. GMI 버전
- GMI1: Zen 1/+에서 쓰인 첫 버전.
EPYC 및 Threadripper에서 Zeppelin 칩렛 사이를 연결하는 역할을 수행한다. - GMI2: Zen 2 IOD와 함께 도입되었다.
프로세서 내 칩렛 구성이 CCD와 IOD로 재편됨에 따라 CCD-IOD 링크 역할을 수행한다. 쓰기 대역폭이 읽기 대역폭의 절반인 비대칭 구성으로, 이에 따라 라이젠 1CCD 모델에서 메모리 쓰기 대역폭이 낮게 나오는 특성이 존재한다. - GMI3: Zen 4 IOD와 함께 도입되었다.
코어 수가 적은 EPYC 모델을 위해 CCD당 2개의 링크를 묶어서 사용하는 GMI3-Wide가 추가되었다. 단, 라이젠 1CCD 모델은 동일하게 1개 링크만 사용한다.
4. 여담
- 'Infinity Fabric'이라는 이름은 2016년 말부터 공개적으로 쓰였지만, 정작 미국 상표 출원은 2018년 7월, 등록은 2021년 9월에야 이루어졌다.[1]
5. 관련 문서
[1] 미국 상표 등록번호 6486616.