집에서도 그래픽카드? 8192 코어, 2kW 전력 소모, 3D 프린터 프로그래밍으로 실현된 하드 해커의 광신 프로젝트
요즘 그래픽 카드 가격이 너무 비싸서 많은 이들이 ‘내가 직접 만드는데’ 라는 생각을 하곤 합니다. 사실 GPU 를 직접 만드는 것은 불가능에 가까운데, 그래도 하드웨어 해커들이 불가능한 것이라도 도전해 나가는 모습이 매우 흥미롭습니다. 이번에 소개해 드릴 내용은 바로 하드웨어 해커 Matthias Balwierz, 즉 더 잘 알려진 별칭 ‘Bitluni’ 가 집에서도 그래픽 카드를 만들기 위해 시도해낸 엄청난 프로젝트입니다. 그는 이번 프로젝트에 총 8,192 개의 RISC-V 마이크로컨트롤러 (MCU) 를 동원해서 그래픽 카드와 모니터 기능을 하나로 통합했습니다.
처음에는 어떤 디스플레이를 보여줄 예정이었으나, 비용과 제작의 난이도를 고려했을 때, 각 마이크로컨트롤러 칩에 직접 RGB LED 를 납땜하는 방식이 더 합리적이라고 판단했습니다. 기술적으로 말하자면 그래픽 카드를 만들어내자마자 바로 디스플레이 장치로 만들어버린 셈이죠. 1920×1080 와 같은 해상도를 구현하려면 칩이 200 만 개 이상 필요하지만, 예산과 시간을 절약하기 위해 320×200 해상도에 64,000 개의 칩을 사용하고자 계획했는데, 이 수는 옛날 MS-DOS 게임을 하신 분들이라면 친숙한 해상도입니다. 결국 이번 프로젝트에서는 예산 절약을 위해 칩 수를 8,192 개로 줄여서 진행했습니다.
이 프로젝트에서 가장 놀라운 점은 바로 전력 소모량입니다. 총 2,161 와트, 즉 2 킬로와트 이상의 전력을 소모하게 됩니다. 전압이 3.3 V 라면 655 암페어의 전류가 흐름을 계산했을 적으로, 일반적인 가전제품에서 볼 수 없는 무시무시한 숫자입니다. 각 마이크로 컨트롤러 당 10 mA 씩만 뽑지만, 8 천 개 이상의 칩을 동시에 구동한다는 사실이 그 엄청난 총 전력을 만드는 원인입니다. 이 엄청난 전력을 공급하기 위해 코사어 (Corsair) 의 WS3000 ATX 전원 공급 장치를 사용했고, 여기에 별도의 맞춤형 컨버터를 통해 12 V 에서 3.3 V 로 전압을 변환해 공급했습니다.
사용된 칩은 청크 (QingKe) 의 CH570 RISC-V 단위입니다. 이 칩에는 32 비트 RISC-V CPU 가 탑재되어 있으며, 100 MHz 까지 작동하는 간단한 명령어 세트를 가지고 있습니다. 칩 자체는 작지만 내부 기능이 놀랍습니다. USB 컨트롤러, 2.4 GHz 트랜시비어, 블루투스 5.0 LE 지원 등 다양한 기능이 포함되어 있습니다. 단 한 개당 0.13 달러의 비용이지만, 최종 프로젝트에 320×200 배열을 완성하려면 칩 비용만 8 천 달러가 넘게 나올 정도입니다. 각 32 개의 MCU 세트는 더 강력한 CH32V 단위로 제어됩니다.
Bitluni 는 모든 PCB, 전원 공급 회로, 인터페이스 보드, 테스트 보드를 모두 직접 설계했습니다. 이는 그가 6 층 PCB 를 처음 설계한 사례이며, 설계 한계 문제로 인해 JCLPCB 서비스에서 한계까지 다다랐다고 합니다. 처음에는 침수 냉각을 계획했으나 환경과 비용 문제로 현재는 acrylic 컨테이너만 준비하고 냉각을 포기한 상태입니다. 그는 프로젝트의 각 단계를 상세히 설명하는 비디오에 올리고, 가장 창의적인 부분은 3D 프린터로 3 갈래 포크 형태의 프로그램을 제작해낸 점입니다.
그는 3D 프린터의 카리지를 고정하고, 각각의 MCU 에 정확히 맞도록 Python 스크립트를 통해 직접 G 코드 (G-code) 를 발급받아 프린터가 자동으로 위치를 잡도록 했습니다. 이는 수동으로 하나하나 프로그래밍하는 과정보다 훨씬 효율적이면서도 놀라운 자동화 기술입니다. 물론 이 프로젝트가 진정한 CPU 가 아니라 Nvidia 를 위협할 수는 없지만, 그래픽 카드가 아닌 디스플레이 용도로 사용될 가능성이 높습니다. 특히 AliExpress 의 부품만으로 기업의 12V-2×6 커넥터보다 더 뛰어난 전원 공급 메커니즘을 설계한 점이 웃기고도 훌륭합니다.
이 프로젝트는 하드웨어 해커의 정신을 보여주며, 단순한 기술 실습을 넘어 예술적인 접근도 가지고 있습니다. 8192 개의 코어가 12 KB 의 SRAM 을 가지고 있고 외부 인터페이스는 SPI, I2C, UART 인 경우 SPI 가 가장 빠르지만 최대 속도도 20 Mbps 정도입니다. 전체적으로 보면 819.2 GHz 의 처리 능력을 표방하지만, 코어가 너무 약하고 메모리或缺乏이 없어 결국은 그냥 공간 가열기 수준입니다. 이는 실용적이지 않다는 비판도 받지만, DIY 문화의 정점을 보여주는 사례입니다. 컴퓨터 기술의 발전 속도가 빠르게 변화하는 시장에서 이 같은 시도들은 미래에 새로운 형태의 컴퓨팅 아키텍처의 가능성을 열어줄 수도 있습니다.
이 글은 Latest from Tom’s Hardware의 기사를 바탕으로 작성되었습니다.
