자세하게 알고가야되는 그래픽카드 지식

안녕하세요 AJStudio입니다! 오늘 2편을 올리게됬네요!

앞서 1편에서 너무 많은 내용을 간추려서 업로드하다보니 디테일한 설명 부족으로 2편을 작성하게 됬습니다. 요번에는 좀더

디테일하게 알려드리도록 하겠습니다. 방대한 양의 정보여서, 시간을 충분히 가지시고 읽으시는걸 추천드립니다!

1편-> https://www.ddengle.com/mining/6922929

1) HBM은 무엇인가?

HBM이란 High Bandwith Memory라는 뜻으로 직역을 할경우, 고대역폭메모리입니다.

HBM 메모리는 AMD에 의해서 제안된 메모리 인터페이스로써 DDR메모리를 대체하고 고대역폭을 구연할수있게 2013년에 제안되었고 JEDEC (Joint Electron Device Engineering Council)에 의해 표준 규격으로 채택이 되었습니다.

HBM의 유니크한 특징은 기존 DDR과 달리 메모리 다이를 적층 방식으로 만들어 TSV를 통해 주 프로세서와 통신을 하며 인터포저라는 초고속 인터커넥트를 통해 GPU에 연결됩니다. 고로 HBM이 여러계층으로 만들어진결과, DDR메모리 대비 작은 면적을 차지하면서 여러채널을 구현할수있는 장점을 사용해 훨씬 높은 대역폭을 구현했습니다.

(참고: TSV는 반도체 위에 같은/다른 종류의 반도체를 적층구조로 설치하여 공통된 통신망을 이어주는 방식입니다)

고로 HBM의 적층방식을 사용하여 단위 번적당 메모리 용량의 증가와 데이터를 통신하기위해 필요로 했던 통로도 일원화되고 짧아져, 낮은 클럭에서 작동함으로 높은 input/output 대역폭과 저전력화를 이끌어 냈습니다.

간단한 식을 사용하여 GDDR5와 HBM을 비교할경우 (메모리클럭 x 메모리버스), 256bit를 가진 GDDR5에 비해 HBM은 최대 클럭당 16배의 성능 차이를 보일수있습니다. 

2) HBM은 2.5D 인가 3D인가?

HBM을 프로세서 위에 직접적으로 적층하는것은 불가능합니다. 고로 완전한 원칩을 만들수가 없으므로, 마이크론의 HMC(Hybrid Memory Cube)와 비교했을때 다소 완전하지 않은 모습으로 인해서 2.5D라고 불리게된겁니다.

하지만 HMC는 현재 기술력으로는 거의 구현이 불가능하여, HBM을 자연스레 3D라고 하게된겁니다. HMC의 기술적 구현이 어려운 이유는 GPU 프로세서에도 TSV를 통과시켜야하기 때문입니다. 고로 HMC는 현재 존제감이 거의 미미한 상태라 할수있죠.

3) HBM의 단점은 무엇인가?

가격입니다. 두말할것도 없이 양산하고 탑재하는데 GDDR 메모리보다 더 비싸게 됩니다. 하지만 시간이 흘러 대량 생산 체제가 구축되고, 충분한 량의 HBM메모리가 수급되고, 또한 많은 그래픽카드가 HBM메모리를 채택하여 시장 규모가 커질경우, GDDR 메모리보다 더 경쟁력이 있고 차기 메모리로 각광받을것으로 예상됩니다.

추가적으로 말하자면 현재 GDDR5의 대역폭에 한계점까지는 도달하지 못하였음으로 HBM메모리의 도입이 절대적으로 필요하지는 않습니다. 하지만 GPU 칩들의 기술적인 발전이 이루어짐에 따라 GDDR메모리가 대역폭을 못따라가게될경우 HBM메모리는 GDDR메모리를 대체하가 될겁니다.

4) 그래픽 카드를 구매할때 체크해야되는점

4.1) 팬의 갯수

쿨링에 직접적인 영향이 미치며, 그래픽카드의 수명에도 간접적인 영향일 끼치는 요소입니다. 1Fan, 2Fan, 3Fan이있습니다만, 팬의 갯수가 늘어날경우 발열 해소에 아주 탁월하며, 원팬 제품들은 왠만해서는 회피하시는걸 추천 드립니다.

4.2) 히트싱크의 면적,재질

아래 이미지를 참고하시길 바랍니다.

위에 거대한 방열판을 히트싱크라 부르고 파이프를 히트파이프라 일컫습니다. 

여기서 히트 싱크의 면적이 커지면 커질수록, 외부에 노출되는 면적이 상승하게되어, 발열해소에도 좋습니다. 히트싱크의 재질또한 중요한데 구리>알루미늄이라 생각하시면 될듯합니다. 이는 히트파이프도 동일하구요, 그 이유는 구리가 알루미늄보다 열을 더 쉽게 흡수하기때문입니다. 고로 빠른 열 흡수를 통해 넓은 면적으로 발열을 효과적으로 해소할수 있습니다.

4.3) VRAM의 용량 및 팩토리 오버 유무

VRAM은 최근 GTX1060 3GB DAG사이즈에서도 보실수있듣이, 채굴 가능 기간에 직접적인 영향을 주는 요소입니다. 고로 VRAM이 높은 제품을 구매하시는게 장기적 채굴에 더 유리하죠.

(추가적으로 말씀들이는건 GTX 1060 3GB와 6GB는 칩셋은 동일하나 스펙면에선 VRAM을 제외하고 다른면이 존재합니다. 대표적인 차이로는 쿠다코어의 갯수부터 시작하여 TMUs에서도 차이가 납니다. 대략적으로 말씀들이면 GTX 1060 3GB가 6GB보다 10%정도 성능이 낮다고 생각하시면 편할듯합니다.)

팩토리 오버의 유무도 미세한 성능 차이를 유발하기 때문에 중요합니다. 대부분 팩토리 오버 제품은 제품 네이밍에 OC라는 코드를 탑재하게 됩니다. 기존 베이스 클럭의 5%~10%의 오버클럭을 제조사에서 제조할때 하기때문에 Non 팩토리 오버 제품보다 살짝 성능이 좋습니다. 만약 좀더 좋은 그래픽카드를 알아보실려면 팩토리오버가 되어있는지 알아보시는것도 좋을듯합니다.

4.4) 백플레이트의 효과성

백플레이트가 발열 해소에 효과가 있다는건 케이스 바이 케이스입니다. 만약 벡플레이트와 PCB기판 사이가 서멀패드를 사용하여 열을 전도하게 될경우, 열해소에는 효과가 있습니다만, 만약 백플레이트와 PCB사이가 아무것도 없다면, 열이 대류하게되어 발열해소는 커녕 발열해소를 방해하여 높은온도를 보이게됩니다.

고로 제품에 대한 충분한 검색을 통하여 백플레이트에 유무와 서멀패드가 부착되어있는지 확인하는것도 좋은방법입니다.

4.5) 블로워 팬과 일반팬

블로워팬의 장점은 열을 외부로 강제 배출한다는점이 있습니다. 고로 밀페형 케이스에선 그 효과가 아주 탁월하다 말씀들일수있습니다. 하지만 고RPM의 팬을 사용하기 때문에 소음 부분에선 아주 굉장히 클수도 있다는 단점이 존재합니다.

일반팬은 비래퍼에서 장착되는 팬의 구조를 말하며, 오픈형 케이스에서는 발열해소에 효과가 좋습니다. 또한 블로워팬은 1개의 팬으로 구성되어있어 고RPM을 유지해야되는 반면, 비레퍼같은경우 MSI 트윈프로저를 예시로 들때 소음면에서도 블로워보다 낮은 소음을 제공합니다.

4.6) 전원부의 구성

이부분도 아주 중요하다 생각됩니다. 이유는 그래픽카드에 공급되는 전압을 GPU나 메모리에서 정상적으로 그리고 안정적으로 작동시키기위해 변환을 해주는 역할을 하기 때문이죠. 또한 오버클럭을 진행할경우 얼마나 안정적으로 전기를 공급하는가도 전원부에 달려있습니다. 고로 컴퓨터의 부품을 구매할때 메인보드와 그래픽카드의 전원부의 구성을 보시는걸 적극 추천드립니다.

전원부에는 3가지로 구성되어있습니다. 콘덴서, 쵸크 그리고 모스펫으로 이루어져 있습니다. 대부분 페이즈를 기준 단위로 말씀하시는데, 1페이즈는 대게 1개의 쵸크와 2개에서 4개의 모스펫으로 구성되어있고, 메모리로 연결된 페이즈는 +1의 형식을 사용하여 1개의 쵸크에 1개에서 2개의 모스펫으로 만들어져있습니다. 

(콘덴서의 역할: 전류를 축/방전시켜 안정적인 전기 공급을 하게 합니다.)

(쵸크의 역할: 고주파를 정렬하여 더 깨끗한 전기공급을 하게 해줍니다.)

(모스펫의 역할: 페이즈의 핵심적인 역할을 담당하며 간단하게 말하면 전압/전류 스위치라 생각하시면 되겠습니다. )

페이즈가 많으면 많을수록, 페이즈당 부하되는 양이 줄게됨으로 더욱 안정적으로 사용이 가능하게 됩니다. 고로 전원부 수명에도 직접적인 연관이있다고 말할수있습니다.

추가적으로 전원부 구성의 품질도 굉장히 중요한 요소중 하나이며, 위에서 서술하였듯이 1개의 쵸크에 모스펫이 2개에서 최대 4개로 구성되어있기 때문에 쵸크에 몇개의 모스펫이 연결되어있는가도 중요합니다.

5)그래픽카드의 유지및 보수

간단합니다.대부분 1년에 한번에서 최대 2번정도 해주시면 되고, 분해하여 쿨러와 PCB기판 그리고 히트 싱크에 있는 먼지를 붓을 사용하여 제거한뒤, GPU 칩위에 있던 기존 서멀 그리스를 제거하고, 새로 구매한 서멀그리스를 도포하여 역순서로 다시 조립해주시면 됩니다.

여기서 서멀그리스란 GPU칩과 히트싱크 사이의 빈공간을 매꿔주는 열전도체 역할을하며, 좋은 서멀그리스일경우 발열해소에 좋은 영향을 줍니다. 대표적인 서멀그리스는 MX-4입니다만, 추가적인 검색을통해 알아보시는것도 좋습니다.

리쿼드 프로라는 서멀그리스도 있지만, 알루미늄 부식을 발생시킬수있는 위험부담이 있어서 추천 드리지는 않습니다. 

6) 그래픽카드 고장에 대하여

6.1) 냉납으로 인한 고장

냉납이란 그전에도 말씀들였듯이 BGA타입의 GPU칩이 PCB에 연결된 납이 끊어져서 발생되는 문제입니다. 지속적인 고열과 발열해소를 겪으면서 생기는 팽창과 수축으로 인하여 솔더링이 약한 부분이 뚝하고 끊기게 됩니다. 고로 제대로된 정보처리를 하지못하게되어 고장이나는 현상을 일컫는 용어 입니다.

또한 제조과정중에도 발생할수있는 문제중 하나입니다.

수리같은경우 히팅건을 사용하여 임시로 고칠수는 있으나, 대부분의 케이스 같은경우 임시방편일뿐 다시 재발한다고 합니다. 고로 새로운 그래픽카드 구매를 하시는걸 추천드립니다.

6.2) 전원부로 인한 고장

전원부의 부품중 불안정한 파워 전류 공급으로 그래픽카드 전원부에 무리가 가거나 타버리게 되는경우, 그래픽카드 PCB에 전기 공급이 불가해져, 작동이 안될수있습니다. 이는 육안으로 확인이 가능한 케이스가 대부분이며 타는냄새가 나는경우 전원부가 고장났을경우를 생각하셔야 합니다.

수리방법은 없다고 보시면되며 이유는 PCB에도 물리적 고장이 있을가능성이 있기 때문에, 새로운 제품 구매가 불가피합니다.

6.3) 저항이나 각종부품이 떨어져서 생기는 고장

물리적인 충격이 그래픽카드 PCB에 가해져서, 작은 부품들이 PCB 기판에서 불리되며 발생되는 문제이며, 수리방법은 새로운 부품을 구매하여 직접 납땜을 통해 고칠수있습니다만, 신의 손으로 불릴정도로 정밀함이 요구되는 부분이라 사설업체에 맡기시는걸 정신건강을 위해 추천드립니다.