NVLink-C2C Chiplet Fabric (NVC2C)

개요

AI, HPC, 데이터센터 워크로드가 폭발적으로 증가하면서 단일 SoC(System on Chip)의 한계를 넘어서기 위한 칩렛 기반 아키텍처가 급부상하고 있다. 칩렛은 기능별 반도체 블록을 조합하여 하나의 시스템을 구성하는 방식으로, 설계 유연성과 제조 효율을 동시에 제공한다. 이러한 칩렛 간 연결에서 핵심적인 기술이 바로 **NVIDIA NVLink-C2C (Chip-to-Chip)**이다.

NVC2C는 NVIDIA가 2023년 발표한 초고속, 저지연 칩렛 인터커넥트 기술로, 멀티 칩렛 기반 GPU 및 CPU-GPU 통합 칩에서 초고속 데이터 교환을 실현한다. 이는 AI 슈퍼컴퓨팅, 차세대 데이터센터 플랫폼, 고성능 엣지 디바이스의 핵심 인프라로 자리잡고 있다.

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1. 개념 및 정의

항목	설명
정의	NVLink-C2C는 NVIDIA의 칩렛 간 직접 통신을 위한 초고속 인터커넥트 패브릭 기술이다.
목적	칩렛 기반 아키텍처에서 고속, 저전력, 저지연 데이터 통신 실현
필요성	단일 다이 집적 한계 극복 및 이기종 칩 통합을 위한 고속 인터페이스 필요

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2. 특징

구분	내용	비고
초고속 인터커넥트	초당 수백 GB 이상의 칩 간 통신 지원	기존 NVLink 대비 C2C 전용 최적화
낮은 지연 및 전력 소비	단일 다이 수준의 응답 시간과 에너지 효율	AI 트레이닝 및 추론 적합
칩렛 아키텍처 최적화	동일 패키지 내 다이 간 연결에 특화	모듈형 설계 가능
표준 기반 설계 호환	UCIe, CXL 등과의 연계성 고려	산업 전반과 호환성 증대

NVC2C는 NVIDIA Hopper 아키텍처와 Grace Hopper 슈퍼칩 등에서 핵심 기술로 사용된다.

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3. 구성 요소

구성 요소	설명	적용 예시
NVC2C PHY	칩 간 물리적 레이어	고속 직렬링크 인터페이스 제공
NVC2C Protocol	고속 통신용 경량 프로토콜	칩 간 메모리 공유 및 명령 전송
SerDes	고속 직렬화/역직렬화 회로	고대역폭 통신을 위한 핵심 블록
칩렛 인터페이스 IP	파운드리 제공 통합 인터페이스	TSMC CoWoS/NVIDIA 파트너 활용

이러한 구성은 칩 간 통신을 단일 다이와 유사한 수준으로 최적화한다.

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4. 기술 요소

기술 요소	설명	적용 사례
NVIDIA Hopper	NVC2C를 내장한 차세대 GPU 아키텍처	AI/ML 트레이닝 성능 극대화
Grace Hopper Superchip	CPU-GPU 칩렛 통합에 NVC2C 사용	통합 메모리 액세스 가능
Co-Packaged Interconnect	패키지 수준에서 칩 간 결합	TSV, 2.5D 인터포저 기반
UCIe 호환성	차세대 칩렛 표준 대응	AMD, Intel 등 이기종 칩 통합 가능성

NVC2C는 칩렛 생태계 전반의 상호 운용성과 성능을 동시에 고려한 인터페이스다.

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5. 장점 및 이점

장점	설명	효과
확장성	칩렛 기반 설계로 기능별 확장 가능	고성능 맞춤형 SoC 구현
효율성	낮은 지연과 전력 소비	에너지 효율 AI 가속 가능
유연성	다양한 칩 조합 가능	CPU+GPU, GPU+GPU 통합 구조
상호운용성	산업 표준과의 호환성 강화	이기종 통합 생태계 대응

NVC2C는 고성능 반도체 설계의 유연성과 지속 가능성을 동시에 확보한다.

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6. 주요 활용 사례 및 고려사항

사례	설명	고려사항
Grace Hopper Superchip	CPU와 GPU를 칩렛 구조로 통합	메모리 일관성 유지 전략 필요
AI 슈퍼컴퓨팅 시스템	수십~수백 개 칩 간 병렬 연결	스케일아웃 아키텍처 설계 필요
클라우드 데이터센터	AI 가속기 모듈의 칩렛화	패키징 기술(TSV, CoWoS) 중요

실제 적용을 위해선 패키징 기술, 메모리 아키텍처, 프로토콜 안정성에 대한 면밀한 고려가 필요하다.

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7. 결론

NVLink-C2C는 칩렛 기반 반도체 설계가 주류로 떠오르는 시대에, 고성능 컴퓨팅 요구를 만족시키는 핵심 인터커넥트 기술이다. NVIDIA는 이를 통해 AI, HPC, 클라우드 영역에서 성능·전력·확장성의 균형을 갖춘 새로운 패러다임을 제시하고 있으며, 이는 차세대 컴퓨팅 아키텍처의 표준으로 확산될 가능성이 높다.