퀘이사존 인텔 코어 11900K/11700K/11600 벤치마크

드디어 아키텍처를 바꿨다! 성능은 어떨까?

퀘이사존 QM슈아
205 25356 2021.03.30 22:00



11세대 인텔 코어 CPU 벤치마크

드디어 바뀐 아키텍처, 성능에 어떤 변화가 있을까?


    '10년이면 강산도 변한다'라는 말이 있습니다. 오랜 세월이 지날 동안 변하는 게 정말 많기에 이런 비유적인 표현이 존재할 겁니다. 특히 이런 표현은 컴퓨터를 좋아하는 분에게 더 와닿지 않을까 생각합니다. 불과 10년 전, 2011년에 등장했던 하드웨어를 지금 시점에서 살펴보면 세월이 많이 흘렀음을 새삼 실감합니다. 그래픽 카드를 비롯해 여러 제품이 다사다난한 시기를 보냈지만, 이 시기에 제가 가장 손에 꼽는 부품은 다름 아닌 CPU가 아닐까 합니다.

    2011년은 인텔에서 2세대 코어 시리즈인 샌디브릿지Sandy Bridge CPU를 처음 세상에 내놓은 시기입니다. 반면 AMD에서는 불도저 아키텍처를 탑재한 잠베지Zambezi CPU가 등장하던 시기이기도 합니다. 두 회사가 운명이 갈렸다고 해도 과언이 아닐 정도로 2011년에 등장했던 CPU는 관심의 대상이었습니다. 오랫동안 인텔은 고공행진을, AMD는 곤두박질치던 시작점이기도 하죠. 무너질 줄 모르던 인텔 독주 분위기가 서서히 바뀌기 시작한 건 불과 1~2년 전입니다. 6세대 코어 시리즈인 스카이레이크Skylake 이후 지난 10세대 코어 시리즈인 코멧레이크Comet Lake까지 인텔 CPU는 아키텍처 변화가 없었습니다. 같은 구조를 지닌 CPU를 코어 수만 늘리거나 클록을 끌어올리는 형태로 생산했다는 의미입니다. 그에 반해 불도저 기반 아키텍처를 과감히 탈피한 AMD에서는 새로운 젠ZEN 아키텍처를 적용한 라이젠 시리즈를 출시했습니다. 해마다 큰 변화를 만들어가며 인텔 CPU를 무섭게 추격하기 시작했습니다.

    세상에 영원한 건 없듯 인텔 천하일 줄 알았던 x86 마이크로프로세서 시장에도 큰 변화가 일어나고 있습니다. 경쟁사가 무서운 속도로 추격해오면서 인텔 역시 기존과는 다른 행보를 보이려는 움직임이 있는데요. 특히 6세대 코어 시리즈부터 10세대 코어 시리즈까지 사실상 같은 아키텍처를 사용해오던 인텔에서도 드디어 새로운 아키텍처를 적용한 신제품이 등장했습니다. 2021년 3월 30일 오후 10시를 기준으로 정식 엠바고가 해제되어, 마침내 여러분에게 CPU 성능을 공개해드릴 수 있게 되었네요. 어느덧 11세대에 접어든 코어 시리즈는 오랜 세월 이어오던 스카이레이크 기반 아키텍처 CPU와 어떤 차이를 보여줄지 사뭇 궁금합니다.







▲ 인텔에서 제공한 제품 공식 브리핑 이미지


    성능을 들여다보기에 앞서 먼저 이야기할 부분은 아키텍처입니다. 11세대 인텔 코어 CPU는 사이프레스 코브Cypress Cove 아키텍처를 적용했습니다. 6세대에서 처음 등장했던 스카이레이크 CPU 이후 약 5년 7개월이 지난 시점에서 드디어 아키텍처가 바뀐 셈이네요. 그간 인텔에서 생산하는 CPU는 이름이 계속 바뀌어 왔지만, 결국 스카이레이크 아키텍처에 근간을 두고 있었습니다. 공정 성숙도가 올라가면서 부스트 클록을 조금 더 높게 끌어올리고, 코어 수를 늘려가는 방식으로 대응해왔죠. 왜 이런 행보가 이어져 왔을까요? 당시 경쟁사에서 내놓은 CPU가 시장에서 큰 호응을 얻지 못하는 상황도 한몫했겠지만, 저는 10 nm 제조 공정 전환이 늦어진 까닭이 크다고 봅니다.


    현재 x86 마이크로프로세서를 자사에서 생산해내고 있는 기업은 인텔이 유일합니다. 파운드리Foundry 산업에서 세계 1위라는 위엄을 달성하던 시기도 있었죠. 하지만 10 nm 제조 공정 전환에 연달아 실패하면서부터 문제가 복잡해졌습니다. 현시점에서는 자사 10 nm 제조 공정으로 생산한 CPU가 기존 제품군보다 코어 클록을 끌어올리기 힘들기에 모바일 프로세서에 한정하여 출시해왔죠. 그렇다고 데스크톱 프로세서를 포기할 수는 없는 노릇이기에, 인텔은 강수를 두기로 했습니다. 10 nm 제조 공정에 맞게 설계한 CPU를 14 nm 제조 공정으로 생산하는 백포팅Backporting 방식을 활용하는 겁니다.


    우여곡절 끝에 생산한 CPU이지만 아키텍처가 바뀌었다는 건 시사하는 바가 큽니다. 우선 구성을 확인해볼 필요가 있겠네요. 사이프레스 코브 아키텍처를 활용한 11세대 코어 CPU는 서니 코브Sunny Cove 코어와 윌로 코브Willow Cove iGPU로 구분할 수 있습니다. 윌로 코브라는 용어가 익숙지 않다면 타이거레이크Tiger Lake iGPU가 조금 더 친숙할 수 있겠네요. 그러니 CPU 코어에 대한 이야기는 서니 코브 아키텍처를 기준으로 설명한다는 점 참고 바랍니다.


    서니 코브 아키텍처는 스카이레이크 아키텍처와 비교했을 때 IPC(Instruction per Cycle)가 월등히 상승했다고 하며, SPEC CPU2006/SPEC CPU2017에서 평균 18%가량 높은 성능을 기록했다고 합니다. 물론 이런 수치를 표면 그대로 받아들이기에는 조심스럽지만, IPC 향상에 자신감을 내비치고 있다는 점이 흥미롭네요. 이런 성능 향상은 구조적 변화에서 확인할 수 있겠는데요. 프런트엔드(Front-End)를 살펴보면 uOP(Micro-Operations) 캐시가 1.5배 수준으로 늘었고, 더 똑똑해진 프리페처와 향상된 분기 예측기(Branch Predictor)를 탑재했다고 합니다. 백엔드(Back-End)에서도 스케줄러나 대기열(ROB, ReOrder Buffer)을 키우는 등 개선 사항을 적용했습니다. 이 밖에도 다양한 부분에서 세세한 변화들이 존재하는데, 가장 큰 특징 중 하나는 AVX-512 명령어를 메인스트림 최초로 탑재했다는 점입니다. 물론 일반 사용자가 AVX-512 명령어를 활용하는 상황 자체를 찾기가 어렵겠지만, 관련 명령어를 이용한 가속 처리가 필요한 경우라면 유용하게 작용할 수 있습니다. 또한 SHA 해시 작업을 빠르게 처리하기 위한 명령어나 경쟁사 프로세서에서도 탑재한 CLWB(Cash Line Write-Back, Flush 없이 캐시 라인을 다시 쓰기) 명령어 등 추가 명령어를 적용하기도 했습니다.


    이렇듯 아키텍처만 보면 굉장히 많은 변화가 생긴 듯한데요. 이런 변경점들이 고스란히 성능 향상으로 이어질 수 있을지가 중요하지 않을까 합니다. 그전에, 어렵고 복잡한 아키텍처 대신 우리에게 조금 더 익숙한 코어 클록이나 메모리 지원 범위 등 CPU에 대한 상세 스펙을 면밀히 살펴볼 필요가 있겠습니다.







    우선적으로 눈에 띄는 항목이 보입니다. 새롭게 등장한 11세대 코어 CPU는 코어 i9과 코어 i7이 모두 8 코어 16 스레드를 탑재했습니다. 10세대 CPU에서 코어 i9과 코어 i7이 각각 10 코어 20 스레드와 8 코어 16 스레드로 나뉘는 모습과는 상이하죠. 부스트 클록에서도 차이가 보이는데요. 코어 i9 시리즈는 기본 클록을 제외하면 같은 수치를 보이지만, 적응형 부스트(ABT, Adaptive Boost Technology)라는 독특한 기술을 새로이 추가했습니다. 이는 코어 온도에 따라 부스트 클록을 최대치로 끌어올리기 위한 기술이라고 이해하시면 편할 듯한데요. 빠른 이해를 돕기 위한 예시로는 경쟁사의 PBO(Precision-Boost Overdrive)와 유사한 기술이라고 볼 수 있습니다. 반면 코어 i7 시리즈는 부스트 클록에서도 차이가 보입니다. 오히려 부스트 클록 면에서는 10세대 CPU가 모든 부분에서 100 MHz 더 높네요. 단, 스펙상 우위나 기술력을 떠나서 저는 이번 스펙 표를 정리하면서 굉장히 혼란한 기분이 들었습니다. 부스트 클록과 관련한 기술이 무려 4개(Turbo Boost 2.0/Turbo Boost Max 3.0/Thermal Velocity Boost & All Core TVB/ABT)나 존재하기 때문입니다. 조금 더 단순해져도 괜찮지 않을까 하는 생각을 잠시 하게 되네요.



▲ 인텔 공식 슬라이드에 의하면 i9-11900K(F)에 한정하여 DDR4-3200 Gear 1을 보증합니다.


    독특한 부분은 부스트 클록에서 그치지 않는데요. 메모리 지원 항목에서 처음 보는 표기법을 확인할 수 있습니다. 이번 11세대 CPU는 아키텍처가 변화하면서 흡사 경쟁사 CPU와 비슷한 메모리 지원 체계를 적용했습니다. 인텔 측에서는 Gear 1, Gear 2 모드라고 부르는데요. 이는 메모리 클록과 메모리 컨트롤러 주파수를 1:1로 동기화하는 Gear 1 모드, 메모리 클록과 메모리 컨트롤러 주파수를 1:2로 비동기화하는 Gear 2 모드를 의미합니다. 경쟁사에서 IF(Infinity Fabric) 클록을 1:1 동기화하느냐 1:2 동기화하느냐 하는 문제와 같은 내용이라고 생각하시면 이해가 빠르겠네요. 다르게 말하자면, Gear 1(1:1) 모드로는 매우 높은 메모리 오버클록을 적용하기 어려울 수 있다는 이야기로도 들립니다. 코어 i9 라인업에 한정하여 DDR4-3,200 MHz를 Gear 1 모드로 작동할 수 있도록 보증한다는 내용도 조금 걸리는데요. 똑같은 8 코어 16 스레드 구성인 코어 i7-11700K는 상대적으로 Gear 1 모드에 제약이 따를 수 있다는 이야기로도 들리기 때문입니다.

    메모리와 관련한 테스트는 후술할 예정이니 아래에서 다시금 언급하도록 하겠습니다. 이외에도 L2 캐시 용량이 달라진 점, 권장판매가가 조금 더 비싸졌다는 점 등 다방면에서 변화가 생겼습니다. 코어 수가 줄었는데 오히려 가격이 비싸진 점은 조금 납득하기 어려울 수 있겠는데, 성능에서 이런 괴리감을 충분히 만회할 수 있을까요?





▲ QUASARZONE을 각인한 ASUS ROG MAXIMUS XIII APEX




    테스트 대조군은 인텔 11세대 CPU 3종과 10세대 CPU 3종, AMD 라이젠 5000 시리즈 3종과 3000 시리즈 3종으로 총 12종을 선정했습니다. 기본적으로 인텔 CPU는 이전 세대를 대조군으로, 경쟁사 역시 같은 비슷한 라인업으로 구성하고자 했습니다. 제품 발매 전부터 인텔 11세대 CPU 성능이 유출되면서 마이크로코드에 대한 내용이 자주 언급되었는데요. 퀘이사존에서는 ASUS를 통해 최신 UEFI BIOS 펌웨어를 전달받아 0x39 버전으로 적용했습니다. 테스트를 진행하던 당시 구할 수 있는 최신 마이크로코드였음을 참고 바랍니다.


    메모리는 플랫폼에 상관없이 DDR4-3,200 MHz CL14 8GB x2 구성으로 통일했습니다. 이는 메모리 오버클록에 대한 특성이 이전 세대와 달라졌기 때문인데, 관련 내용은 아래에서 다시금 후술하도록 하겠습니다. 벤치마크 테스트와 게임 테스트에 활용한 그래픽 카드는 NVIDIA 지포스 RTX 3090 FE 24GB 모델을 이용했습니다. 각 테스트에 대한 세부 내용은 다른 페이지에서 확인할 수 있으며, 각 그래프 설명 하부에 링크로 첨부해두었으니 참고 바랍니다.


※ 테스트에 활용한 ASUS ROG MAXIMUS XIII APEX는 기본 상태에서 MCE(Multi-Core Enhancement) 옵션이 켜져 있어 전력 제한 옵션이 최대치로 풀립니다. 하지만 모든 마더보드에서 멀티 코어 향상 기능이 항상 켜져 있다고 장담할 수 없으므로 순수한 CPU 성능 확인을 위해 MCE 옵션을 꺼두었습니다. 이에 따라 전력 제한이 걸리는 상태라는 점을 참고하여 자료를 확인해 주셨으면 합니다.




▲ 서린씨앤아이 제공: G.SKILL TRIDENT Z NEO DDR4-3,200 CL14 8GB x2(기사 링크)


    G.SKILL에서 생산하는 메모리 중 TRIDENT Z 시리즈는 화려한 외형과 강력한 XMP 기능으로 전 세계적인 사랑을 받고 있습니다. 퀘이사존 벤치마크나 각종 칼럼에도 자주 등장하는 메모리인데요. 가장 최근에는 AMD 시스템 호환을 검증한 NEO 메모리까지 등장해  메모리 클록부터 용량까지 다양한 요구 사항을 만족할 수 있는 제품군이기도 합니다. 위 기사 링크를 이용하면 QM코리가 진행했던 TRIDENT Z NEO 32Gx2 메모리 칼럼을 확인할 수 있습니다. 이번 벤치마크에서는 DDR4-3,200 CL14 모델을 활용했습니다. 인텔 11세대 CPU는 Gear 1 모드와 Gear 2 모드로 작동하는데, 인텔과 AMD 시스템 모두 Gear 1(1:1) 모드로 클록을 동기화하여 테스트했다는 점 참고 바랍니다.



▲ 서린씨앤아이 제공: PATRIOT VIPER VPN100 M.2 NVMe 2TB(기사 링크)


    벤치마크 시스템은 다양한 소프트웨어와 게임을 한꺼번에 테스트해야 하므로 고용량 SSD가 필수입니다. 특히 최신 게임은 100 GB를 넘어 200 GB를 초과하는 경우도 있죠. 그래서 준비한 SSD가 바로 PATRIOT 바이퍼 게이밍VIPER GAMING 저장장치, VPN100 NVMe 2TB 모델입니다. 용량도 용량이지만, 알루미늄 방열판을 기본 장착하고 있다는 점에서 발열로 인한 스로틀링 걱정을 한시름 놓게 합니다. 또한, 해당 제품은 QM달려가 냉철한 시각으로 분석한 칼럼도 등록되었으니 자세한 내용은 위 링크를 참고해 주세요.



▲ 맥스엘리트 제공: 시소닉 PRIME PLATINUM PX-1000 Full Modular(기사 링크)


    최신 하이엔드 그래픽 카드 소비 전력은 과거 250W 수준에서 벗어나 높게는 350W 수준을 보이고 있습니다.(일부 RTX 3090 비레퍼런스 모델은 전력 제한 해제 시 약 500W에 달함) 따라서 고용량 파워서플라이는 필수라 할 수 있겠죠. 최근 들어 NVIDIA와 AMD가 공개한 권장 파워서플라이 용량은 하이엔드 모델에서 750~850W에 육박하고 있는 만큼, 효율이 높고 안정적인 제품을 사용할 필요가 있습니다. 시소닉 PRIME PLATINUM PX-1000 Full Modular 제품은 제품 신뢰도가 높은 시소닉 파워 중에서도 정책을 착실히 따르는 1,000W 파워서플라이로, 높은 전력 효율과 12년 무상 보증 정책, 그래픽 카드에 안정적인 전력 공급을 위한 1 커넥터 1 출력 기술을 적용한 제품입니다. QM달려가 작성한 칼럼으로도 만나볼 수 있는 제품이니 자세한 내용은 링크를 참고해주시기 바랍니다.




아래 내용부터는 벤치마크 테스트 결과로 이어집니다.

항목별 구체적인 테스트 결과는 세부 페이지에서 확인해 주세요.






    먼저 살펴볼 내용은 역시 벤치마크 툴 성능입니다. 벤치마크 툴 성능은 실제 성능과 괴리감이 있는 경우가 많기는 하나, CPU가 지닌 잠재력을 확인하고 대략적인 성능을 파악할 용도로는 충분합니다. CINEBENCH 테스트를 비롯해 다양한 벤치마크 툴을 이용해 성능 검증을 진행해 보았는데요. 11세대 인텔 코어 CPU는 10세대 CPU보다 분명 나아진 모습을 엿볼 수 있었지만, 코어 i9 라인업에서는 오히려 코어 수가 줄었기 때문에 전체 성능으로 놓고 보자면 이전 세대보다 조금 더 낮아진 결과를 확인할 수 있었습니다.


    다행히 이번 11세대 CPU는 아키텍처가 바뀌었습니다. 인텔에서 공개한 자료에 의하면 IPC가 평균 18% 정도 늘었다고 했는데, 코어 i9 라인업은 코어 수가 20% 감소했음에도 평균 성능이 8% 정도 낮은 선에서 그쳤습니다. 코어 i7 라인업으로 시선을 돌려보면 그 차이가 조금 더 명확해지는데요. 코어 i7-10700K를 제법 큰 차이로 따돌리고 있습니다. 다만, 가격을 고려한다면 아쉬움이 짙어집니다. 우선 코어 i9 라인업은 코어 수가 줄었음에도 불구하고 MSRP가 $51(i9-11900K: $539 / i9-10900K: $488) 상승했습니다. IPC 향상으로 코어 수 대비 성능 하락 폭을 최소화했다고는 하나, 같은 코어 수를 지닌 경쟁사 제품을 확실하게 압도하지 못하는 상태입니다. 그렇다면 실제로 많은 유저가 활용하는 소프트웨어에서도 이런 패턴이 이어질까요?



8종 벤치마크 툴 성능 보러 가기






    앞서 벤치마크 툴 성능이 다소 아쉬움을 남겼다면, 실제로 활용도가 높은 소프트웨어에서는 꽤 만족스러운 결과를 얻었습니다. 코어 i9-11900K는 8 코어 16 스레드 구성임에도 불구하고 경쟁사의 이전 세대 12 코어 24 스레드 제품인 라이젠 9 3900X를 근소하게 이겼습니다. 소프트웨어에서는 코어 수도 중요하지만 싱글 코어 성능 역시 중요한데, 11세대 인텔 코어 CPU는 이전 세대보다 IPC가 상승하면서 각종 소프트웨어 성능 역시 크게 상승했다고 볼 수 있습니다. 특히 Adobe 소프트웨어는 단일 코어 성능에도 영향을 많이 받는데, 실제로 Adobe Photoshop 2021에서는 코어 i9-11900K가 근소하게나마 라이젠 9 5900X를 이기는 모습을 보이기도 했습니다.



5종 소프트웨어 성능 보러 가기






    벤치마크 툴과 소프트웨어 성능을 살펴보았으니, 이번에는 게임 성능을 확인해볼 차례입니다. 총 11개 게임으로 구성했으며, 일반적으로 많이 활용하는 3종 해상도(FHD/QHD/UHD) 성능을 측정했습니다. 예전과 달리 최근 출시하는 DX11 및 DX12 게임들은 멀티 코어를 활발하게 지원합니다. 그래서 모든 게임을 백분위로 환산해 평균값을 구한 위 그래프에서는 코어 i9-11900K가 코어 i9-10900K보다 근소하게 낮은 성능을 보여주었습니다. 물론 코어 수가 2개 적다는 점을 고려하면 성능 차가 그리 크게 느껴지지는 않습니다. 하지만 아키텍처가 바뀌고 IPC가 많이 상승했다는 점을 고려한다면 아쉬움이 남습니다. 물론 같은 8 코어 16 스레드 모델인 코어 i7-10700K와 비교하면 코어 i9-11900K와 코어 i7-11700K가 더 나은 성능을 보이기도 합니다.



RTX 3090 FE & 11종 게임 1080p 성능 보러 가기

RTX 3090 FE & 11종 게임 1440p 성능 보러 가기

RTX 3090 FE & 11종 게임 2160p 성능 보러 가기









    앞서 이번 11세대 인텔 코어 CPU는 메모리 클록 구조가 바뀌었다고 언급했습니다. Gear 1 모드와 Gear 2 모드가 등장했기 때문인데요. 이는 메모리 클록과 메모리 컨트롤러 주파수를 1:1로 동기화(Gear 1)할지 혹은 1:2로 비동기화(Gear 2)할지 결정할 수 있는 모드인데요. 흡사 경쟁사 IF 클록과 비슷한 구조라고 보면 이해가 빠를 듯합니다. 구조적인 부분이 비슷해졌으니 두 제조사 CPU를 직접 비교해보면 재밌겠다고 생각했는데요. 비슷한 가격대에 포진해있는 두 제품, 코어 i9-11900K와 라이젠 9 5900X를 기준으로 테스트해보았습니다.


    테스트는 크게 소프트웨어와 게임으로 나누어 진행했으며, 이와는 별개로 AIDA64로 메모리 벤치마크를 함께 진행했습니다. Gear 1(1:1) 모드와 Gear 2(1:2) 모드와는 무관하게 메모리 클록이 상승하면 상승할수록 전송 속도, 즉 대역폭은 덩달아 상승합니다. 적어도 읽기 속도에 대해서는 제법 일관적인 패턴을 보여주는데요. 상대적이기는 하지만 소프트웨어 성능에서는 Gear 1 모드와 Gear 2 모드보다는 메모리 클록이 성능에 영향을 줄 때가 많았습니다. 이런 경우는 레이턴시보다 대역폭이 더 큰 영향을 주었다고 해석할 수 있겠네요.


    반면 게임에서는 조금 다른 결과가 나타났습니다. 소프트웨어와 달리 레이턴시 중요도가 상승하는 만큼, 1:2 모드로 작동하는 DDR4-4,000 MHz CL16 환경이 1:1 모드로 작동하는 환경보다 상대적으로 성능이 떨어졌습니다. DDR4-4,533 MHz CL16 환경 역시 1:2 모드로 작동하기는 하나, 매우 빠른 메모리 클록으로 레이턴시 손해를 어느 정도 상쇄한다고 볼 수 있겠습니다.



메모리 클록별 소프트웨어 & 게임 성능 보러 가기







※ 각 마더보드 제조사마다 멀티코어 향상 기술을 지칭하는 명칭이 다르나, 이번 테스트는 ASUS 마더보드로 진행했고 대외적으로도 MCE라는 용어가 잘 알려져있는 만큼 본문에서는 멀티코어 향상 기술을 MCE로 통합해 지칭했습니다.


    새로이 등장한 11세대 인텔 코어 CPU에는 한 가지 독특한 모드가 들어갔습니다. 바로 적응형 부스트 기술인 ABT인데요. 간단히 소개해보자면 코어 온도가 허락하는 범주에서 모든 코어 클록을 최대치로 끌어올리는 기술입니다. 이는 흡사 경쟁사에서 꾸준히 탑재하는 PBO를 닮았는데요. 실제로 성능에도 긍정적인 영향을 미칠 수 있을지 테스트해보기로 했습니다. 인텔 발표 자료대로라면 코어 i9-11900K(F) 제품군에서만 사용 가능하다는 점이 아쉽네요. 또한, 최근 출시 중인 Z590 마더보드에서는 MCE와 같은 멀티 코어 향상 기술을 기본적으로 활성화해두는 경향이 있습니다. 그래서 이번 테스트에서는 부스트 클록을 끌어올릴 수 있는 기술과 더불어 5.1 GHz 오버클록 환경을 함께 비교해보기로 했습니다.


    소프트웨어 성능과 게임 성능에 차이가 존재하기는 하지만, 일반적으로 MCE를 활성화하면 소폭 성능이 상승하는 모습을 보여줍니다. 단, MCE를 활성화하면 안정적인 작동을 위해서 더 높은 CPU 전압이 인가됩니다. 코어 온도나 소비 전력 측면에서는 손해를 볼 수 있다는 이야기죠. 또한, 일반적으로 게임에서는 각 코어에 매우 높은 부하를 주는 경우가 드물기 때문에 상대적으로 높은 부스트 클록을 유지하는 경우가 많습니다. 게임 평균 성능에서 차이가 크지 않은 이유는 여기에 있지 않을까 합니다.


    MCE와는 달리 ABT는 확실한 성능 향상을 가져다주는 듯합니다. 특히 소프트웨어에서는 상당히 큰 성능 향상을 확인할 수 있었네요. 게임에서도 5.1 GHz 오버클록 환경에 근접하는 성능을 보여주었습니다. 만약 오버클록에는 익숙지 않으나 더 높은 성능을 원하는 상황이라면 ABT를 활성화해보는 방법을 염두에 둘 필요가 있겠습니다. 단, 이 경우에는 코어 온도를 꾸준히 유지할 수 있도록 확실한 쿨링 설루션이 갖추어져야겠네요.



MCE / ABT / 오버클록 소프트웨어 & 게임 성능 보러 가기






    11세대 인텔 코어 CPU를 소개하면서 아키텍처에 관한 이야기를 자주 언급했습니다. 모든 CPU가 같은 코어 수와 부스트 클록으로 작동한다면 비교가 참 쉽겠지만, 현실은 그렇지 못합니다. 그래서 실제로는 얼마나 성능이 오른 건지 체감하기 어려울 수 있습니다. 그래서 이번에는 오랜만에 4 GHz 동일 클록으로 성능을 측정해보기로 했습니다.


    결론부터 말씀드리자면, 4 GHz로 부스트 클록을 고정한 상태에서 코어 i9-11900K는 제법 흥미로운 성능 패턴을 보여주었습니다. 소프트웨어에서는 i9-10900K보다 2.5% 정도 낮은 성능을, 게임에서는 반대로 2.5% 정도 높은 성능을 보여주었습니다. 소프트웨어 성능 측정이 코어 수에도 영향을 받는다는 점을 고려한다면 차이가 그리 크지 않네요. 게임에서는 오히려 코어 i9-10900K를 앞서는 경우도 확인할 수 있었습니다. 싱글 코어 성능이 이전 세대보다 나아졌다는 표현 자체는 확실히 증명한 셈이네요.



4 GHz 클록 소프트웨어 & 게임 성능 보러 가기










    인텔 CPU 지원을 위한 마더보드는 이전 세대인 400 시리즈부터 이미 PCIe 4.0을 지원해 왔습니다. 이를 활용할 수 있는 CPU가 등장하지 않았을 뿐이었죠. 드디어 등장한 11세대 인텔 코어 CPU는 PCIe 4.0 기술을 활용해 그래픽 카드와 저장 장치를 더 빠르게 사용할 수 있습니다. 하지만 메인스트림 데스크톱 제품군 최초로 PCIe 4.0 기술을 적용했던 라데온 RX 5700 XT부터 지금에 이르기까지 PCIe 4.0과 PCIe 3.0은 매번 논란을 불러일으켜 왔습니다. 실제로 성능 향상이 크지 않다는 이야기도 심심찮게 언급되곤 하죠. 그래서 경쟁사 CPU와 함께 PCIe 4.0과 PCIe 3.0을 간단히 비교해보았습니다.


    3DMark에 들어 있는 PCI Express feature test는 대역폭을 얼마나 효율적으로 활용하는지 간단히 알아볼 수 있는 테스트인데요. 해당 테스트에서는 라이젠 9 5900X가 조금 더 좋은 성적을 거두었습니다. 물론 실제 게임에서는 양상이 달라질 수 있으니 5종 게임을 각각 테스트해보았는데요. 결론부터 이야기해보자면, 지포스 RTX 3090 FE를 활용한 테스트에서 PCIe 3.0으로 전환하면 소폭 성능이 낮아지는 경향을 보였습니다. 물론 그 차이가 매우 크진 않습니다. 하지만 각 CPU가 강점을 보이는 게임에서 성능이 한계치에 다다를수록 PCIe 3.0 상태가 더 낮은 성능을 기록했습니다. 이는 단순히 CPU 문제로 국한하기보다는, 그래픽 카드가 최대 성능을 뽑아낼 수 있는 환경과 더 밀접한 연관이 있다고 봅니다. 물론 그래픽 카드 체급이 낮아질 수록 성능 차 역시 낮아질 수 있겠지만, 조금이라도 더 나은 게임 성능을 얻고자 한다면 PCIe 4.0 기술을 적극적으로 활용해야겠네요.









▲ Intel Core i9-11900K



▲ AMD Ryzen 9 5900X





▲ Intel Core i9-11900K



▲ AMD Ryzen 9 5900X




▲ Intel Core i9-11900K



▲ AMD Ryzen 9 5900X





▲ Intel Core i9-11900K



▲ AMD Ryzen 9 5900X


    성능 비교를 위한 마지막 파트는 바로 SSD 성능입니다. 앞서 소개했듯, 드디어 인텔 CPU도 11세대부터는 PCIe 4.0을 지원하기 시작했습니다. 이는 그래픽 카드에 국한하는 게 아니라 PCIe 4.0 NVMe SSD 또한 제대로 활용할 수 있다는 이야기인데요. 이미 지난 세대부터 PCIe 4.0을 지원했던 경쟁사와 어떤 성능 차이를 보여줄까요? PCIe 4.0 SSD 성능 측정을 위해서 삼성전자 980 PRO M.2 NVMe SSD 500GB 모델을 활용했습니다.


    SSD 속도 면에서는 인텔 코어 i9-11900K가 AMD 라이젠 9 5900X보다 조금 더 나은 성능을 보여주었습니다. 특히 4K 읽기/쓰기 속도에서 큰 차이를 보였는데요. 4K 속도가 중요한 까닭은 컴퓨터를 활용하면서 유저가 조금 더 크게 체감하는 영역이자 운영체제 반응 속도 등과도 밀접한 연관이 있기 때문입니다. 경쟁사보다 후발주자로 PCIe 4.0을 지원한 셈이지만, 전통적으로 저장 장치 속도와 안정성 부분에서는 인텔 플랫폼이 좋은 평가를 이어왔으므로, PCIe 4.0 NVMe SSD 환경에서도 기존 명성과 기대에 부응하지 않을까 기대합니다.







    지금까지 다양한 소프트웨어와 게임 등을 통해 CPU 성능을 확인해보았습니다. 이제 CPU 온도와 소비 전력 그리고 부스트 클록을 확인해볼 텐데요. 먼저 살펴볼 항목은 부스트 클록입니다. 이번 11세대 CPU 중에서도 i9 K(F) 제품은 다양한 기술을 활용하는 게 가능합니다. 그래서 코어 i9-11900K에 대해서는 다양한 환경을 고려해 테스트를 진행했습니다.


    기본 상태에서는 기존 세대처럼 PL2 유지 시간이 지난 후 TDP에 맞게 클록도 하락합니다. i9-11900K는 최대 4,800 MHz, 평균 4,162 MHz, i7-11700K는 최대 4,600 MHz, 평균 4,057.7 MHz, i5-11600은 최대 4,300 MHz, 평균 3,184.5 MHz를 기록했습니다. 아무래도 MCE를 비활성화하면서 전력 제한이 걸린 만큼 i9-11900K와 i7-11700K 모두 4 GHz 초반의 평균 클록을 보여주었고, TDP가 65 W인 i5-11600은 평균 3,184.5 MHz로 클록이 꽤 낮게 작동했습니다. 최상위 모델인 i9-11900K에 MCE를 활성화하면 부스트 클록이 4,800 MHz를 꾸준히 유지했으며, ABT 활성화 시에는 4,900 MHz와 5,000 MHz 사이를 오갔습니다.







    Blender 테스트를 이용해 모든 코어에 높은 부하를 준 상태로 온도와 소비 전력을 측정해봤습니다. 먼저 CPU 온도입니다. 우선 알아두어야 할 사항이 있습니다. 인텔 10세대와 11세대 CPU는 기본 상태에서 전력 제한Power Limit으로 인해 오랫동안 높은 부스트 클록을 유지할 수 없습니다. 결국 테스트 초반에만 잠시 높은 클록을 보이고 그 이후로는 기본 TDP 기준에 맞게 클록이 낮아집니다. 따라서 기본 상태에서는 온도가 상대적으로 낮습니다. 이런 점을 고려하더라도 인텔 11세대 CPU는 같은 라인업을 기준으로 했을 때 10세대 CPU보다 조금 더 낮은 온도를 꾸준히 유지했습니다.


    성능에 중점을 둔 분이라면 기본 상태보다는 튜닝한 상태로 사용할 텐데요. 최상위 모델인 코어 i9-11900K로 MCE 활성화, ABT 활성화, 5.1 GHz 올 코어 오버클록 환경도 테스트해보았습니다. 그래프 화하진 않았지만, HWiNFO64 CPU Package Power 기준으로 MCE 활성화 시 약 216 W, ABT 활성화 시 약 257 W, 5.1 GHz 오버클록  시 약 263 W 수준으로 평균 수치를 기록했는데요. MCE, ABT 상태 등에 따라 소비 전력이 상승하는 만큼 코어 온도 역시 상승했습니다.

※ INTEL과 AMD는 온도 센서 위치나 측정 알고리즘 등이 달라 직접 비교하여 우열을 가리기에는 무리가 있다는 점 참고 바랍니다.





    같은 라인업을 기준으로 세대별 소비 전력 차이는 비슷한 경향을 보였습니다. 다만, 8 코어 16 스레드인 i9-11900K가 10 코어 20 스레드인 i9-10900K와 비슷한 소비 전력을 보여주었다는 점은 아쉬웠습니다. MCE, ABT 옵션 활성화로 성능을 최대한 끌어올린 후에는 시스템 전체 소비 전력이 300 W를 넘어서기도 했습니다. 여기에 5.1 GHz로 오버클록 한 환경에서는 소비 전력이 한층 더 높아졌습니다. 경쟁사 제품과 성능 차이를 고려하면 기본 상태에서도 이미 소비 전력에서 부정적인 이미지를 지우기 어려운데, MCE나 ABT와 같이 더욱더 성능을 끌어올리기 위한 옵션을 적용하면 소비 전력이 과도하게 높아지는 모습을 보였습니다.


※ 위 수치는 HPM-100A를 통해 측정된 값으로 파워서플라이 효율을 고려하면 실제 부품의 순수 소비 전력은 측정된 값보다 낮습니다.





▲ 인텔 공식 제공 이미지


■ 새롭게 바뀐 Cypress Cove 아키텍처, 제조 공정은 여전히 14 nm

    오랜 기다림 끝에 드디어 인텔 CPU가 아키텍처를 교체했다. 기존 코어 시리즈도 꾸준히 아키텍처 명을 바꿔오기는 했지만, 결국은 스카이레이크 기반에서 부스트 클록과 코어 수 증가만 존재했던 건 공공연한 비밀. 드디어 데스크톱 라인업에서도 6세대 스카이레이크 제품군 이후 처음으로 아키텍처가 바뀐 셈인데, 여전히 10 nm 제조 공정으로 높은 클록을 끌어내는 게 어려운지 14 nm 공정으로 백포팅 생산을 진행했다. 덕분에 이전 세대와 같은 수준으로 부스트 클록을 끌어올릴 수 있었지만, 아쉽게도 최대 코어 수는 줄어든 상황. 대신 AVX-512 관련 명령어를 추가하고 새로운 부스트 기술을 적용하는 등 다른 부분에서 색다른 변화를 꾀했는데, 특히 ABT는 실질적인 성능 향상에 크게 기여한다는 인상을 준다.


■ 새롭게 등장한 적응형 부스트 기술, ABT

    이번 11세대 코어 CPU에서 새롭게 등장한 기술 중 하나인 ABT는 코어 온도가 허락하는 범주에서 부스트 클록을 최대한 끌어올리는 기술이다. 실제 퀘이사존 테스트에서도 꽤 긍정적인 성능 향상이 있었는데, 경쟁사 PBO 개념과 비슷하면서도 확실한 성능 향상을 가져다주는 건 큰 장점으로 볼 수 있다. 단, 코어 온도가 허락하는 범주라는 전제 조건이 붙기 때문에 ABT를 원활하게 활용하기 위해서는 그에 상응하는 쿨링설루션을 갖출 필요가 있다. 강력한 CPU 쿨러는 이제 선택이 아닌 필수.


■ 벤치마크와 달리 실사용 소프트웨어는 긍정적인 성능 향상이 있었다

    가장 먼저 진행한 벤치마크 툴 테스트에서 11세대 인텔 코어 CPU는 줄어든 코어 수차라는 물리적인 영역을 뛰어넘지는 못했다. 하지만 실사용 소프트웨어에서는 긍정적인 성능 향상을 확인할 수 있었다. 이는 아키텍처 변화와 함께 IPC가 제법 크게 상승했기 때문인데, 일반적으로 활용하는 소프트웨어는 단일 코어 성능도 전체 성능에 영향을 미친다. 특히 이런 부분은 Adobe Photoshop 2021과 같이 Adobe 소프트웨어에서 확인할 수 있는데, 11세대 코어 CPU에서 유의미한 성능 향상을 확인할 수 있었다. 단, 여전히 코어 수에 영향을 크게 받는 소프트웨어는 아쉬운 모습을 보였다.


■ 변화한 메모리 클록 정책, Gear 1 모드와 Gear 2 모드

    아키텍처 변화는 모든 면에서 긍정적인 영향만을 주는 건 아니다. 경쟁사 CPU와 마찬가지로, 11세대 코어 CPU는 2가지 메모리 모드로 작동하게끔 설계되었다. Gear 1 모드와 Gear 2 모드인데, 이는 메모리 클록과 메모리 컨트롤러 주파수와 연관이 있다. Gear 1 모드는 메모리 클록과 메모리 컨트롤러 주파수가 1:1로 동기화되어 작동하고, Gear 2 모드는 메모리 클록과 메모리 컨트롤러 주파수가 1:2로 비동기 상태에서 작동한다. 즉, 경쟁사 IF 클록과 구조가 같은 셈. Gear 1 & Gear 2 모드가 시사하는 바는 큰데, 우선 성능을 고스란히 적용할 수 있는 Gear 1 모드는 매우 높은 수준으로 클록을 올리기 어렵다는 점이다. 실제로 퀘이사존 테스트에서 코어 i9-11900K는 DDR4-3,733 MHz가 한계치였다. 물론 메모리 컨트롤러 잠재력에 따라 달라질 수 있는 부분이고, 단일 샘플로 테스트한 내용이므로 모든 제품 특성을 대변할 수는 없지만, 그간 DDR4-4,000 MHz 이상을 훌쩍 넘겨 오버클록을 적용하던 유저에게는 제법 충격적인 내용일 수 있다.


■ 비슷한 온도, 늘어난 소비 전력

    새로운 아키텍처를 적용한 CPU는 본래 10 nm 제조 공정으로 만들어져야 했지만, 모종의 이유로 14 nm  제조 공정을 그대로 유지하는 백포팅 기법을 적용했다. 물론 이게 모든 이유를 대변할 수는 없겠으나 실제로 소비 전력은 꽤 큰 폭으로 늘어났다. 특히 제법 큰 성능 향상을 확인할 수 있었던 ABT를 적용하면 시스템 전체 소비 전력이 평균 380 W 수준까지 상승했다. 의외로 360 mm 일체형 수랭쿨러를 사용하는 환경에서 코어 온도는 제법 안정적으로 유지하는 편이었지만, 성능 향상 대비 소비 전력 상승 폭이 제법 크다는 인상을 지우기 어렵다.


■ 무엇보다도 가격이 중요해졌다

    사실 인텔에서 생산하는 CPU는 주기적인 공급 부족 문제로 가격 불안정 문제를 자주 겪어 왔다. 하물며 이번 11세대 코어 CPU는 MSRP가 제법 높게 책정되었는데, 코어 i9-11900K는 라이젠 9 5900X와 비슷한 가격으로 판매가 예정되어 있다. 물론 공급이 어느 정도 안정화되었다는 가정하에 국내 시장에서 인텔 CPU는 MSRP 대비 제법 저렴한 가격을 유지할 때도 있었다. 최근 그래픽 카드 공급가가 말도 안 되는 수준까지 치솟는 상황이기 때문에, 초기 물량을 충분히 확보하여 초기 판매가를 안정화하는 게 중요한 포인트가 아닐까.



▲ 11세대 코어 CPU(왼쪽)와 10세대 코어 CPU(오른쪽)



※ 본 칼럼에 활용한 CPU는 인텔로부터 대여받은 샘플입니다.




퀘이사존의 저작물은 크리에이티브 커먼즈 저작자표시-비영리-변경금지 4.0 국제 라이선스에 따라 이용할 수 있습니다.​



댓글: 205

신고하기

신고대상


신고사유

투표 참여자 보기