Interconnect

컴퓨팅 자원을 서로 잇는 모든 고속 통신 회선을 포괄하는 용어이다. 한 칩 안의 코어 사이를 잇는 회선부터, 한 컴퓨터 안의 버스, 데이터센터 안의 서버끼리를 잇는 InfiniBand 패브릭까지 모두 인터커넥트로 분류된다.

전통적으로는 컴퓨터 한 대 안의 통신을 "버스", 컴퓨터들 사이의 통신을 "네트워크"라고 구분해 불렀다. 그러나 두 영역의 기술이 서로 닮아가면서 경계가 흐려졌고, 둘을 함께 묶어 부르는 용어로 인터커넥트가 자리잡았다.

버스, 네트워크와의 관계

세 용어는 부분적으로 겹치지만 강조점이 다르다.

용어	강조점	일반적인 범위
버스	시스템 내부의 공용 통신 회선	한 컴퓨터 안
네트워크	독립된 노드 간 통신	여러 컴퓨터 사이
인터커넥트	컴퓨팅 자원을 잇는 모든 통신 회선	칩 내부 ~ 데이터센터까지

즉 인터커넥트가 가장 넓은 umbrella term이고, 버스와 네트워크는 그 안에 포함되는 부분 집합이다. 최근 PCIe, NVLink, RDMA 같은 기술들이 "버스와 네트워크의 중간"에 가까운 모양을 띠면서, 둘 중 어느 한쪽으로 깔끔하게 분류하기 어려워졌고, 그래서 인터커넥트라는 더 일반적인 표현이 더 자주 쓰이게 되었다.

영역별 분류

인터커넥트는 잇는 대상의 거리와 규모에 따라 여러 계층으로 나뉜다.

[한 칩 안: 코어 ↔ 캐시]             ← 가장 안쪽 (On-chip)
        │
[한 보드 안: CPU ↔ 메모리]          ← System
        │
[한 컴퓨터 안: CPU ↔ 주변장치]       ← I/O
        │
[한 서버 안: CPU ↔ GPU]           ← Accelerator
        │
[한 데이터센터 안: 서버 ↔ 서버]       ← Cluster
        │
[데이터센터 ↔ 데이터센터]            ← 가장 바깥쪽 (DCI)

좁은 단위(칩 내부)일수록 거리가 짧고 지연이 낮으며, 넓은 단위(데이터센터 간)일수록 거리가 길고 확장성이 중요해진다.

계층	대상	대표 기술
On-chip	한 칩 안의 코어, 캐시, 가속기	AMBA AXI, NoC (Network-on-Chip)
Chip-to-chip (System)	같은 보드 위의 CPU↔메모리, CPU↔칩셋	DDR, Intel UPI, AMD Infinity Fabric
I/O	CPU↔주변장치 (그래픽 카드, NIC, SSD)	PCIe, USB, SATA
Accelerator	CPU↔GPU, GPU↔GPU	NVLink, NVSwitch, Infinity Fabric, CXL
Cluster (Compute Fabric)	같은 데이터센터 안의 서버끼리	InfiniBand, RoCE, Ethernet
Data Center Interconnect (DCI)	다른 데이터센터 간	OTN, 광 회선, MPLS

각 계층마다 요구되는 특성과 대표 기술이 다르다.

On-chip Interconnect

한 칩 안에서 코어, 캐시, 가속기, 메모리 컨트롤러 같은 IP 블록들을 잇는다. 거리는 mm 단위지만, 동작 클럭이 GHz 수준이라 정밀한 타이밍 설계가 핵심이다.

AMBA AXI: ARM 진영의 표준 on-chip 인터커넥트
NoC (Network-on-Chip): 칩 내부에 미니 라우터를 두어 패킷 기반으로 통신. 코어 수가 많아지면서 점점 일반화

System Interconnect

같은 보드 위의 큰 칩(CPU, 메모리, 칩셋)을 잇는다. 거리는 cm 단위.

DDR: CPU와 RAM을 잇는 메모리 인터커넥트
Intel UPI / AMD Infinity Fabric: 멀티 소켓 서버에서 CPU와 CPU를 잇는 인터커넥트
옛날의 FSB(Front-Side Bus)도 이 계층에 해당

I/O Interconnect

CPU와 주변장치를 잇는다. 메인보드의 슬롯과 외부 포트가 여기 속한다.

PCIe: 고속 I/O의 사실상 표준
USB: 외부 장치의 표준
SATA: 저장장치의 표준 (NVMe로 점차 대체)

Accelerator Interconnect

GPU 같은 가속기를 잇는 전용 인터커넥트이다. AI 시대에 들어와서 가장 빠르게 발전하는 영역이다.

NVLink / NVSwitch: NVIDIA GPU 간 연결. PCIe보다 훨씬 빠른 직접 통신
AMD Infinity Fabric: AMD GPU/CPU 간 연결
CXL (Compute Express Link): PCIe 물리 계층 위에 메모리 일관성 프로토콜을 얹어 가속기와 CPU가 메모리를 공유 가능

Cluster Interconnect (Compute Fabric)

같은 데이터센터 안의 서버끼리를 잇는다. 노드 간 East-West 트래픽을 처리하며, AI 학습이나 HPC에서 시스템 성능을 좌우한다.

InfiniBand: HPC와 AI 클러스터의 사실상 표준
RoCE: 이더넷 위에서 RDMA를 구현한 대안
Ethernet: 네트워크의 범용적인 표준

Data Center Interconnect (DCI)

지리적으로 떨어진 데이터센터끼리 잇는다. 거리는 수십 ~ 수천 km이며, 광 전송 기술이 핵심이다.

OTN, DWDM: 장거리 광 전송 기술
MPLS, IP/MPLS Backbone: 백본 네트워크
클라우드 사업자(AWS, Azure, GCP 등)는 자체 글로벌 백본을 운영

핵심 지표

인터커넥트를 평가하고 선택할 때 보는 핵심 지표는 다음과 같다.

지표	의미	관심사
Bandwidth	시간당 처리 가능한 데이터 양	bps, GB/s 단위
Latency	한 트랜잭션이 끝나는 데 걸리는 시간	ns, µs 단위
Scalability	자원을 늘린 만큼 성능이 비례해 증가하는 능력	비례 확장 가능한가
Topology	노드들이 연결된 구조	Bus, Mesh, Spine-Leaf, Torus 등
Reliability	패킷 손실, 순서 보장	무손실인가, 재전송이 필요한가
Cost	도입과 운영 비용	케이블, 스위치, 라이선스

영역별로 우선순위가 다르다. On-chip 인터커넥트는 latency가 절대 가치이고, 데이터센터 백본은 bandwidth와 cost가 중요하다.

주요 흐름

인터커넥트 영역에서 두 가지 큰 흐름이 동시에 진행 중이다.

Bus에서 Switched Fabric으로

PCIe, NVLink, CXL 같은 시스템 인터커넥트가 점점 Point-to-Point + 스위치 + 패킷 기반 구조로 바뀌고 있다. 옛날 Shared Bus 모델과는 완전히 다른, 사실상 Switched Fabric 에 가깝다. 업계에서는 이 변화를 흔히 "from Bus to Fabric"이라고 표현한다.

같은 흐름은 칩 단위에서도 일어난다. 옛날에는 한 칩 안의 코어들이 공용 버스를 함께 쓰는 구조였지만, 코어 수가 수십~수백 개로 늘어나면서 공용 버스로는 한계에 부딪혔다. 그래서 등장한 것이 NoC(Network-on-Chip) 이다. 칩 내부에 작은 라우터들을 두고 코어, 캐시, 가속기 사이를 패킷으로 통신시키는 구조로, 칩 한 장이 사실상 미니 네트워크처럼 동작한다. 즉 Bus에서 Fabric으로의 전환은 데이터센터나 보드 위만이 아니라 칩 단위까지 내려온 보편적 흐름이다.

Memory-Centric Networking

InfiniBand와 RoCE의 RDMA는 원격 노드의 메모리에 CPU 개입 없이 직접 접근한다. 이는 옛날 시스템 버스가 하던 일(메모리에 직접 read/write)을 네트워크로 옮긴 것에 가깝다. CXL은 한 걸음 더 나아가 여러 노드의 메모리를 한 풀로 묶어 공유한다.

이 두 흐름이 만나는 지점에서 버스와 네트워크의 경계는 사실상 사라지고 있고, 그래서 둘을 묶는 인터커넥트라는 용어가 더 자주 쓰이게 되는 것이다.

정리

인터커넥트 = 컴퓨팅 자원을 잇는 모든 고속 통신 회선의 통칭
계층 구조: on-chip → system → I/O → accelerator → cluster → data center
각 계층은 거리, latency, bandwidth, 비용의 균형이 다르다
최근에는 시스템 내부가 네트워크처럼, 네트워크가 메모리 접근처럼 진화하면서 경계가 흐려지고 있다
그래서 "버스"나 "네트워크" 대신 둘을 포괄하는 인터커넥트가 자연스러운 표현이 되었다