[CPU WAR] 22Q4 데스크탑 CPU 관전 Point

2020년도 AMD는 Ryzen5000(ZEN3)시리즈를 출시하였다
이때 INTEL CPU대비 10~15% 앞서는 성능으로 1년간 CPU 패왕으로 군림하는 쾌거를 거두었지만,
2021년도 INTEL는 코어 12세대(Alder Lake)를 출시하여 왕좌를 탈환하였다

2022년도 모두가 기대했던 AMD의 Ryzen7000(ZEN4)시리즈는 INTEL의 코어 12세대를 겨우 이겼지만,

코어 12세대를 겨우 이기는 Ryzen7000시리즈 (출저 : 퀘이사존)

대망의 9월 28일 INTEL의 코어 13세대(Rapter Lake)는 전세대 대비 최대 15% 성능향상으로 AMD를 나락으로 떨어뜨렸다

AMD Ryzen7000시리즈 나락 보내는 코어 13세대 (출저 : Techpowerup)

한 술 더 떠서 INTEL CPU 가격조차 AMD의 동급 대비 저렴하게 책정하였다

AMD Ryzen7000시리즈 가격 (출저 : hardwaretimes)

INTEL 코어 13세대 가격 (출저 : hardwaretimes)

상황이 이렇게 되었으니 AMD는 데스크탑 시장에서 살아남기 위해서 별도의 수를 써야만 한다. 가만히 있다가는 5년 동안 겨우 회복한 35%라는 데스크탑 시장 점유율을 INTEL한테 다 뺏기게 생겼다. AMD가 쓸 수 있는 패가 무엇이 남아있을까?

앞으로의 모든 성능 수치는 게이밍을 기준으로 한다. 작업성능은 사실상 동급 혹은 AMD의 약간 우세로 추정된다

1. Ryzen7000시리즈 가격 인하

이는 필연적이다. 동급 성능도 아니고 실제로 5%정도 뒤쳐지는 성능인데 가격이 경쟁사보다 비싸다면 가격을 낮출 수 밖에 없다

	플래그십 라인업(R9/i9)				최상급 라인업(R7/i7)			상급 라인업(R5/i5)
제조사	AMD		INTEL		AMD	INTEL		AMD	INTEL
제품	7950X	7900X	13900K	13900KF	7700X	13700K	13700KF	7600X	13600K	13600KF
가격($)	699	549	589	564	399	409	384	299	319	294
인하 시 예상가($)	599/629	449/499			349/369			249/269

아무리 2020-2021년도 1년동안 AMD가 패왕이었다고하나, 바뀌지 않은 것이 데스크탑 시장에서 AMD는 INTEL이라는 강자에게 도전하는 언더독(Underdog)이라는 사실이다. 그렇기 때문에 신제품의 이익이 줄어들더라도 게이밍 성능이 5% 떨어지는 이상에야 가격은 경쟁사보다 낮출 수 밖에 없다

2. 중저가형 시장을 공략할 비수 : Ryzen3000(AF)

새로운 아키텍쳐를 개발하여 플래그십 라인업(R9)에서 경쟁사를 누르기에는 이미 너무 늦어버렸다. 그렇다면 차라리 데스크탑 시장의 중저가형을 공략한다면 이는 전체적인 데스크탑 점유율을 가져오는 방법이 될 수 있다
이는 전혀 새로운 방법이 아니다. 2019년도 Ryzen5000시리즈를 출시하기 전 AMD는 Ryzen3000으로 INTEL의 코어 9세대를 상대하는 것이 버거웠다. AMD가 내세운 방법은 바로 전세대인 R5 2600의 저클럭 버전을 R5 1600AF라는 이름으로 재출시한 것이다. 당시 동급인 AMD의 R5 3600과 INTEL의 i5 10400은 $200였으나, 10~15% 성능이 뒤쳐지는 R5 1600AF는 무려 $85라는 가격에 출시되었다
물론 Ryzen3000시리즈는 여전히 성능이 출중했고 곧 나온 Ryzen5000시리즈가 너무 압도적 성능이었기에 시장에 큰 센세이션을 불러오지는 못하였지만, 플래그십에서 밀리는 시나리오에서 경쟁사를 상대할 방법은 있었다
이번에도 이와같은 시나리오를 예상할 수 있다. Tom's Hardware는 이번에도 R5 5600의 저클럭 버전으로 염가의 R5 3600AF가 나올 수 있다는 추측을 내 놓았다
그렇다면 궁금하지 않는가? R5 5600의 저클럭 버전을 내놓는다면 과연 AMD는 시장에서 손실을 보지 않고 이득을 볼 수 있을 것인가?

가. R5 3600AF 생산단가 추정하기 위한 가정

• TSMC 12인치 웨이퍼 칩셋 생산 수율 http://news.mydrivers.com/1/634/634825.htm
• TSMC 12인치 웨이퍼 생산 가격(2021) https://hothardware.com/news/tsmc-price-hike-higher-chip-prices
• AMD CPU 칩셋 사이즈 https://www.tomshardware.com/news/amd-zen-4-ryzen-7000-release-date-specifications-pricing-benchmarks-all-we-know-specs
• 다이 수율 계산기 http://cloud.mooreelite.com/tools/die-yield-calculator/index.html
• 12인치 웨이퍼 생산 관련 수치 : TSMC 12인치 웨이퍼 생산 수율에서 역산하여 추정 / GF의 2017년도 Ryzen1000시리즈 생산수율에서 역산하여 추정

	TSMC		Global Foundary
공정	6nm(7nm개선)	5nm	12nm(14nm개선)
웨이퍼 가격(2021)	9346	16988	(E)3984↓
Scribe Lane(H/V 동일)	0.445	0.42	0.35
Edge Loss	5	5	5
Defect Density	0.2456	0.2585	0.042
Wafer H Shift	0.05	0.15	H/V 0.1

아래의 단계를 통해서 칩셋 별 생산단가를 추정할 것이다. (참고) TSMC는 불량률에 상관없이 웨이퍼 단위로 주문받는 것으로 알려져 있다.

• 동시대의 생산된 GPU 칩셋 생산단가를 비교할 것이므로 시간흐름에 따른 웨이퍼 가격 상승/하락은 고려하지 않는다
• Global Foundary 12nm(14nm) 12인치 웨이퍼 생산 가격은 TSMC 16nm와 동일하다고 가정한다 (TSMC를 뒤따르는 후발주자이므로 동급 공정에서 더 비쌀 수 없다)
• 생산단가는 실제 제조가격이 아닌 상대적인 수치로 비교해야 한다
• AMD의 MCM 칩셋의 패키징 비용은 없다고 가정한다(상대 비교로만 사용하기 때문)

나. R5 3600AF 생산단가

Chipset	ZEN3		ZEN4
	CCD	cIOD	CCD	cIOD
Die Size(㎟)	83.74	124.94	73.23	125.66
가로x세로(mm)	11.27x7.43	12.92x9.67	10.7x6.75	12.77x9.84
공정	TSMC 7nm	GF 12nm	TSMC 5nm	TSMC 6nm
Die per Wafer(12inch)	539	433	664	322
Price of Wafer($)	9346	3984	16988	9346
단가	17.34	9.2	25.59	29.02
	26.54		55.61
단가 감소율	-53.3%		- (기준)

위의 생산단가를 추적할 때, R7 5800X / 7700X 라인업(1CCD + 1cIOD 구성) 기준으로 ZEN4의 제조단가가 2배 이상 증가하였다는 사실을 알 수 있다. 그렇다면 Ryzen7000시리즈는 현재 가격대에서 무리한 가격인하가 힘들다고 볼 수 있겠다. 반대로 ZEN4 CPU에서 플래그십 경쟁에 실패했지만, 이에서 10~15% 뒤지는 성능을 가지는 ZEN3 CPU를 반값 이하로 제공하는 것도 가능하다고 생각할 수도 있다
다. ZEN3 기반의 Ryzen3000AF 가격추정
AMD가 만약 ZEN3 기반의 Ryzen3000AF 시리즈를 출시한다면 분명 파격적인 가격대를 무기로 할 것이다. 이는 생산단가가 ZEN4 기반의 Ryzen7000시리즈의 절반 이하인 이유 가능하다. 아래의 표는 (예상) 성능 기준으로 정렬하였다

제조사	INTEL	AMD		INTEL	AMD	INTEL	AMD
제품	13900KF	7950X	7900X	13700KF	7700X	13600KF	7600X	3700AF	3600AF
[인하 시] 제품가($)	564	599/629	449/499	384	349/369	294	249/269	199	149
성능비교(E)	플래그십 (R9/i9)	95%	93%	최상위 (R7/i7)	95%	상위 (R5/i5)	95%	85%	82%
가격비교		+6/12%	-10/12%		-11/5%		-16/10%	-33%	-43%

가격 추정의 근거는

• ZEN4 코어는 실제 추정치보다 GPU 유닛이 있어 수율이 더 낮을 것이며, 초기 생산단계이기에 비용도 더 들어간다
• [추정] ZEN4 코어의 경우 판매가에서 얻는 손익이 많지 않기에 파격적인 할인을 할 수 없을 것이다
• ZEN3 코어는 ZEN4 코어보다 생산단가가 50% 이하이므로 MSRP을 50% 줄일 수 있을 것이다 (R7 7700X $399 / R5 7600X $299)
• ZEN3 기반의 Ryzen3000AF 시리즈는 코어의 적정 클럭/전력 테스트의 기준이 낮게 잡아서 수율을 높일 것이다 (R7 5800X / R5 5600X에 비하여 표준&최대클럭이 낮을 것이며, 오버수율은 극악)
• ZEN3 코어에는 GPU 유닛이 없어 추정값보다 실제로 수율이 더 좋을 것이다
• [추정] AMD는 창고에 쌓인 Ryzen5000시리즈는 수율이 높기에 Ryzen3000AF와 성능이 분명히 구분될 것이나, 빠른 시일 내에 재고처리를 위해 특가 할인을 단행할 것이다

[+] Ryzen7000시리즈는 왜 이 지경이 되었을까?

아래의 모든 이야기는 추측이니 재미로만 보는 것을 권장한다

• NAVI31/32에서는 GPU 최초로 연산유닛 + IO유닛 분리의 MCM 구조를 도입하였다
• NAVI3X 개발 과정에 ZEN2부터 노하우를 쌓아온 CPU 개발인력이 지원하면서, 상대적으로 ZEN4 개발에 역량이 달렸다
• 현재 NVIDIA의 동급 GPU 생산단가에서 압도적으로 앞서고 있으며, 이것이 성공한다면 GPU시장에서의 수익은 폭발적으로 증가하니, 데스크탑 CPU시장에서의 점유율 하락 따위는 상쇄할 수 있다
• 2021년 반도체 대란 이후 TSMC는 5nm 12inch Wafer 가격 인상하기를 지속적으로 요구하고 있다
• 비싸지는 5nm 공정 가격 때문에, ZEN4는 너무 확장할 경우 생산단가가 너무 올라 이를 억제하였다
• ZEN4는 사실 ZEN4C를 만들어내는 징검다리이며, 향후 빅-리틀의 리틀코어로서의 역할을 목적으로 설계하였다
• AMD는 Ryzen7000시리즈가 INTEL 코어 13세대에 밀릴 것을 예상했으며, CPU 시장에서는 모바일/서버 시장에 집중하는 것으로 타협하였다 (INTEL 빅코어(P)는 전력에 따라 성능이 선형적으로 증가하나, AMD는 25~45W의 스윗스팟 이후로 전력 증가에 따른 성능 증가는 미미하다. 직전 세대에서는 25W 이하의 노트북 CPU 만큼은 AMD의 R7 6800U가 최고였다)
• 반도체 개발인력은 인텔 >>> NVIDIA > AMD 이며, 결국 AMD는 선택과 집중에서 이번에는 CPU가 아닌 GPU에 몰빵했을 뿐이다

"결국은 AMD의 제한된 연구인력에서 과거 5년동안 CPU에 집중하였다면, 이제는 NAVI31/32의 성공을 목표로 GPU에 집중하고 있는 것으로 추측한다"

(추가1) AMD는 AF시리즈를 출시하기 보다는, 라이젠5000시리즈의 가격인하를 단행하였다
R5 5600X $299 -> $159