TSMC, AMD를 통해 반도체 제조 확장 지원

TSMC, AMD를 통해 반도체 제조 확장 지원

4세대 AMD EPYC 프로세서를 배포하여 적은 수의 서버로 비용 대비 성능 향상

TSMC는 이미 세계 반도체 웨이퍼에서 가장 앞서가는 파운드리지만 추가 확장을 위해 과감한 계획을 세웠습니다. 이를 위해서는 생산, 연구, 개발, 일반 IT 인프라를 실행할 수 있는 추가적인 컴퓨팅 능력이 필요합니다. AMD EPYC™ 프로세서는 이미 TSMC에서 핵심적인 역할을 담당하고 있지만 4 세대 AMD EPYC CPU는 회사의 성장 목표를 달성하는 데 필요한 기능을 한층 더 개선했습니다.

TSMC 인프라 및 커뮤니케이션 서비스 부서 이사 Simon Wang은 “TSMC는 매우 빠르게 확장하고 있습니다. 글로벌 제조 시설을 확장하고 있으며 현재 대만, 일본, 독일, 미국에 새로운 제조 공장을 건설하고 있습니다. 이러한 변화로 인해 생산, 연구 및 개발 시뮬레이션, 비즈니스 운영에 더 많은 컴퓨팅 파워가 필요하게 되었습니다”라고 말합니다.

업그레이드된 인프라를 위해 TSMC는 전력 소비를 제한하면서 컴퓨팅 성능을 극대화하고자 했습니다. Wang은 이렇게 말합니다. “서버와 스토리지를 평가할 때는 소비되는 전력 단위당 컴퓨팅 성능, 필요한 공간, 비용을 검토합니다. TSMC의 워크로드는 대략 3가지 범주로 나뉩니다. 첫 번째는 자동화된 팹 생산에 필요한 워크로드입니다. 두 번째는 시뮬레이션, 설계 등 연구 개발에 필요한 워크로드로, 이 분야에서는 Cadence 및 Synopsys Electronic Design Automation과 협력하고 있습니다. 마스크 제작에도 경로 찾기처럼 많은 컴퓨팅 파워가 필요합니다. 또한 차세대 제품을 위한 새로운 소재와 기술도 모색하고 있습니다. 세 번째 범주는 비즈니스 운영에 필요한 워크로드로, 주문 접수, HR, 법률과 같은 부서를 지원합니다.”

세 가지 워크로드 유형에서 TSMC 지원

Wang의 말입니다. “대부분의 팹 자동화는 CPU에 기반하고 있으며 가상 머신이나 Kubernetes 지원 Linux 플랫폼을 사용합니다. 대용량 스토리지도 이를 뒷받침합니다. R&D에는 GPU와 CPU를 사용합니다. 세 번째 범주인 비즈니스 운영의 경우는 다른 두 가지 범주에 비해 스토리지가 제한되어 있습니다. 지원 부서에서 사용하는 시스템은 CPU 서버를 주로 사용하기 때문입니다.”

TSMC는 AMD EPYC 프로세서 제품군의 제조 파트너지만, 내부 규정으로 인해 Wang은 이전 세대에서 매우 긍정적인 경험을 했음에도 불구하고 곧 출시될 AMD 제품에 대해 숙지할 수 없었습니다. 로드맵에 대한 지식은 대만의 AMD 현지 관리자에게서 얻을 수 있었지만 Wang은 여전히 새로운 세대에서 TSMC의 요구 사항을 충족할 방법을 강구해야 했습니다. 그는 이렇게 말합니다. “IT 부서는 TSMC 제품의 우수한 품질을 증명해야 하는 추가적인 책임을 맡습니다. TSMC에서 생산되는 최신 AMD 프로세서가 이전 세대보다 낮은 전력 소비로 더 향상된 성능을 보인다는 것을 증명하고 싶었습니다."

Wang은 이렇게 말합니다. “IT 부서는 먼저 워크로드에 따라 원하는 구성을 정의합니다. CPU, 클럭 속도, 메모리, SSD(솔리드 스테이트 드라이브)의 사양을 정의하죠. 매년 5~7개의 모델을 정의하며, 이를 공급업체에게 보내고 피드백을 요청합니다. TSMC는 최종 벤더를 정할 때 개방형 입찰 프로세스를 운영하고 있습니다. 벤더에 구애받지 않으므로 가격, 성능, 전력 효율성을 기반으로 공급업체를 결정합니다.”

AMD EPYC CPU를 활용해 비용 대비 성능 향상

Wang은 “4세대 AMD EPYC 출시 시에는 코어 수가 더 많은 단일 소켓 CPU 또는 각 코어 수가 적지만 전체 코어 수가 동일한 듀얼 CPU의 두 가지 옵션을 고려하고 이 두 가지 구성의 비용 대비 성능을 평가했습니다. 당초에는 코어 수가 적은 두 개의 CPU가 성능이 더 나을 것이라고 생각했지만 코어 수가 많은 단일 소켓이 더 우위를 보였습니다”라고 말합니다.

"TSMC는 시장에서 구할 수 있는 일반적인 도구를 성능 테스트에 사용합니다. 이러한 도구 외에도 사전 프로덕션 환경을 사용하여 워크로드의 성능을 확인하고 응답 시간을 확인합니다. 생산 시설과 R&D 설계 센터에서도 테스트를 진행했습니다. 성능 및 전력 소모량 외에도 자동 프로비저닝이 포함된 서버 작동성도 테스트하며, 이를 위해 공급업체와 협력하고 있습니다”라고 Wang은 말합니다.

Wang은 “4세대 AMD EPYC CPU는 이전 세대에 비해 비용 대비 성능이 30% 이상 더 높다는 사실을 발견했습니다. 4세대 AMD EPYC CPU를 배포하자 팹 생산 및 자동화 시 마이그레이션이 매우 간편해졌고 IT 부서에도 원활하게 전환할 수 있었습니다. R&D 마스크 제조에는 매우 높은 정밀도가 요구되어 더 많은 시간을 소비했지만 결국 팀은 AMD CPU를 인증했습니다”라고 말합니다.

그는 “TSMC는 올해 1월 작년에 구입한 CPU의 총수와 올해 계획을 살펴보았습니다. 그 결과 4세대 AMD EPYC CPU를 배포하면 구매해야 할 서버 수는 줄어드는 반면 컴퓨팅 성능은 30~40% 높아진다는 사실을 알았습니다. 그래서 마이그레이션을 진행하기로 결정했습니다”라고 덧붙입니다. 또한 서버당 성능이 향상되어 TSMC는 더 적은 데이터 센터 공간에서도 동일한 성능을 제공할 수 있게 되었습니다.

성능 향상, 비용 절감, 전력 소비 감소

서버 밀도 덕분에 전력 소비도 감소했습니다. Wang은 “컴퓨팅 성능이 소비 와트당 10~20% 증가했습니다. AMD 프로세서의 최장점은 CPU당 코어 수가 더 높고, 더 많은 메모리를 지원한다는 점입니다. 소켓당 비용 대비 성능도 우수합니다. 동일한 수의 코어에서 하나의 소켓이 거의 10% 더 우수한 성능을 발휘하는데, 비용은 더 낮은 것으로 나타났습니다. 경험에 따르면 4세대 AMD EPYC 프로세서 실행 시 에너지 효율성이 30% 이상 향상됩니다. 최첨단 TSMC 팹에서는 현재 워크로드의 90% 이상이 4세대 AMD EPYC CPU에서 실행됩니다. TSMC IT 부서는 현재 AMD EPYC CPU를 기반으로 하는 서버를 2만 대 가까이 보유하고 있으며 이 중 6,600대에는 4 세대 AMD EPYC CPU가 탑재되어 있습니다”라고 말합니다.

TSMC는 Kubernetes 일반 작업자 노드용 4세대 AMD EPYC 9124 및 9354P 프로세서, Kubernetes 데이터베이스 노드용 9254, Cassandra 노드용 9254 또는 9454P를 사용하고 있습니다. “비용, 성능, 와트당 컴퓨팅 성능 측면에서 더 나은 경험을 제공하기 때문에 데이터 센터에 AMD CPU를 계속 배포할 예정입니다. 현재 구매하는 x86 서버의 90% 이상이 4세대 AMD EPYC CPU를 사용하고 있습니다. 앞으로도 AMD의 차세대 제품에 주목할 것입니다”라고 Wang은 말합니다.

Wang은 이렇게 말합니다. “데이터 센터의 성능을 향상하기 위해서는 최신 제품을 사용해야 한다는 것이 TSMC IT 부서에서 언제나 따르는 방침이었습니다. AMD 제품은 코어 밀도와 대용량 메모리를 지원하기 때문에 클라우드 네이티브 환경에 이상적이고 멀티 테넌트 및 멀티 태스킹 환경에도 적합합니다. 무엇보다 비용도 높지 않습니다.”

마지막으로 Wang은 “TSMC는 AMD와의 공동 작업을 매우 원활하게 진행하고 있습니다. AMD 제품들은 성능 및 비용 요구 사항을 매우 잘 충족합니다. 빠른 속도와 높은 성능을 갖춘 Instinct MI300X를 포함하여 AMD의 최신 GPU에도 기대가 많습니다. 더 많은 워크로드에 AMD 기술을 배포할 수 있게 될 것입니다”라고 마무리했습니다.