가끔 나오는 할인 기회를 제외하면, 요즘 GPU 가격은 너무 높아서 차라리 직접 만들어보는 게 어떨까 하는 의문이 들 정도입니다. 실제로 유명한 하드웨어 해커인 Matthias Balwierz(더 흔히 Bitluni로 알려진)는 바로 그 일을 하기로 결정했으며, 이 프로젝트를 위해 총 8,192개의 RISC-V 마이크로컨트롤러 (MCU)의 도움을 받았습니다.

그는 원래 어떤 종류의 디스플레이를 만들 계획이었으나, 비용과 난이도에 대해 신중하게 고려한 끝에 각 마이크로컨트롤러 칩에 RGB LED를 직접 납땜하기로 결정했습니다. 엄밀히 말하면 그의 GPU를 GPU와 모니터 결합체로 만든 셈입니다. 1920x1080 해상도를 구현하려면 200만 개 이상의 칩이 필요하기 때문에, Balwierz는 DOS 시절 게임을 해본 사람이라면 익숙할 숫자들인 64,000개의 칩을 사용하여 최종 프로젝트 해상도를 320x200으로 목표했습니다.

Balwierz는 각 보드를 16x32 "픽셀"로 구성하기로 했으며, Cray-1 슈퍼컴퓨터를 연상시키는 원형 배열을 채택했지만 훨씬 더 많은 "깜빡이는 불빛(blinkenlights)"을 갖추었습니다. 각 MCU에 각 조명을 직접 납땜하기로 한 선택은 예산 제한 때문이었는데, 주소 지정 가능한 RGB (addressable-RGB) 변형 모델 또한 너무 비싸다는 것이 증명되었기 때문입니다.

이 프로젝트의 초기 단계에서 Balwierz는 "단지" 8,192개의 칩만을 사용했지만, 전체 시스템을 위한 계획은 세워두었습니다. 아마도 가장 인상적인 수치는 총 2,161W, 즉 3.3V에서 약 655A에 달하는 소비 전력일 것입니다. 각 MCU는 단 10mA만을 소비하는데, 이는 실제 계산을 해보기 전까지는 충분히 무해해 보이는 수치입니다. 이 괴물 같은 장치에 전원을 공급하기 위해, 그는 Corsair WS3000 ATX 파워 서플라이 유닛(PSU)과 함께 12V에서 3.3V로 고전류 변환을 수행하는 맞춤 설계된 컨버터의 도움을 받았습니다.

칩 자체에 대해 말하자면, 이들은 각각 제한된 명령어 세트를 가진 32비트 RISC-V CPU를 탑재하고 최대 100 MHz로 동작하는 QingKe CH570 RISC-V 유닛입니다. 이 작은 칩에는 USB 컨트롤러, 2.4 GHz 트랜시버(transceiver), Bluetooth 5.0 LE 지원을 포함한 인상적인 양의 하드웨어가 포함되어 있습니다. 이 각각의 칩은 Balweirz에게 개당 0.13달러의 비용을 발생시키는데, 이는 다시 한번 보잘것없어 보이는 수치이지만 최종 320x200 어레이를 위한 칩 비용만 해도 8,000달러를 훨씬 상회하게 됩니다. 32개의 MCU(Microcontroller Unit) 세트 각각은 더 강력한 CH32V 유닛에 의해 제어됩니다.

늘 그렇듯, Balweirz는 모든 PCB(Printed Circuit Board), 전력 공급 회로(power delivery circuit), 인터페이스 보드, 그리고 테스트 보드를 직접 맞춤 설계했습니다. 이는 그가 6층 PCB를 설계한 첫 사례인 것으로 보이며, 실제로 JCLPCB 서비스의 설계 한계에 부딪히기도 했습니다. 그는 원래 프로젝트 전체에 액침 냉각(immersion cooling)을 사용할 계획이었으나, 환경 및 비용 문제로 인해 당분간은 제외하기로 결정했습니다. 다만 이를 위한 적절한 아크릴 컨테이너는 이미 사양을 정해두었습니다.

Balweirz는 자신의 영상에서 프로세스의 각 단계를 상세히 설명하는데, 가장 영리한 부분 중 하나는 각 MCU를 프로그래밍하기 위해 3D 프린팅된 세 갈래의 포크 모양 도구를 만든 방식입니다. 그런 다음 그는 해당 도구를 3D 프린터의 캐리지(carriage)에 부착하고, 프린터에 직접 G-code를 명령하는 Python 스크립트를 사용하여 보드의 각 MCU를 정밀하게 겨냥하도록 했습니다.

이것이 Nvidia를 위협할 수 있는 기능적인 CPU가 되기까지는 시간이 걸리겠지만, 우리는 이 장치에서 _Doom_이 실행되는 모습을 기대하고 있습니다. 또한, 실험실의 한 개인이 AliExpress의 부품만을 사용하여 기업의 12V-2x6 커넥터보다 더 나은 전력 공급 메커니즘을 설계했다는 점은 일종의 재미있는 부분입니다.