NVIDIA RTX 5090 총정리 : 혁신적인 소형 PCB와 액체 금속 냉각 시스템

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NVIDIA RTX 5090 총정리 : 혁신적인 소형 PCB와 액체 금속 냉각 시스템

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엔비디아가 공개한 차세대 플래그십 GPU '지포스 RTX 5090'이 업계의 이목을 집중시키고 있다. 기존 모델을 뛰어넘는 성능은 물론, 완전히 새로운 소형 PCB 설계와 액체 금속 냉각 시스템을 도입해 그래픽카드의 새로운 지평을 열었다는 평가를 받고 있다.

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[본론 1] 혁신적인 3분할 PCB 설계로 공간 절약 실현

엔비디아가 공개한 차세대 플래그십 GPU '지포스 RTX 5090'이 업계의 이목을 집중시키고 있다. 기존 모델을 뛰어넘는 성능은 물론, 완전히 새로운 소형 PCB 설계와 액체 금속 냉각 시스템을 도입해 그래픽카드의 새로운 지평을 열었다는 평가를 받고 있다.

RTX 5090의 메인 PCB는 92억 개의 트랜지스터가 집적된 GB202 칩과 32GB GDDR7 메모리를 놀라울 정도로 작은 공간에 담아냈다. 메모리 칩의 크기(14mm×12mm)를 기준으로 비교해보면, RTX 4090보다 획기적으로 작아진 것을 확인할 수 있다. 이는 PCB 설계를 완전히 새롭게 접근한 결과다.

전력 공급 시스템도 큰 폭으로 개선되었다. 전압 제어 모듈(VRM)이 기존의 23상에서 30상으로 강화되어 575W의 높은 전력도 안정적으로 공급할 수 있게 됐다. 12V-2×6 전원 커넥터를 채택해 최대 600W까지 공급할 수 있으며, 이를 통해 GPU와 메모리에 깨끗한 전력을 공급하면서 전압 변동을 최소화했다.

3분할 PCB의 가장 큰 특징은 기능별로 회로를 물리적으로 분리했다는 점이다. 메인 PCB에서 디스플레이 출력부, PCIe 그리드, 팬 커넥터를 별도 기판으로 분리함으로써 신호 간섭을 줄이고 전력 공급을 더욱 안정화했다. 이는 지포스 8800 GTX/Ultra 시절부터 이어온 엔비디아의 노하우가 집약된 결과다.

특히 주목할 만한 점은 이러한 분할 설계가 가져올 확장 가능성이다. GB202 GPU에서 디스플레이 엔진을 분리함으로써 연산 처리에 더 많은 실리콘 면적을 활용할 수 있게 되었고, 이는 서버용 모델이나 OEM 제조사별 맞춤형 디스플레이 출력 구성을 가능하게 한다.

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[본론 2] 액체 금속 TIM으로 구현한 혁신적 냉각 설계

RTX 5090 파운더스 에디션은 기존과 같은 크기(304mm×137mm)를 유지하면서도 두께를 2슬롯으로 줄이는 데 성공했다. 이는 PCB 설계의 혁신과 함께 냉각 시스템을 근본적으로 재설계한 덕분이다. 핵심은 액체 금속 TIM과 새로운 더블 플로우 스루 냉각 시스템의 조합이다.

갈륨, 인듐, 주석 합금으로 구성된 액체 금속 TIM은 일반 열 페이스트보다 열전도율이 월등히 뛰어나다. 덕분에 GPU에서 발생하는 575W의 엄청난 열을 효율적으로 방열판으로 전달할 수 있다.

하지만 액체 금속 TIM 사용에는 여러 기술적 난관이 있었다. 전기가 통하기 때문에 발생할 수 있는 단락 위험과, 특정 금속과 접촉 시 일어날 수 있는 부식 문제가 대표적이다. 엔비디아는 철저한 설계와 제조 공정으로 이러한 문제들을 해결한 것으로 보인다.

새롭게 도입된 더블 플로우 스루 냉각 시스템은 이전 세대의 단방향 설계를 개선한 것이다. 액체 금속 TIM과 함께 작동하면서 얇은 두께와 뛰어난 냉각 성능을 동시에 실현했고, 이는 고성능 GPU 설계의 새로운 이정표를 제시했다.

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[본론 3] 개인적 견해

이번 엔비디아의 시도는 고성능 GPU 설계의 패러다임을 바꾸는 의미 있는 도전이다. 3분할 PCB는 단순한 소형화를 넘어 미래 GPU 아키텍처의 청사진을 보여주는 것으로 평가된다. 특히 디스플레이 엔진 분리는 서버용 제품이나 맞춤형 제품으로의 확장을 고려한 전략적 선택으로 보인다.

액체 금속 TIM 채택은 위험을 감수하면서까지 성능을 추구하는 엔비디아의 도전 정신을 보여준다. 다만 PC 제조사들의 실제 채택 여부는 장기 신뢰성 테스트 결과에 달려있을 것이다. 이러한 혁신적인 설계가 앞으로 업계 표준이 될지, 아니면 흥미로운 시도로 남을지 주목된다.

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참고링크:Tom’s Hardware

https://www.tomshardware.com/pc-components/gpus/nvidia-shows-off-geforce-rtx-5090-fe-pcb-30-phases-of-stable-575w-power

Nvidia shows off GeForce RTX 5090 FE PCB

https://www.tomshardware.com/pc-components/gpus/nvidias-blackwell-flagship-gpu-uses-liquid-metal-instead-of-thermal-paste-to-reign-in-the-575w-tgp

Nvidia's Blackwell GPU uses liquid metal instead of thermal paste