지금까지 몇 세대에 걸쳐, 인텔의 PC용 프로세서와 플랫폼에서 주목할 만한 변화가 나오는 계기는 두 세대마다 일어나는 플랫폼의 교체 시기였다. 2세대 코어 프로세서 이후 인텔의 PC용 플랫폼은 프로세서와 메인보드 간 두 세대의 상호 호환성을 제공하는 정책을 이어 왔는데, 이 상호 호환성의 보장에 따라 플랫폼의 전반적인 디자인을 그대로 유지하면서 큰 폭의 변화를 주기는 쉬운 일이 아니었다. 이에, 새로운 아키텍처의 프로세서를 최선의 모습으로 선보이기에 가장 좋은 시기는, 플랫폼까지 새로운 프로세서에 맞출 수 있는 플랫폼 변경의 시점이기도 했다.

하지만 최근 인텔의 PC용 프로세서에서 보이는 변화는 이런 예상을 뛰어넘는 모습이다. 인텔이 새롭게 선보이는 데스크톱 PC용 11세대 인텔 코어 S-시리즈 프로세서는 소켓과 플랫폼을 공유하는 10세대 코어 프로세서와 비교해, 새로운 마이크로아키텍처와 내장 그래픽 코어, PCIe 구성과 규격에 이르기까지, 소켓과 제조 공정 이외에는 모든 것이 바뀌었다. 심지어는 프로세서와 플랫폼 차원에서는 기존의 10세대 코어 프로세서 기반 플랫폼과 호환성을 제공하지만, 전반적인 시스템 디자인이 바뀐 덕분에, 새로운 프로세서와 플랫폼의 역량을 제대로 활용하려면 새로운 디자인을 기반으로 설계된 새로운 메인보드가 필요해진다.

11세대 코어 프로세서 제품군에서 코어 i9-11900 프로세서는 8코어 16쓰레드 구성, 높은 최대 동작 속도와 65W의 낮은 TDP를 특징으로 하는, 일상적인 PC 활용에서의 ‘순발력’과 쾌적한 성능, 높은 생산성을 제공하는 코어 i9 브랜드의 제품이다. 특히, 새로운 마이크로아키텍처에서 지원되는 AVX-512와 DL Boost 기술, 예전보다 기능과 성능이 크게 향상된 새로운 내장 그래픽 코어는, 지금까지의 고성능이 필요했던 환경 뿐 아니라, AI 기술이 더욱 보편적으로 활용될 앞으로의 생산성 환경이나, 4K 이상급의 콘텐츠를 즐기는 환경 등에서 큰 가치를 제공할 수 있을 것으로 기대된다. 특히, 11세대 코어 프로세서의 변화는, 향후 몇 년 간 이루어질 PC 플랫폼 변화의 기반이 될 것으로도 예상된다.

▲ 새로운 마이크로아키텍처와 함께 등장한 11세대 코어 i9-11900 프로세서

데스크톱 PC를 위한 11세대 인텔 코어 S-시리즈 프로세서의 변화 폭은 지난 몇 년간의 세대 교체 중, 6세대 코어 프로세서의 등장 이후 가장 큰 규모다. 먼저, 6세대 코어 프로세서 이후 지금까지 이어져 오고 있던 ‘스카이레이크(Skylake)’ 기반의 마이크로아키텍처가 근본부터 변경되었는데, 모바일용 프로세서에서는 이미 선보인 바 있는 10nm 기반 10세대, 11세대 코어 프로세서의 마이크로아키텍처를 기반으로 캐시 구조 등을 변경해, 14nm 공정으로 구현했다. 이 덕분에, 이미 서버, 워크스테이션용 제온 프로세서나 하이엔드 데스크톱용 코어 X-시리즈, 혹은 모바일용 10세대 코어 프로세서 이후 지원되던 AVX-512와 DL Boost 기능이 이제 메인스트림 급 데스크톱용 프로세서에서도 공식 지원된다.

데스크톱 PC용 11세대 코어 S-시리즈 프로세서의 마이크로아키텍처는 코드명 ‘사이프러스 코브(Cypress Cove)’로 알려져 있으며, 이는 10nm 공정으로 제작된 모바일용 10세대 코어 프로세서 ‘아이스 레이크(Ice Lake)’의 ‘서니 코브(Sunny Cove)’ 마이크로아키텍처에서 그 기원을 찾을 수 있다. 이 당시 모바일 플랫폼에서 마이크로아키텍처의 전환을 통한 IPC 향상은 19% 정도였지만, 10nm 공정의 동작 속도가 기존 14nm 대비 20% 가량 낮았기 때문에 실질적인 성능 측면은 그리 차별화되지 못했다. 이 부분은, 10nm 슈퍼핀 공정으로 동작 속도를 20% 가까이 끌어올린 11세대 ‘타이거 레이크(Tiger Lake)’에 와서 이전의 아키텍처 대비 확실한 성능적 차별화를 만들어낼 수 있었다.

지금까지 인텔의 프로세서 마이크로아키텍처는 공정 개발과 밀접하게 결합되어 있는 것도 특징이었는데, 이 부분도 10nm 공정 기반의 아키텍처를 14nm로 구현한 11세대 코어 S-시리즈가 등장하면서 바뀌었다. 현재 인텔의 14nm 공정은 데스크톱 PC에서의 게이밍 등에서 중요한 ‘최대 동작 속도’에 장점이 있으며, 이 부분이 14nm 공정으로의 생산을 선택한 큰 이유인 것으로 보인다. 물론 10nm 공정 대비 면적 측면에서는 다소 불리한데, 이는 코어 수를 이전 세대의 최대 10개에서 8개 정도로 조절하고, 데스크톱 PC에서는 모바일 플랫폼 대비 활용도가 떨어지는 내장 그래픽 코어를 GT1 급으로 줄이면서 절충한 모습이다.

한편, 11세대 코어 프로세서의 경우 i7과 i9이 모두 8코어 16쓰레드 구성이며, 코어 i9은 ‘써멀 벨로시티 부스트(TVB: Thermal Velocity Boost Technology) 기술 등으로 동작 속도를 극대화해 차별화했다. 이에 65W TDP와 기본 동작 속도 2.5GHz의 i9-11900는 싱글 코어 수준에서 최대 5.2GHz, 올 코어 최대 4.7GHz의 동작 속도 설정을 가진다. 하지만 실질적인 동작 속도는 65W TDP에 제약을 받는데, 프로세서의 PL1은 65W, PL2는 224W로 이전 세대와 유사한 설정이고, 오랜 시간의 작업에서 동작 속도는 발열보다는 전력량 제한 측면에 제약을 받는다. 물론, 이 덕분에 쿨링 환경이 열악한 슬림 PC 등에서도 높은 동작 속도로 순발력 측면을 극대화할 수 있다는 점은 장점이 될 것이다.

▲ 프로세서 내장 그래픽은 12세대 ‘Xe’ 기반이지만, 모바일 대비 1/3 정도의 구성이다 (자료제공: Intel)

프로세서 내장 그래픽 코어 역시 기존의 9세대 아키텍처 기반에서 12세대 ‘Xe’ 기반으로 바뀌면서, 성능과 기능 측면에서 큰 폭의 향상이 있었다. 이미 모바일용 11세대 코어 프로세서에서 선보인 바 있는 이 Xe 기반 프로세서 내장 그래픽은 최대 3개 슬라이스로 96EU 구성이 가능한데, 데스크톱용 11세대 코어 프로세서에는 이 중 1개 슬라이스, 32EU 구성만을 갖춘 GT1 급 ‘UHD 그래픽스 750’이 내장되어 있다. 이 새로운 그래픽 코어는 기존 9세대 기반 ‘UHD 그래픽스 630’ 대비 50% 정도 향상된 그래픽 성능과 함께, GPU 연산 활용 애플리케이션에서도 나은 모습을 보일 것으로 보인다. 또한 드라이버 등 소프트웨어의 효율을 높이고, 최적화가 용이한 구조를 갖춘 것도 특징이다.

11세대 코어 프로세서의 내장 그래픽 코어에서 주목할 만한 점은 ‘미디어 엔진’의 강화다. 특히 온라인 미디어 콘텐츠를 즐기는 데 있어 새로운 내장 그래픽 코어의 미디어 엔진은 그 가치가 더욱 높아졌다. H.265 HEVC나 구글의 VP9 등의 기존 코덱 지원은 최대 8K급 해상도, 12비트 규격 영상까지 인코딩, 디코딩 하드웨어 지원이 제공되며, 향후 활용이 확대될 것으로 기대되는 AV1 코덱 역시 8K 급 해상도, 10비트 규격까지 하드웨어 디코딩이 가능하다. 이와 함께 ‘디스플레이 엔진’에서는, GPU 내부의 HDMI 출력 규격이 2.0으로 올라가면서, 이제 디스플레이포트(DisplayPort)뿐만 아니라 HDMI 또한 4K 60Hz 출력을 기본 지원하게 되었다.

한편, 11세대 코어 프로세서 제품군이 강조하는 특징 중 하나인 ‘AI 워크로드 가속’은 데스크톱 PC용 S-시리즈에서도 여전히 찾아볼 수 있다. 이러한 AI 워크로드 가속은 ‘사이프러스 코브’ 마이크로아키텍처가 지원하는 AVX-512, VNNI와 DL Boost 기술, Xe 기반 내장 그래픽 코어에서 지원되는 DP4a 등의 기술, 그리고 별도의 저전력형 유닛으로 탑재되는 GNA(Gaussian & Neural Accelerator) 2.0의 조합으로 이루어지며, 애플리케이션에서는 이 모든 기술들을 OpenVINO나 OneAPI 등을 통해 최적화된 형태로 활용할 수 있다. 물론, 96EU 구성을 갖춘 모바일용 11세대 코어 프로세서와 비교하면 GPU 쪽에서 오는 장점은 제한적이지만, 강력한 성능을 갖춘 외장 그래픽카드 구성에서도 내장 그래픽 코어의 미디어 엔진 등은 그 가치를 충분히 가질 수 있을 것으로 보인다.

▲ 플랫폼에서는 10세대 코어 프로세서 기반 플랫폼과 호환성을 가지지면서도, 큰 폭의 변화가 있었다

데스크톱 PC용 11세대 코어 S-시리즈 프로세서 기반 플랫폼은 이전 세대와 호환성을 가지면서도, 새로운 프로세서의 특징에 맞추어 큰 폭의 변화가 있었다. 먼저, 프로세서에서 지원하는 PCIe 규격이 4.0으로 올라갔으며, 레인 수 또한 기존의 x16이 아니라, 4 레인이 늘어난 x20으로 바뀌었다. 이에, 이전 세대까지는 일반적으로 PCIe x16을 사용하는 그래픽카드를 장착하면 PCIe x4를 사용하는 NVMe SSD는 PCH를 통해 연결하거나, 혹은 그래픽카드와 대역폭을 나누어야 했지만, 이제는 이런 양보를 할 필요가 없어졌다. 물론, 이런 장점을 사용하려면, 이를 활용할 수 있도록 디자인된 새로운 메인보드가 필요할 것이다.

11세대 코어 프로세서를 위한 500 시리즈 칩셋에서 주목할 만한 변화는 DMI 연결 규격의 변화다. 이전 세대까지는 프로세서와 PCH간 DMI 3.0 x4 규격을 사용했지만, 11세대 코어 프로세서와 500시리즈 칩셋간의 연결은 대역폭이 두 배 늘어난 DMI 3.0 x8 규격을 사용한다. 이를 통해, 최신 PC에서 NVMe SSD나 2.5Gbps 이더넷, USB 3.2 Gen2 등 많은 대역폭이 요구되는 기술들을 사용함에 있어 대두되던 기존의 DMI 3.0 x4 규격의 부족함을 어느 정도 완화시킬 수 있게 되었다. 물론 11세대 코어 프로세서와 400시리즈 칩셋, 혹은 10세대 코어 프로세서와 500시리즈 칩셋 조합에서는 DMI 3.0 x4 연결이 사용된다. 한편, PCH에서의 PCIe 레인 지원은 기존과 마찬가지로 3.0 규격이다.

한편, 500시리즈 칩셋은 자체적으로 USB 3.2 Gen2x2 20Gbps을 지원해, 새로운 메인보드들에서 이를 지원하기 위해 별도의 컨트롤러를 장착할 필요가 없어졌다. 또한 이전 세대와 마찬가지로 2.5Gbps 이더넷이나 Wi-Fi 6 AX201 모듈의 구성을 지원하며, Wi-Fi 6E나 썬더볼트 4 지원 또한 추가되었다. 오버클록킹 지원에서도 중요한 변화가 있었는데, 이제 Z590 이외에도 H570, B560 메인보드와 11세대 코어 프로세서의 조합에서 메모리의 오버클록킹이 공식 지원된다. 한편, 500시리즈 칩셋 기반 메인보드는 10세대 코어 프로세서와 호환되지만, 400시리즈 칩셋 기반 메인보드 중 H410, B460 칩셋 기반 메인보드는 사이드밴드 채널 지원 등의 기술적 이유로 11세대 코어 프로세서를 지원하지 않는다.


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