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리뷰 - 10세대 인텔 코어 i9-10900K 프로세서 : 특징

기사입력 : 2020년 05월 21일 11시 47분
ACROFAN=권용만 | yongman.kwon@acrofan.com | SNS
새롭게 시장에 선보이는 ‘신제품’의 경쟁력은, 기존의 것보다 어떤 면에서든 더 나은 모습을 보이는 데서 나온다. 그리고 ‘성능’이 가치 평가의 기준이 되는 IT 제품, 특히 ‘프로세서’에서는, 신제품은 어떤 방법으로든 이전 세대보다는 더 높은 성능을 제공해, 이전 세대보다 더 높은 경쟁력을 갖추고 사용자들에게 신제품을 선택해야 할 이유를 제시해야 한다. 이런 부분은 현재 x86 프로세서 시장을 이끌어가고 있는 인텔 또한 마찬가지라, 우스갯소리로 하는 ‘인텔이 선보이는 신제품의 경쟁 제품은 자사의 구형 제품이다’ 라는 말이 단지 농담으로만 들리지도 않을 정도다.

이제 10번째 세대를 맞는 코어 프로세서 제품군은 거의 매년 새로운 세대의 제품을 선보이면서 지속적으로 그 기능과 성능을 높여 온 바 있다. 지난 10년을 되돌아보면, 초대 코어 프로세서와 최신 코어 프로세서와의 성능 차이는 지난 10년간 지속적으로 누적되어, 이제는 비율보다는 배수로 따질 정도로 커졌다. 현재의 프로세서가 성능을 높이는 방법은 예전과 비교하면 더욱 복잡해졌고, 지속적인 성능 향상을 달성하기도 점점 어려워지고 있지만, 주어진 조건에 맞춰 지속적으로 향상된 성능을 제공할 수 있어야 새로운 수요를 창출해낼 수 있는 만큼, 성능 향상을 위한 여러 가지 방법이 강구되고 있다.

고성능 데스크톱 PC를 위한 10세대 인텔 코어 프로세서는 이러한 ‘성능 향상’을 위해, 선택할 수 있는 가장 확실한 카드를 꺼냈다. 데스크톱 PC를 위한 10세대 코어 프로세서인 코드명 ‘코멧 레이크(Comet Lake)’는 기술적으로는 14nm 공정 기반의 ‘스카이레이크(Skylake)’ 아키텍처라는 기본 틀을 유지하지만, 제품 측면에서는 이전 세대보다 더 많은 코어와 쓰레드, 더 높은 동작 속도라는, 성능 향상을 위한 가장 확실한 방법을 택했다. 그 결과로, 10세대 인텔 코어 i9-10900K 프로세서는 10코어 20쓰레드의 하이엔드 데스크톱급 구성과 이전 세대를 넘어서는 최대 5.3GHz라는 높은 동작 속도를 모두 갖추고, 이전 세대보다 최대 20% 높은 성능을 보장할 수 있게 되었다.

▲ 데스크톱 PC를 위한 10세대 코어 프로세서는 기존의 장점을 극대화한 ‘코멧 레이크’ 시리즈다

현재 인텔의 10세대 코어 프로세서는 두 가지 공정, 두 가지 마이크로아키텍처가 함께 있다. 먼저, 모바일과 데스크톱 PC 모두에서 사용되는 ‘코멧 레이크’는 그 뿌리를 14nm 공정 기반의 ‘스카이레이크(Skylake)’ 마이크로아키텍처에 두고 있다. 물론 현재의 10세대 코어 프로세서가 몇 년 전의 ‘스카이레이크’, 6세대 코어 프로세서와 같지는 않은데, 이는 공정의 개선과 최적화를 통한 동작 속도 향상, 제품 측면에서의 코어와 쓰레드 수 증가 등이 꾸준히 이루어졌기 때문이다. 지금까지 인텔의 프로세서 마이크로아키텍처는 제조 공정과 밀접하게 연결되어 설계되어 왔으며, ‘스카이레이크’ 마이크로아키텍처는 코어 프로세서 뿐 아니라, 현재의 제온 스케일러블 프로세서에서도 여전히 그 기반이 되고 있다.

물론, 인텔이 가지고 있는 카드가 ‘스카이레이크’ 시리즈 뿐인 것은 아니다. 코드명 ‘아이스 레이크(Ice Lake)’로 알려진, 새로운 10nm 공정 기반의 10세대 코어 프로세서가 모바일 플랫폼에 있는데, 완전히 새로운 ‘서니 코브(Sunny Cove)’ 마이크로아키텍처와 11세대 프로세서 내장 GPU 코어를 가지고 있다. 이 ‘서니 코브’ 코어는 기존의 ‘스카이레이크’ 코어 대비 최대 20%가량 높은 IPC를 제공하는 것으로 알려져 있으며, 제온 스케일러블 프로세서나 코어 X-시리즈 프로세서에서 지원하던 AVX-512 명령어 셋 지원도 포함되어 있다. 하지만 인텔은 이 ‘아이스 레이크’를 저전력 모바일 플랫폼에 한정해 선보이고 있고, 전력 소비량에 여유가 있는 데스크톱과 서버는 추후에 넘어간다는 계획이다.

인텔은 10세대 코어 프로세서에 두 가지 마이크로아키텍처를 투입함에 있어, 시장별로 요구되는 ‘성격’을 강조한다. 이에 14nm 기반의 ‘코멧 레이크’는 프로세서 연산 성능과 높은 동작 속도가 유리한 영역을 중심으로 해 더 많은 코어와 더 높은 동작 속도를 제공하고, 10nm 기반의 ‘아이스 레이크’는 새로운 명령어 셋과 iGPU를 통해 전력 소비량과 그래픽, AI 성능 등이 중요한 프리미엄 모바일 플랫폼을 위주로 한다는 것이다. 이 때, ‘아이스 레이크’쪽의 IPC가 최대 20% 높지만 ‘코멧 레이크’ 쪽이 프로세서 연산 성능이 중요한 시장으로 투입되는 이유는 ‘동작 속도’ 때문인데, 이 또한 새로운 공정 측면의 특성과도 연관이 있어 보인다.

프로세서의 성능 향상에 있어, 새로운 마이크로아키텍처의 이론적 IPC 향상은 모든 상황에서의 성능 향상을 담보하지 않고, 때로는 기존보다 성능이 떨어지는 경우도 나올 수 있다. 하지만 기존의 마이크로아키텍처에서 코어 수와 동작 속도를 올리는 경우, 기존 대비 확실한 성능 향상을 담보할 수 있다. 현재 ‘아이스 레이크’ 기반 10세대 코어 모바일 프로세서의 동작 속도는 최대 4GHz 수준으로, 14nm 기반 ‘코멧 레이크’의 5GHz대 동작 속도와는 20% 정도 차이가 나고, 현실적으로는 이 동작 속도의 차이가 IPC 성능 향상으로 얻을 수 있는 것보다 크다. 한편, 이런 동작 속도의 문제는 공정이 미세해질수록 해결하기 까다로워질 것으로 예상하는데, 14nm 공정도 지속적인 개선에 따라 동작 속도가 크게 올라온 만큼, 아직 기대해볼 만한 여지는 남아 있을 것으로 예상한다.

▲ 코어 i9-10900K는 메인스트림 데스크톱 프로세서에서도 10코어, 5GHz의 벽을 넘었다

14nm 제조 공정과 ‘스카이레이크’ 마이크로아키텍처가 기반이 된다는 조건에서, 10세대 코어 프로세서가 이전 세대보다 더 높은 성능으로 존재 가치와 경쟁력을 확보할 수 있는 방법은 제품의 기술적 구성을 조절하는 것이 될 것이다. 이에, 데스크톱 PC를 위한 10세대 코어 프로세서는 이전 세대의 제품 구성과 비교할 때 더 많은 코어와 쓰레드, 더 높은 동작 속도를 제공하며, 이를 통해 코어 i5 이상의 모델에서는 20% 이상의 세대간 성능 차이를 기대할 수 있을 정도다. 특히, 코어 i5, i7 모델에 하이퍼스레딩 기술이 적용되어, 10세대 코어 i5 모델은 8세대 코어 i7 모델에, 10세대 코어 i7 모델은 9세대 코어 i9 모델에 비견되는 성능을 갖추게 되었으며, 세대간 성능 차이도 크다.

데스크톱 PC를 위한 10세대 코어 프로세서의 최상위 제품인 코어 i9-10900K 모델은 이전 세대보다 코어 두 개가 늘어난 10코어 20쓰레드의 하이엔드 데스크톱 급 구성과 함께, 최대 5.3GHz, 올 코어 터보 4.9GHz의 높은 동작 속도를 갖추어, 일상적인 컴퓨팅 환경에서의 반응성에서부터 모든 종류의 게이밍, 그리고 콘텐츠 제작 등의 생산성 환경까지 모든 영역에서 최고 수준의 성능을 제공하는 것이 특징이다. 직전 세대인 9세대 코어 i9-9900K와 비교했을 때는, 코어 수가 두 개 더 늘어났음에도 동작 속도도 동급이거나 더 높은 모습인 만큼, 9세대 대비 10세대 코어 i9에서 기대할 수 있는 성능 향상은 늘어난 코어 수만큼, 최대 25% 정도로 볼 수 있을 것이다.

물론, 코어 수와 동작 속도가 모두 올라간 만큼 시스템 디자인 측면에서의 TDP 수치도 125W로 늘었는데, 특히 최대 성능을 위한 부스트 상황시 적용되는 PL2 리미트는 8코어 이상의 프로세서에서 250W까지 올라간다. 하지만 125W TDP 기반 디자인이라는 주어진 조건에서 최대한의 효율을 얻기 위해 ‘터보 부스트 맥스 3.0’이나 ‘써멀 벨로시티 부스트’ 등이 적용되어, 전력 공급과 냉각에서의 여유분을 알뜰하게 성능으로 바꾸는 모습도 보여준다. 이와 함께, OEM의 경우 기존 U-시리즈 프로세서 기반 모바일 플랫폼 등에서 찾아볼 수 있던 cTDP(Configurable TDP)를 활용해 95W 기반의 기존 디자인도 활용할 수 있는 여지를 남겼다.

한편, 10세대 코어 프로세서의 K 시리즈에서는 더 많은 코어와 더 높은 동작 속도에서 나오는 발열 문제에 대한 대응으로, 제품의 물리적 패키징에서도 약간의 변화가 있다. 이전 세대 대비 10세대 코어 프로세서에서는 다이의 두께가 얇아지고 IHS의 두께는 좀 더 두꺼워졌는데, 이를 통해 다이에서 발생한 열을 더 효율적으로 쿨러에 전달해 해소할 수 있어, 터보 부스트 동작 조건을 더 넓혀 향상된 성능과 오버클록킹 마진을 제공할 수 있게 되었다. 메모리 지원에서도, 공식 지원 규격이 DDR4-2933으로 한 단계 더 올라갔으며, 이는 더 많아진 코어의 성능을 활용하는 데 도움이 될 것으로 기대된다.

▲ 높아진 TDP에 맞춰 플랫폼의 전원부 보강과 함께, 동작 속도와 효율 최적화를 위한 기술들도 도입되었다

인텔은 10세대 코어 프로세서에서 동작 속도를 최대한 끌어올리기 위해, 코어 i7 모델부터는 ‘인텔 터보 부스트 맥스 테크놀로지 3.0’ 기술을, 코어 i9에는 ‘인텔 써멀 벨로시티 부스트’ 기술을 적용했다. 이 두 기술 모두, 프로세서와 플랫폼 수준의 전력 공급량과 냉각 성능에 여유가 있을 때 순간적으로 성능을 최대한 끌어올려, 처리 성능과 반응성을 극대화해 사용자의 PC 사용 경험을 최적화하는 데 그 의의가 있다. 특히 이 두 기술은 시스템의 여유 자원을 사용해 순간적으로 적용되며, 지속적으로 작동을 기대하기는 어렵다. 그리고 이 기술들은 기존에 지원되던 ‘스피드 시프트’ 기술과 함께, 최신 운영체제들에서 기본 지원되어 사용자가 별도로 조절할 여지 없이 상황에 따라 자동으로 움직인다.

‘인텔 터보 부스트 맥스 테크놀로지 3.0(Intel Turbo Boost Max Technology 3.0)’기술은 예전 코어 i7-6900/6800 시리즈 하이엔드 데스크톱 프로세서 제품군에서 처음 선보인 바 있으며, 성능이 좋은 특정 코어 두 개 정도를 지정해 추가 전압 없이도 좀 더 높은 속도로 동작시켜, 동작 속도가 불리한 멀티 코어 프로세서에서 단일 쓰레드 성능을 극대화하기 위한 방법으로 사용되었다. 이 기술은 이전 세대까지는 하이엔드 데스크톱 프로세서 제품군에 적용되었지만 이제 10세대 코어 프로세서에서도 찾아볼 수 있게 되었으며, 적용 초기 이 기술은 별도의 에이전트 설치가 필요했지만, 코어 X-시리즈 등장 이후 운영체제의 네이티브 지원을 사용할 수 있게 되었다. 스피드 시프트 기술과 함께 사용할 경우, 기대 이상으로 자주 최대 동작 속도를 보여주고는 한다.

이전 세대에서는 코어 i9-9900 모델에서 찾아볼 수 있었던 ‘인텔 써멀 벨로시티 부스트(Intel Thermal Velocity Boost)’ 기술은 시스템의 냉각 성능과 전력 소비량의 여유에 따라, 터보 부스트 이상의 동작 속도를 얻을 수 있게 한다. ‘터보 부스트 맥스 3.0’ 기술이 2개 코어까지만 적용되는 것과 달리, 이 기술은 모든 상황에서 전력 공급과 냉각의 여유에 따라 동작할 수 있다. 그리고 이러한 기술들이 복합적으로 적용되는 프로세서의 최대 동작 속도는 의외로 꽤 단순하게 정의되는데, 기본 동작속도 3.7GHz의 i9-10900K 프로세서는 2개 코어까지 최대 5.3GHz, 3코어 5.1GHz, 5개 코어까지 5GHz, 6개 코어부터 4.9GHz로 정의된다. 한편, 터보 부스트 동작 속도는 지속적인 유지가 보증되지 않지만, 터보 부스트 동작 조건의 재정의가 가능한 K 시리즈 프로세서에서는 메인보드 설정과 쿨러 성능에 따라서 그 양상이 달라질 수 있다.

10세대 코어 프로세서는 오버클록킹 지원에서도 새로운 옵션들을 제공한다. 먼저, 예전에는 전체 켜고 끄기만 되던 하이퍼스레딩 기능 사용 여부가, 이제는 코어 단위에서 제어가 가능하다. 또한 전력, 주파수 커브 제어 기능도 좀 더 향상되어, 고부하에서의 성능과 저부하에서의 효율을 더 정밀하게 절충할 수 있게 되었다. 이 외에도, 위험 부담이 적지는 않지만 PEG/DMI의 오버클록킹 기능도 지원된다. 그리고 이러한 오버클록킹 관련 기능들을 더 손쉽게 활용할 수 있도록, 인텔 익스트림 튜닝 유틸리티(XTU)도 기능과 성능, 사용성 등이 업데이트되었으며, 자동으로 오버클록킹 값을 찾아주는 ‘인텔 퍼포먼스 맥시마이저’ 툴도 업데이트되었다.

▲ 10세대 코어 프로세서는 새로운 400시리즈 칩셋 기반 메인보드와 함께 사용된다

10세대 인텔 코어 프로세서는 새로운 400시리즈 칩셋과 함께 사용할 수 있으며, 코어 i9-10900K 등 터보 부스트 배수 재정의를 통한 오버클록킹이 가능한 ‘K 시리즈’는 Z490 메인보드와 함께 사용해 오버클록킹이 가능하다. 10세대 코어 프로세서는 더욱 큰 전력 공급량이 필요한 코어 i7, i9 프로세서들을 원활히 지원할 수 있도록 새로운 LGA1200 소켓을 사용하는데, 쿨러의 장착 규격은 기존의 LGA115x 시리즈의 규격을 그대로 활용해, 새로운 프로세서를 위한 쿨러 규격 변경에 대한 우려는 없다. 한편, 400시리즈 칩셋에서는 새로운 ‘모던 PC’의 뛰어난 사용자 경험을 전달할 수 있도록, 이전 세대 플랫폼과 비교할 때 몇 가지 눈에 띄는 새로운 기능들도 적용되었다.

400시리즈 칩셋 중 코어 i9 프로세서와 가장 많이 사용될 Z490 칩셋은 내부적으로 총 30개의 플렉스 I/O 레인을 가지고 있으며, 이 중 USB 3.2 Gen 2x1으로 고정된 6개 레인을 제외한 24개 레인을 PCIe 3.0 혹은 다른 기능들에 연결할 수 있어, 프로세서에 내장된 16레인을 포함해 최대 40레인의 PCIe 3.0 확장성을 갖출 수 있다. 물론 SATA나 이더넷 등의 기능들에 I/O 레인을 할당하면 실제로는 이보다 더 줄어든다. SATA 6Gbps 포트는 최대 6개, USB 3.2 포트는 3.2 Gen 2x1 최대 6개, 3.2 Gen1x1 최대 10개를 사용할 수 있다. 이 외에도 HD 오디오 컨트롤러와 스마트 사운드 기술, 기가비트 이더넷 연결 등을 포함하며, 프로세서와의 연결은 이전 세대와 마찬가지로 DMI 3.0 x4를 사용한다.

Z490 등 400 시리즈 칩셋에서 특히 눈길을 끄는 부분은 ‘연결성’ 측면이다. 먼저, 유선 연결에서는 기존의 I219-V 기가비트 이더넷 연결 이외에도, 2.5Gbps 연결을 지원하는 인텔 이더넷 커넥션 I225(Foxville)를 옵션으로 지원해, 이를 지원하는 네트워크 환경에서 더 향상된 연결 성능을 기대할 수 있다. 또한 데스크톱 PC용 플랫폼에서도 무선 연결에 대한 지원을 기본 포함하는데, H470 이상의 칩셋에서는 최신 모바일 플랫폼에서 사용되는 인텔의 Wi-Fi 6 지원 모듈인 AX201을 지원할 수 있는 CNVi 인터페이스를 갖추고 있어, 기가비트 급의 Wi-Fi 6이나 블루투스 5 등 최신 규격의 고성능 무선 연결을 더 편리하게 활용할 수 있게 되었다.

스토리지 지원에서도, Z490 칩셋은 인텔의 최신 RST(Rapid Storage Technology) 기술을 통해, SATA 포트에 연결된 하드 드라이브나 SSD에 RAID 0, 1, 5, 10 구성 옵션을 제공해, 스토리지의 성능과 신뢰성을 최적화할 수 있게 한다. 또한 Z490 칩셋에서는 NVMe SSD를 최대 3개까지 PCH에 연결할 수 있으며, 연결된 NVMe SSD에 프로세서와 칩셋을 사용한 RAID 0, 1, 5 구성도 지원한다. 이 외에도, 시스템의 반응성 향상을 위한 ‘인텔 옵테인 메모리 기술’ 지원도 포함되어, SATA 포트에 장착된 하드 드라이브나 SSD를 옵테인 메모리로 캐싱해 체감 성능을 높일 수 있다.


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