반도체 기술 탐구: Ice lake가 불러올 변화

10nm 지연으로 Tick-Tock 전략 종료

 

Intel은 전통적으로 Core 프로세서의 Tick(Process)-Tock(Architecture) 전략을 고수해 왔지만, 10nm 공정이 지연되며 Tick-Tock 전략이 종료됐다. 14nm 공정을 최적화는 과정에서 14nm++ 공정 이 만들어 졌다. 이로써 프로세스(Process)-아키텍처(Architecture)-최적화(Optimization)의 3단계 전략으로 변모했다.

 

5년 만에 10nm로 진화

 

Ice Lake는 Intel의 10세대 Core 프로세서의 코드 명이다. Ice Lake는 Intel의 두 번째 10nm 공정인 10nm+로 생산되며, 2018년에 10nm 공정에서 모바일 전용으로 한정 출시된 Cannon Lake의 뒤를 잇게 된다. Intel은 앞선 10nm 공정에서 빈약한 수율 및 Clock 주파수 이슈를 겪었다. 그러다 보니, 2014년에 14nm 노드 제품을 출시한 이후 5년 만인 올해 10nm 제품을 본격 출시하는 셈이다.

 

Intel은 Ice Lake에 대해 대략적으로 그래픽 성능이 2배, 인공지능 성능이 2,5~3배, 비디오 인코딩이 2배, 무선 속도가 3배 향상됐다고 말한다. CPU는 동일한 주파수와 메모리 구성에서 실행되는 2015년 Skylake와 비교해 IPC(클록당 명령)가 평균 18% 증가하며, 11세대 GPU는 최대 64개 실행 장치를 갖추고, 4K @120Hz와 8K 디스플레이 출력이 가능하다.

 

 

서버용 Ice Lake

 

내년 상반기 양산 올해와 내년에 Xeon CPU, GP-GPU, AI 추론(Inference), FPGA(Field Programmable Gate Array), 5G/네트워킹 등 다수의 제품이 출시되며 기존 Skylake 프로세서를 대체할 것이다. Ice Lake가 탑재 된 노트북은 최근 9월부터 출하가 시작됐고, 서버용 Ice Lake는 내년 상반기부터 채용, 양산될 예정이 다. 고성능 Ice Lake가 노트북 교체 수요를 자극할 것으로 기대된다. Intel은 2021년에 7nm 노드 제품을 출시하고자 한다.

 

 

Ice Lake용 FC-BGA 층수 및 제조 난이도 증가

 

CPU의 진화에 발맞춰 FC-BGA는 회로가 고집적화되고, 층수가 증가하며, 층간 미세 정합이 요구된다. 14nm 공정 Skylake에서 10nm 공정 Ice Lake로 진화함에 따라 FC-BGA의 층수는 8층(3-2-3)에서 10층(4-2-4)으로 증가하고, 정합폭은 14.5㎛에서 14㎛로 더욱 미세화되며, 회로선폭은 9/12㎛에서 8/8㎛로 축소된다. Ice Lake 환경에서 FC-BGA의 층수가 늘어나고 제조 난이도가 증가한다는 의미다.

 

 

 

Intel, 데이터 중심 성장 전략 표방

 

Intel은 데이터센터, 네트워크, IoT 등 데이터 중심(Data-Centric) 성장 전략을 표방하고 있다. Intel에 따르면, 데이터 중심 시장은 2023년까지 연평균 7% 성장해 2,200억달러로 확대될 전망이다. 이에 비해 PC 중심 시장은 2023년까지 연평균 1%씩 역성장해 680억달러에 그칠 전망이다.

 

Intel은 데이터 중심 전략으로서 차세대 Zeon 스케일러블 프로세서와 함께 2세대 Optane 데이터센터 Persistent 메모리, 데이터센터 SSD용 144 레이어 QLC NAND 제품 등을 출시할 계획이다. Intel 입장에서는 PC용에 비해 서버용 CPU의 시장성과 수익성이 우월한 만큼, 집중할 수밖에 없다.

 

서버용 FC-BGA가 High-end

 

FC-BGA 기판도 서버용이 PC용보다 High-end다. 층수면에서 노트북용이 10층이라면, 서버용은 16~18층이다. 면적의 경우 노트북용이 37x37㎜라면, 서버용은 50x50㎜, 60x60㎜ 수준이다. PC용은 박판이고, 서버용은 후판이다. 이 때문에 서버용 FCBGA의 판가가 PC용에 비해 평균 2~3배 비싸고, 서버용 FC-BGA의 생산능력 잠식 효과가 매우 크다. FC-BGA 시장도 서버 중심으로 성장할 것이고, Ibiden, Shinko 등 일본 업체들이 발 빠르게 이동하고 있는 이유다.

출처: 키움증권, Intel