기글 하드웨어 정보 게시판 - 인텔 코어 i7-3770K 벤치마크

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인텔 코어 i7-3770K 벤치마크

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https://gigglehd.com/zbxe/7589810

2012.05.08 10:55:47

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22나노 3D 트랜지스터 공정의 등장

끊임없는 연기와 발표일자 조정 소식 끝에, 인텔이 올해 제일 중요한 제품 업그레이드를 드디어 확정했습니다. 4월 23일에 세계 최초로 22나노 공정을 쓴 아이비브릿지 프로세서를 발표하고, 4월 29일부터 정식 출시한 것이지요. 이걸로 샌디브릿지는 뒤로 물러나기 시작해 아이비브릿지로 업그레이드가 이루어지게 됩니다.

인텔이 부르는 정식 명칭은 The 3rd Generation Intel® Core™ Processor Family입니다. 3세대 코어 프로세서 패밀리라는 소리지요. 여기에 포함되는 제품군은 상당히 넓은데, 코어 i7 익스트림 에디션, 코어 i7, 코어 i5, 7 시리즈 칩셋과 센트리노 무선 칩셋 등 총 27개 이상의 제품이 제품이 들어갑니다. 물론 아이비 브릿지 프로세서는 그 중에 제일 중요하지요.

모바일 제품군을 포함하지 않고, 이번에 발표한 데스크탑 아이비브릿지 프로세서는 총 9종이 있습니다. 77W TDP 표준 제품은 5종인데 각각 코어 i7-3770K, i7-3770, i5-3570, i5-3550, i5-3450입니다. 45/65W 저전력 모델은 4가지가 있는데 코어 i7과 코어 i5입니다. 아이비브릿지 코어 i3는 3분기에나 나올 계획입니다.

77W TDP 모델은 5종

저전력 모델은 4종

아이비브릿지는 작년에 나온 샌디브릿지 아키텍처의 제조 공정 업그레이드 버전입니다. 따라서 아키텍처는 크게 변하지 않았습니다. 계속해서 GPU 코어 내장, 최대 4개 코어, L3 캐시는 여전히 최고 8MB, 64비트 DDR3 메모리 컨트롤러 듀얼채널.

아이비브릿지의 구조

먼저 코어 i7-3770K 엔지니어링 샘플 버전을 봅시다. 패키징 산지는 말레이시아, 기본 클럭 3.5GHz.

코어 i7-3770K

코어 i7-2600K와 비교

인텔은 아이비브릿지에서도 LGA 1155 소켓을 유지했습니다. 샌디브릿지와 소켓이 같기 때문에 코어 i7-3770K와 패키징은 코어 i7-2600K와 같습니다.

핀의 수와 설정은 완전히 같지만 캐패시터 배열에는 변화가 생겼습니다.

틱-톡 전략에 따라 인텔은 일년 격차로 제조 공정과 아키텍처를 번갈아가며 업그레이드합니다. 이것은 별 뉴스도 안됩니다. 하지만 이번의 아이비브릿지가 22나노로 업그레이드한 것은 약간 다릅니다. 인텔은 제조 공정의 업그레이드를 틱이라 부르는데, 이번의 22나노 공정은 틱+라 합니다. 이것은 아이비브릿지가 단순히 제조 공정을 업그레이드한 것이 아니라, 뭔가 더 있다는 이야기지요.

틱+의 의미는 아이이브릿지가 더 풍부한 업그레이드가 이루어졌음을 설명합니다.

비록 아이비브릿지의 테스트가 많이 나왔고 성능도 비밀은 아니라고 하지만, 한번 더 복습해 보십시다.

코어 i7-3770K의 스펙 비교

비록 코어 i7-3770K의 직접 비교 대상이 코어 i7-2770K라고 하지만, 2700K는 그리 대중적인 물건은 아니니까 코어 i7-2600K로 비교해 봅시다. 그리고 스펙만 놓고 따지자면 LGA 2011 플랫폼의 코어 i7-3960X도 같이 봐야 되겠지요. 2600K와 비교했을 때 3770K의 제일 중요한 변화는 트랜지스터 수가 14억개로 늘어난 것과 동시에 코어 크기가 160제곱mm로 줄었다는 것입니다. 그 중 CPU 부분이 차지하는 면적은 106제곱밀리미터에 불과하는데, 총 코어 면적은 32나노 공정의 2600K가 216제곱밀리미터(CPU는 160제곱밀리미터)였던데에서 1/4로 줄어든 셈입니다.

그 밖의 변화는 그래픽이 있습니다. 원래 HD 3000이었던 것이 HD 4000이 됐습니다. 다이렉트 X 11을 지원하기 시작했고 EU 유닛의 수는 최대 16개로 늘어 그래픽 성능이 더 강해졌습니다.

코어 i7-3770K의 TDP는 77W입니다. 2600K의 96W보다 18W가 줄었습니다. 6코어 3960X보다 53W가 낮습니다. 물론 이 두개는 레벨이 다르지요.

가격의 경우 3770K의 정가는 313 달러입니다. 2600K가 317~326달러였던 것과 비교하면 싸지요. 2700K는 332~342달러였으니까 10% 정도 저렴합니다. 하지만 실제 판매 가격은 아직 비싼 편. 좀 있으면 안정화 되겠지요.

CPU 개선: PCI-E 3.0과 DDR3L의 지원

아이비브릿지의 주요 업그레이드는 제조 공정입니다. 그래서 샌디브릿지와 아키텍처적으로는 많은 부분이 비슷합니다. 일부 특징에서만 개선이 이루어졌고 CPU 아키텍처 부분은 변화가 별로 없습니다.

아이비브릿지의 아키텍처는 샌디브릿지를 계승한 것입니다.

아이비브릿지는 샌디브릿지의 2칩셋 구조를 계승했습니다. CPU는 그래픽, CPU 코어, LLC(라스트 레벨 캐시), 시스템 에이전트, DMI/PEG 인터페이스 등으로 나눌 수 있습니다. 그래서 아이비브릿지는 어느 정도 호한성을 지킬 수 있었습니다. 6 시리즈 칩셋 메인보드는 아이비브릿지 프로세서를 지원하며, 7 시리즈 칩셋 메인보드에서도 샌디 브릿지를 쓸 수 있습니다.

아이비브릿지의 개선점. 제조 공정, 그래픽과 내장 메모리 컨트롤러.

주요 개선점은 22나노 공정, 다이렉트 X 11입니다. 이 부분은 나중에 따로 설명하지요. 코어 부분에서 개선점은 IPC, 클럭 당 명령어 처리 성능을 높이고 SSE와 AVX를 개선했다는 것, DRNG 디지털 난수 생성기, 그리고 아래에서 소개할 보안 기능의 강화 등이 있습니다.

안정, 전력 관리와 메모리 스펙의 업그레이드.

전력 관리도 개선됐습니다. TDP와 저전력 모드를 설정하는 기능입니다. 전력 사용량의 감소는 아이비브릿지의 큰 특징 중 하나입니다. 표준 TDP는 77W로 떨어졌지만, 현재 제품 박스에는 95W라 표기돼 있다네요. CPu-Z에 나온 쿼드코어 아이비브릿지의 TDP는 77W라 나와 있습니다. 아이비브릿지의 전력 사용량은 샌디브릿지보다 18W 이상 줄었으니까, 인텔이 주장하는 20%의 성능 효율 향상인 것입니다.

아이비브릿지는 DDR3L 저전압 메모리 스펙을 지원합니다. 오버클럭도 잘 되고, 디스플레이 출력은 3개까지 가능합니다. 이건 나중에 다시 설명.

그리고 PCI-E 3.0도 있습니다. 샌디브릿지-E 이후 PCI-E 3.0을 지원하는 첫 번째 플랫폼인 셈입니다.

PCI-E 3.0은 아이비브릿지의 거의 유일한 신기술이라 해도 과언이 아닙니다.

PCI-E 3.0의 신호 속도는 8GT/s로 올라갔습니다. 대역폭은 1GB/s에 도달했구요. x16이라 치면 16GB/s의 높은 대역폭이 나오는 데, 이것은 현재 사용중인 PCI-E 2.0의 한배입니다.

아비비브릿지는 여전히 16개의 PCI-E 레인이 있지만, 분배 방식이 늘었습니다. PCI-E 3.0 x16, x8 + x8, x8 + x4 + x4로 나눌 수 있습니다. 대역폭이 늘어나면서 슬롯을 나눠도 멀티 그래픽카드를 구성하기에 충분합니다.

오버클럭. 강해졌는가 약해졌는가?

인텔과 메인보드 제조사의 선전을 보면 아이비브릿지의 오버클럭 성능이 대폭 늘어난 것처럼 보입니다. 전압은 떨어지고 발열은 줄어들고 클럭 상한선도 샌디브릿지보다 조절됐으니까요. 사용자들의 의견을 들어보면 아이비브릿지는 매우 높은 전압을 쓰지 않아도 오버클럭이 잘 되지만, 오버클럭 후의 온도와 풀로드 안정성은 샌디브릿지보다 떨어진다는 의견입니다. 둘 중 뭐가 맞을가요?

우선 공정 개선으로 인한 발열과 전력 사용량 절감 이야기는 하지 맙시다. 스펙만 보면 아이비브릿지는 확실히 더 오버가 잘 되야 하니까요. 먼저 최대 배수가 올라갔습니다. 샌디브릿지는 59x, 샌디브릿지-E는 57x였는데 아이비브릿지는 63x입니다. 시스템 버스를 110MHz까지 극한으로 올린다면 이론적으로 샌디브릿지는 6.5GHz까지 오버클럭이 가능하지만, 아이비브릿지는 벌써 7GHz까지 오버클럭했다는 사례도 있습니다. 그러니까 극한 오버클럭에서 아이비브릿지는 분명 향상이 있는 것입니다.

그 밖에, GPU 배수 상한도 60x로 높아져, 이론적으로는 3GHz까지 높일 수 있습니다. 하지만 실제로 터보 부스트를 적용 시 최대 클럭은 1350Mhz이며, 인텔 GPU로 오버클럭하는 사람들은 그리 많지 않습니다. GPU 배수 오버는 실제 의미는 그리 크지 않습니다.

메모리를 볼까요. 샌디브릿지와 샌디브릿지-E는 기본적으로 메모리 클럭을 1600MHz까지 지원합니다. 오버클럭하면 2133Mhz와 2400MHz까지 가능하지요. 왜냐하면 지원하는 메모리 베이스 클럭이 모두 266Mhz이기 때문입니다(실제로는 133Mhz). 아이비브릿지는 200Mhz, 266MHz로 베이스 클럭을 높이면서 최고 2667MHz까지 쓸 수 있게 됐습니다. 200MHz의 시스템 버스에선 메모리 클럭을 2800MHz까지 높일 수 있으니 메모리도 더 많이 오버클럭할 수 있게 된 것입니다.

샌디브릿지-E와 마찬가지로 아이비브릿지 역시 시스템 버스 조절 부분은 부족합니다. 여전히 100~1100Mhz까지만 조절 가능합니다. 샌디브릿지-E는 100, 125, 167MHz의 삼단계로 조절 가능한데, 이것은 기술적인 문제가 아니라 인텔이 CPU를 구분하기 위해 이렇게 해둔 것입니다.

아이비브릿지는 실시간 오버클럭을 지원합니다. 설정값을 바꿔도 재부팅 할 필요는 없습니다.

또 다른 편리한 개선점은 아이비브릿지가 오버클럭 후에 재부팅을 할 필요가 없다는 것입니다. CPU 배수, GPU 배수, BCLK, 심지어 터보 부스트 전압까지 모두 설정 즉시 효과가 발동됩니다. 재부팅 할 필요 없어요.

아이비브릿지의 각종 클럭 구분. PCI-E와 DMI는 고정 클럭으로 작동합니다.

실제 클럭 환산. DDR 클럭은 2가지 공식이 있습니다.

아이비브릿지의 전압 범위는 샌디브릿지와 기본적으로 같습니다.

아이비브릿지의 오버클럭 개선점은 오버클럭커들에게 새로운 목표를 제시했습니다. 하지만 일반 공냉 오버클럭에선 득도 있고 실도 있습니다. 여러분들은 코어 전압을 낮출 수록 좋아할 것이지만, 안정화 클럭과 온도를 보면 걱정이 될 수밖에 없겠지요. 그건 나중의 오버클럭과 온도 테스트에서 봅시다.

GPU: 성능과 스펙이 같이 발전

인텔의 내장 그래픽은 줄곧 AMD와 비교돼 왔습니다. 그래픽을 CPU에 넣은 것은 AMD보다도 인텔이 더 빠릅니다. 2010년 초에 나온 클락데일은 GPU를 CPU에 같이 패키징했는데, 비롯 칩 내부 구조는 독립돼 작동하지만, 작년에 나온 샌디 브릿지에서 CPU와 GPU는 하나의 코어로 합쳐졌습니다. CPU와 GPU의 통합 속도는 인텔이 AMD APU보다도 더 빠릅니다.

인텔 내장 그래픽의 제일 큰 문제는 성능이 떨어지고 게임 호환성이 부족하다는 것입니다. 그러나 이 문제는 샌디브릿지에서 이미 크게 향상됐습니다. 전체 성능은 보급형 외장 그래픽카드인 라데온 HD 5450 급까지 올라갔으며, 인텔 고유의 기술인 퀵 싱크 가속 유닛을 넣으면서 동영상 인코딩 속도가 그래픽카드 가속보다도 빨라졌습니다.

아이비브릿지에서 인텔은 내장 그래픽을 크게 2가지 부분에서 개선했습니다. 우선 GPU 성능의 개선이 있고, 두번째는 그래픽의 기능 개선이 있습니다. 멀티 디스플레이 지원과 고해상도 출력 등이 여기에 포함됩니다.

성능 개선: EU 유닛의 수를 늘리고 다이렉트 X 11을 지원.

아이비브릿지 그래픽 아키텍처의 개선점들.

아이비브릿지의 GPU는 지오메트리, Rasterization, 픽셀 후처리, 샘플러, 어드레스 유닛, 병렬 연산 성능, 1사이클당 2개의 MAC 조작을 실행, GPU가 직접 L3 캐시의 데이터를 액세스, 디코딩과 그래픽 기능까지 많은 부분이 업그레이드됐습니다.

샌디브릿지의 내장 그래픽은 HD 2000과 HD 3000의 두가지가 있습니다. 아이비브릿지는 HD 2500과 HD 4000이 있는데, 그 차이점은 다음과 같습니다.

아이비브릿지의 GPU는 EU 유닛 수가 늘었습니다.

주: 이 이미지는 IDF 2012에서 나온 것입니다. 여기선 HD 4000 그래픽이 쉐이더 모델 5.0과 OpenGL 3.2를 지원할 것이라 나와 있습니다.

HD 3000 시리즈와 비교해서 HD 4000 그래픽은 부스트 클럭이 1.35GHz로 같습니다. 하지만 제일 중요한 EU-실행 유닛의 수가 12개에서 16개로 늘었습니다. 이론적인 성능 향상이 33%라는 것이지요. 하지만 HD 2500의 EU 수는 6개밖에 안됩니다. HD 2000과 비교하면 성능이 좀 늘어난 수준입니다.

아이비브릿지는 다이렉트 X 11을 지원합니다.

HD 4000의 그래픽 유닛은 프로그래머블 조작과 고정 기능 유닛이 늘어 테셀레이션 연산을 지원합니다. 이 말은 HD 4000/2500이 다이렉트 X 11을 지원한다는 이야기입니다. 이걸로 AMD와 NVIDIA와 비교를 할 수 있게 됐네요.

구체적인 GPU 성능은 HD 4000 그래픽의 성능이 HD 3000보다 2/3 정도 더 늘었습니다. 다이렉트 X 10 게임에서 하이 옵션에 1280 해상도를 줘도 순조롭게 돌아갑니다. HD 3000보다 확실히 늘어난 것입니다.

기능 개선: 2세대 동영상 컨버팅 유닛, 고해상도에 멀티 스크린

내장 그래픽 개선의 두번째 부분입니다. 아이비브릿지의 내장 그래픽 기능은 더 풍부해졌는데 첫번재는 퀵 싱크 2.0 인코딩 가속 기술입니다. 1세대와 비교해 2.0 버전은 속도가 더 빨라졌을 뿐만 아니라 화질도 개선됐습니다.

아이비브릿지 프로세서는 개선된 퀵 싱크 기능을 지원합니다.

퀵 싱크 기능은 MFX(Multi-format Codec Engine)에 의존합니다. 원래 퀵 싱크는 일부 EU가 참여해 연산을 했지만, 새로운 동영상 변환 가속 기술은 CPU 최적화 외에 별도의 EU 유닛을 쓰지 않고, 완전히 전용 MFX 엔진을 써서 이루어집니다. 그래서 속도가 더 늘었지요.

아이비브릿지의 퀵 싱크 2.0 속도는 샌디브릿지보다 확실히 더 빨라졌습니다. 만약 아이비브릿지를 제대로 지원하는 동영상 변환 프로그램을 쓴다면 분명 더 빨라진 속도를 느낄 수 있을 것입니다.

위 사진은 아이비브릿지의 또 다른 개선점, 고해상도 지원을 보여줍니다. 최고 4K x 4K까지 지원해 지포스 GTX 680이나 라데온 HD 7970과 비교할 수준에 올랐습니다.

사실 인텔은 고해상도 디스플레이의 보급을 위해 노력중입니다. 2013년에 스크린의 크기는 3084x2160까지 높아지며, 2014년에는 4096x2304로 향하게 됩니다. 타블렛이나 노트북, 핸드폰 등의 해상도도 따라 높아지게 됩니다. 아이비브릿지도 이 흐름에 맞춘 것입니다.

디스플레이 출력 모드도 상당히 크게 바뀌었습니다.

현재 인텔의 CPU와 PCH 사우스브릿지 사이 데이터 전송은 DMI와 FDI를 씁니다. DMI는 데이터 전송을, FDI는 디스플레이 신호를 전송합니다. 예전의 P 시리즈 메인보드는 FDI가 없었기 때문에 내장 그래픽 출력을 할 수 없었습니다. 아이비브릿지부터는 모든 칩셋이 DMI와 FDI 채널을 갖춰 내장 그래픽을 쓸 수 있게 됐습니다.

아이비 브릿지의 FDI 채널 분배는 매우 다양합니다. 8개의 채널을 4+2+2로 나눌 수 있습니다.

PCH의 포트는 4가지가 있습니다. 아날로그는 VGA를 지원하고, 3개의 디지털 출력 포트는 디스플레이포트, DVI, HDMI나 다른 포트를 쓸 수 있습니다. 이론적으로 아이비브릿지는 최소 4개의 출력 포트가 있는 셈이지만, 실제 구성은 VGA+HDMI+디스플레이포트가 일반적입니다.

내장 그래픽에서 아이비브릿지는 확실한 개선이 있었습니다. 그러나 이런 특징도 아래서 설명할 3D 트랜지스터와 비교하면 아무것도 아니지요.

22나노 3D 트랜지스터: 무어의 법칙을 계승

1965년에 페어차일드 반도체의 엔지니어였던 고든 무어는 반도체 회로에 내장된 트랜지스터의 수가 매년 한배씩 늘어나면서 성능도 한배씩 늘어난다는 주장을 폅니다. 얼마 후에는 2년에 한배로 고쳤는데, 이것이 바로 그 유명한 무어의 법칙입니다.

고든 무어가 인텔의 창립에 참여하면서 무어의 법칙은 더 중요해졌습니다. 40여년 동안 1, 2년마다 한번식 새 세대의 CPU를 내놓으면서 CPU 공정과 성능에서 경쟁자가 없는 수준이었지요. 무어의 법칙이 유효한지는 이야기할 필요도 없으며, 인텔은 줄곧 무어의 법칙을 지키기 위해 노력해 왔습니다. 그 최신 성과가 바로 혁명적인 3D 트랜지스터 공정입니다.

2011년 5월 4일에 이 기술을 발표할 때, 인텔의 공식 뉴스에서는 3D 트랜지스터 공정이 무어의 법칙을 계속해서 발전시켜 나갈 수 있도록 해줬다고 설명했습니다. 업계의 보편적인 인식은 이것이 반도체 공정의 수십년을 결정짓는 진보적인 기술이라는 것입니다.

인텔이 3D 트랜지스터 공정을 발표한 후, 아이비브릿지가 나오기까지 1년 정도의 간격이 있었습니다. 그러나 인텔은 진정한 3D 트랜지스터 공정을 만드는 데 1년을 쓴 것이 아닙니다. 2002년에 샘플을 내놓고 나서 전체 연구 기간이 6년이 걸렸고, 다시 개발과 양산 제조까지 총 10년이 걸렸습니다.

인텔은 3D 트랜지스터를 10년의 시간을 들여서 완성시켰습니다.

엄격히 말하는 3D 트랜지스터라는 말은 정확하지 않은 것입니다. 응당 3D Tri-Gate 트랜지스터라고 부르거나 FinFET라고 불러야 합니다. 전통적인 반도체 공정과 비교해서 여기서 만들어 나온 트랜지스터의 모양은 별 변화가 없는 것처럼 보입니다. Fin이 하나 더 늘어난 게 전부며 이것이 트랜지스터의 전류를 전송하는 방식이 된 것이지요.

전자의 기본 원리에서 트랜지스터의 스위칭 상태는 전류의 통과 여부를 결정합니다. 이것은 컴퓨터가 0과 1 신호를 처리하는 소스이기도 합니다. 활동 상태의 전류는 CPU의 전력 사용량을 결정하며, 꺼져 있을때의 누설 전류가 CPU의 전력 효율을 결정합니다. 스위칭 속도는 CPU의 클럭, 다시 말해 성능을 좌우합니다.

이론적으로 스위칭 속도가 빠를수록 좋고, 누설 전류가 낮을수록 좋습니다. 하지만 제조 공정이 발전함에 따라 트랜지스터 사이의 간격이 점점 줄어들고, 누설 전류가 더 커지게 됩니다(이것은 양자 역학과 관련된 문제입니다). 너무 큰 낭비는 CPU 전력 효율과 발열을 조절하기 어렵게 만들며, 트랜지스터 클럭도 높이기 힘들게 하는 요소입니다.

전통적인 공정으로 만든 트랜지스터(왼쪽), 3D 트랜지스터(오른쪽)의 모형 비교.

위 그림에서 노란색 띠가 드레인입니다. 왼쪽 그림에서 게이트는 아래쪽과 연결되어 있습니다. 45나노 공정 시대에선 누설 전류를 줄이기 위해 인텔은 HKMG를 써서 드레인과 게이트 사이를 채웠습니다. 3D 트랜지스터에선 드레인의 위치가 높아졌고 위로 세운 형태가 됐습니다.

지금까지 만들었던 회로가 막대기 형태였다면, 지금의 3D 트랜지스터 회로는 그물망 형태라 할 수 있습니다.

실제 트랜지스터를 비교하면 이렇습니다.

색을 추가해 표기한 것이 3D 트랜지스터.

3D 트랜지스터의 전류가 흐르는 방향은 더 많습니다.

전통적인 트랜지스터는 오직 하나의 전류 통과 방향이 있지만, 3D 트랜지스터는 핀을 하나 더 넣어, 게이트와 접촉되는 3가지 방향이 있습니다. 전류가 핀 위쪽에서 좌우 양쪽으로 흐를 수 있어, 3D라 불리는 것입니다.

핀의 수는 수요에 따라 조절할 수 있습니다.

Fin의 수는 한개로 정해진 것이 아니라 필요에 따라 조절할 수 있습니다. Fin이 많아지만 채널 역시 늘어납니다.

실제 전자공학과 물리학 해석은 매우 복잡하기 때문에 여기서 다 설명하진 못합니다. 관심이 있다면 인텔이 제공하는 PDF를 한번 보세요. 3D 트랜지스터의 개념에 대해 설명해 놨습니다.

설계는 이렇습니다. 그렇다면 3D 트랜지스터가 어떤 장점이 있을까요? 간단히 말해서 3D 트랜지스터는 더 큰 전류를 흐를 수 있게 하며, 실리콘 베이스 전압이 트랜지스터가 꺼져 있을 때 전류에 영향을 주지 않습니다. 따라서 누설 전류를 쉽게 컨트롤할 수 있고, 덕분에 전압을 높일 필요가 없어집니다.

장점 1: 누설 전류가 대폭 감소.

장점 2: 스위칭 속도가 빨라집니다. 32나노 공정보다 37% 향상.

3D 트랜지스터 공정의 장점

인텔은 자사의 새 공정이 어떤 장점이 있는지 이렇게 설명합니다. 벌크, PDSOI, FDSOI 공정과 비교해 비교적 낮은 전압에서도 성능을 37% 높일 수 있으며, 같은 성능에선 전력 소모량을 50% 줄일 수 있고, 트랜지스터 스위칭 속도가 늘어났으며, 트랜지스터에 더 높은 구동 전류를 인가 가능, 제조 원가는 2~3% 늘어나는 데 그쳤기 때문에 FDSOI가 10% 늘어나는 것과 비교하면 상당히 저렴하다.

인텔의 웨이퍼 공장 8곳 중 5개가 22나노 공정으로 업그레이드하거나 새로 설비를 만들었습니다.

인텔 3D 트랜지스터 공정은 아이비브릿지의 22나노 공정부터 정식으로 사용합니다. 8개의 웨이퍼 공장 중 5개가 이미 업그레이드나 건설을 끝냈고, 이걸로 3D 트랜지스터 시대가 열린 것입니다.

칩셋의 변화. 인텔도 USB 3.0을 네이티브 지원

칩셋의 스펙 이야기는 좀 식상합니다. 7 시리즈 칩셋 메인보드는 이미 4월 8일에 정식 발표됐기 때문에 다들 알고 계실 내용이거든요.

아이비브릿지와 같이 쓰는 7 시리즈 칩셋은 코드네임 팬서 포인트(Panther Point) 입니다. 여전히 LGA 1155 소켓을 쓰기 때문에 6 시리즈 메인보드에 썼던 쿨러나 CPU를 쓸 수 있습니다. 이 말은 샌디브릿지 CPU를 6이나 7 시리즈 칩셋 메인보드에서 모두 쓸 수 있다는 것입니다. 아이비브릿지 프로세서도 6 시리즈 메인보드와 하위 호환됩니다. 그러나 제조사 정책 때문에 일반적으로 고급형 메인보드인 P67/Z68/H67 정도에서 아이비브릿지와 호환된다고 보면 됩니다.

데스크탑 PC용 7 시리즈 칩셋 메인보드 스펙과 모델명

호환성 외에 7 시리즈 메인보드는 여러 특징을 가지고 있습니다. PCI-E 3.0을 지원하며(이건 CPU의 변화에 따른 것입니다), 제일 중요한 건 인텔이 마침내 USB 3.0을 네이티브 지원하게 됐다는 것입니다. USB 3.0의 데이터 전송 속도는 5Gbps로 USB 2.0의 480Mbps와 비교하면 상당히 빨라진 것입니다. 하지만 인텔 PDF에서 말하는 것처럼 10배 더 빨라진 것은 아니고, 500MB/s와 60MB/s라고 봐야 되겠지요. 이론적으로는 8배 빨라진 것입니다.

7 시리즈 메인보드는 USB 3.0 네이티브 포트가 4개 있습니다. 메인보드 회사에 따라서 그 조합 방식은 달라지겠지요. 전면/후면 포트에 어떻게 배분하는지는 메인보드에 따라 다르며, 고급형 메인보드 중에는 추가 컨트롤러를 달아서 포트 수를 더 늘린 경우도 있습니다.

데스크탑 PC용 7 시리즈 메인보드 칩셋은 Z77, Z75, H77이 있습니다. Z77은 모든 기능이 다 있고, PCI-E를 3개 슬롯으로 나눌 수 있으며 스마트 리스폰스와 오버클럭이 가능합니다. Z75는 PCI-E 슬롯으로 두개로만 나눌 수 있고 스마트 리스폰스를 쓸 수 없습니다. H77은 그래픽카드 슬롯이 한개 뿐이고 오버클럭이 안됩니다.

Z77 칩셋의 구조

Z77의 기능과 성능은 7 시리즈 중 최강입니다. 거기에 썬더볼트 포트를 장착한 메인보드도 나올 예정입니다. x8 + x4 + x4로 나눈 슬롯은 썬더볼트에 x4를 할당하기 위한 것입니다.

H77은 오버클럭을 할 수 없고 싱글 그래픽카드만 장착 가능.

Z75는 SRT를 지원하지 않습니다.

인텔의 기괴한 정책 때문에, Z77이 최고의 기능을 갖춘 메인보드임에는 의심할 것이 없지만, Z75와 H77은 뭔가 하나씩 빠져 있습니다. 그래서 이 두 칩셋을 쓴 제품은 그리 많지 않지요. 6 시리즈 칩셋 중에서는 H61이 인기가 제일 높았지만 7 시리즈 메인보드에는 여기에 해당하는 제품이 없습니다. 대신 비지니스 플랫폼에서는 B75라는 저가형이 있습니다.

비지니스 시장에 나오는 메인보드의 모델명과 특성.

비지니스 플랫홈용 칩셋은 일반 유저들하고는 상관이 없기 때문에 그리 많이 소개되지 않았습니다. B75 외에 다른 칩셋은 모두 기능이 하나씩 줄어들었습니다. 스마트 리스폰스를 지원하지 않고, 오버클럭을 할 수 없고, SATA 6GBps 포트가 1개로 줄어들고. 그래도 주요 특징은 여전히 존재합니다. USB 3.0이 줄어들진 않았거든요. 가격도 저렴한 편이라서 B75 칩셋은 H61을 대체할 거라고 합니다. 비지니스 시장에서만.

메인보드와 테스트 플랫폼 설명

테스트는 코어 i7-3770K와 코어 i7-2600K를 썼습니다. 메인보드는 Z77 칩셋, 4GB 메모리 2개, 윈도우 7 X64 SP1, 그래픽카드는 지포스 GTX 570.

테스트는 크게 CPU 이론 성능과 게임 성능의 2가지로 나눠 진행했습니다. 그리고 아키텍처별 성능 비교를 위해 동일 클럭에서 3770K와 2600K를 비교했습니다.

테스트에 쓴 메인보드는 기가바이트 G1 스나이퍼 M3입니다. 마이크로 ATX 폼펙터지만 G1 시리즈니까 싸구려는 아니지요.

G1 스나이퍼 M3 메인보드

정면

출력 포트

코어 i7-3770K vs 코어 i7-2600K: 클럭의 차이

CPU의 클럭 차이를 볼까요? 코어 i7-3770K는 기본 클럭이 3.5GHz, 터보 부스트에서 3.9GHz까지 올라갑니다. 코어 i7-2600K는 모두 100MHz씩 낮으니까 클럭 차이는 3% 정도 나는 셈입니다.

대다수 테스트 결과 코어 i7-3770K는 2600K보다 6~8% 정도 앞선 성능이 나왔습니다. 3D마크 11 피직스 테스트, CPU 해시 연산, X.264 인코딩, 암호화에선 10% 이상 앞서는 결과가 나왔습니다.

메모리 성능의 경우 비록 대역폭은 별로 오르지 않았지만 레이턴시가 줄어들면서(아이비브릿지의 L3 캐시가 개선, GPU가 직접 L3 캐시에 액세스) 메모리 테스트의 사이언스마크 항목에선 성능 변화가 확실히 나타났습니다.

전체적으로 보면 코어 i7-3770K는 코어 i7-2600K보다 7% 정도 강합니다. 눈에 확 띄는 건 아니지만 아키텍처를 바꾸지 않았는데 이 정도 성능 차이가 난다는 건 분명 눈여겨볼만한 부분입니다.

게임 성능은 별 차이 없음

만약 CPU 이론 성능만 본다면 비교적 확실한 성능 차이를 볼 수 있을지도 모릅니다. 하지만 게임 성능을 비교할 경우 코어 i7-3770K는 3.35% 앞서는 데 그쳤습니다. 3D마크 11에서 물리 연산이 어느 정도 효과를 낸 걸 빼면, 게임의 프레임 차이는 보통 1~5% 정도에 그쳤습니다. 만약 클럭에서 3%의 성능 차이를 뺀다면, 2600K와 게임 성능은 완전히 같다고 해도 무방합니다.

현재 쓰는 해상도에 고급형 쿼드코어 CPU의 성능은 기본적으로 남아 도는 수준입니다. 게임에서 더 중요한 것은 그래픽카드지요. 만약 그래픽카드를 지포스 GTX 680이나 라데온 HD 7970 멀티 그래픽으로 구성한다면 CPU 성능 차이가 좀 더 두드러질지도 모릅니다.

동클럭 비교. 그래도 여전히 앞서는 아이비브릿지

만약 클럭을 똑같이 3.5GHz로 맞춘다면 어떨까요? 그래도 아이비브릿지는 여전히 3.78%의 우세를 지키고 있습니다. 성능 차이가 나는 부분은 3D마크 11의 물리 연산, 해시 계산, 동영상 인코딩과 메모리 레이턴시 부분입니다. 다른 부분의 성능 차이는 1~3% 정도니까 오차 범위입니다.

온도와 전력 사용량: 고온, 저전력

여기선 코어 i7-3770K와 코어 i7-2600K의 온도와 전력 사용량을 테스트했습니다. 쿨러는 메가할렘즈에 12cm 쿨링팬을 달았습니다. 스트레스 프라임을 써서 코어와 표면 온도를 측정하고, 전력 사용량은 아이들과 프라임 외에도 게임을 실행했을 경우를 추가했습니다.

코어 i7-3770K의 온도는 2600K보다 약간 높습니다.

아이들 상태에선 코어 i7-3770K건 2600K건 모두 1.6GHz의 클럭에 전압은 0.876V를 유지합니다. 온도 차이는 1도 정도입니다. 스트레스 프라임을 돌리면 코어 i7-2600K의 온도는 48도로 올라가고 코어 온도는 55.1도가 됩니다. 코어 i7-3770K는 2~3도 정도 높습니다. 만약 2600K의 전압을 3770K만큼 높인다면 동일 전압에서 3770K의 온도는 2600K보다 떨어질 것입니다. 이것은 오버클럭 테스트 중에 3770K의 공냉 온도가 2600K보다 못한 것과 같은 현상입니다.

3770K의 패키징 표면 면적은 2600K와 같지만, 코어 면적은 160제곱밀리미터입니다. 샌디브릿지의 216제곱밀리미터보다 작지요. 히트스프레더와 접촉하는 면적이 작기 때문에, 열이 샌디브릿지만큼 제대로 전달되지 못한 것으로 보입니다.

3종 상태에서 아이들시 전력 사용량 비교.

전력 사용량에서 코어 i7-3770K는 진가를 발휘합니다. 이것은 22나노 3D 공정의 제일 중요한 개선점 중 하나입니다. 아이들에서 1W 정도 차이가 나는 건 오차라 봐도 되겠고, 스트레스 프라임에서 코어 i7-3770K는 158W에 불과했습니다. 코어 i7-2600K보다 15W가 낮은 결과지요. 크라이시스 2의 경우 11W 덜 먹는 것으로 나왔습니다. 전체적으로 봤을 때 아이비브릿지는 샌디브릿지보다 확실히 전기를 덜 먹으며, CPU 전력 사용량이 10~15W 낮다는 결론입니다.

오버클럭. 저전압의 득과 실

오버클럭 역시 많은 사람들이 관심을 가지고 있는 부분일 것입니다. 그래서 여기는 자세하게 테스트를 해서, 최고 시스템 버스, 최고 배수, 최고 클럭 등으로 나눠 테스트했습니다. 거기에 풀로드 안정성 테스트까지 넣어서 아이비브릿지가 사람들의 기대를 만족시킬 수 있는지 확인했습니다.

최고 시스템 버스: 110MHz

시스템 버스만 올렸을 때, 코어 i7-3770K는 110MHz까지 올라갔습니다. 이 때 CPU 클럭은 3850MHz(110MHz x 35), 순조롭게 wPrime 1024M와 3D마크 11 피직스 테스트를 통과했습니다.

110MHz의 시스템 버스에서 스트레스 프라임 2004도 통과했습니다. 하지만 111MHz로 올리자 시스템 부팅은 불가능, 무한 재부팅 현상이 계속됐습니다. 그러니까 110MHz가 아이비브릿지의 한계라고 봐도 되겠지요. 이것은 샌디브릿지가 평균 105~108MHz까지 올라갔던 것과 비교하면 분명 나아진 것이니 기뻐할 일이긴 합니다.

최고 배수: 48x에서 풀로드 테스트 통과

샌디브릿지와 마찬가지로, 아이비브릿지의 오버클럭은 배수 조절을 통한 것이 대부분입니다. 여러번의 테스트 끝에 마지막으로 성공한 전압은 1.375V, 여기서 4800MHz(1000MHz x48)까지 성공했습니다. 이 때 시스템은 wPrime 1024M이나 3D마크 11 피직스 테스트를 순조롭게 통과했습니다.

이 전압과 클럭에서 CPU는 스트레스 프라임을 통과했습니다. 코어 온도가 100도까지 올라가긴 했지만. 더 올라간다면 쓰로틀링으로 클럭이 떨어지겠지요?

그럼 CPU 클럭을 더 높일 방법이 없는 것일까요? 그건 아닙니다. 슈퍼파이 1M 정도의 간단한 계산만 한다면, CPU 클럭을 4900MHz(100MHz x49)까지 높이는 것도 가능합니다. 만약 시스템 부팅만 목표로 한다면 5GHz(100MHz x50)도 가능합니다. 그저 여기서는 시스템이 불안정해서 다운이나 블루스크린 등이 빈번해 실사용이 불가능한 수준이라서 그렇지요.

전압을 더 높여서 4.9GHz나 5GHz에서 안정화를 해보려 했지만 1.375V가 한계. 전압을 더 줘도 시스템 안정화는 불가능했습니다.

최고 클럭 테스트: 4.86GHz이 한계

그렇다면 시스템 버스와 배수를 동시에 높인다면, 코어 i7-3770K는 어디까지 오버클럭이 될까요? 여기선 4860MHz(108MHz x45)라는 결론이 나왔습니다. 이 클럭에서 wPrime 1024M와 3D마크 11 피직스 테스트를 통과했지만 스트레스 프라임에서는 온도 때문에 쓰로틀링이 일어났네요.

만약 슈퍼파이 1M 통과를 목표로 한다면 CPU 클럭을 4950MHz(110MHz x45)까지 높일 수 있습니다. 하지만 여기서 조금만 부하가 높은 작업을 돌리면 바로 블루스크린이나 다운입니다.

기본 전압 오버클럭

기본 전압에서 코어 i7-3770K가 얼마나 오버클럭이 되는지 봤습니다. 결론은 1.060V의 기본 전압에서 CPU는 4.1GHz(100Mhz x41)까지 올라갔고, 여기서 스트레스 프라임을 통과했습니다.

전체 오버클럭 테스트를 종합해서 볼 때, 아이비브릿지 프로세서의 장점은 비교적 저전압에서도 4.8GHz를 찍을 수 있다는 점에 있습니다. 그러나 풀로드에서 안정값을 찾기가 쉽지 않고, 온도가 발목을 잡는 경우가 빈번합니다. 전압을 더 줘도 안정성을 확보하기 쉽지 않습니다. 4.8GHz라는 풀로드 오버클럭은 수많은 2600K가 5GHz를 찍었던 것에는 미치지 못합니다.

오버클럭에는 여러가지 인소가 있습니다. 이게 엔지니어링 샘플 버전이라 실제 시판되는 CPU와 비교할 수 없을 수도 있습니다. 나중에 리테일용 제품을 구해 테스트해본 결과로는 오버클럭에 별 차이가 없었으며, TDP가 95W라는 것 정도만 추가됐네요.

아이비브릿지: 플랫폼 전략의 신기원

아이비브릿지는 대다수 소비자들에게 있어 그냥 업그레이드에 불과할 것입니다. 하지만 인텔에게 있어 아이비브릿지와 22나노 3D 트랜지스터 공정 조합은 아주 중요한 의미를 가지고 있습니다. 아이비브릿지의 전력 사용량, 코어 크기, 성능 개선은 데스크탑 외에 노트북과 울트라북의 발전에도 큰 도움을 줍니다. 좀 더 멀리 보면 3D 트랜지스터 공정의 사용이 타블렛이나 스마트폰 등의 아톰 SoC에도 도입될 가능성이 있습니다. 인텔은 공정의 장점을 앞세워 PC, 타블렛, 스마트폰 등에 자사 제품을 보급할 것이며, 이것은 아이비브릿지가 틱+인 다른 이유이기도 합니다.

아이비브릿지와 22나노 3D 공정은 인텔의 플랫폼 전략 시발점이 됩니다.

아까 테스트했던 코어 i7-3770K로 돌아가면, 샌디브릿지 아키텍처의 2600K와 비교해서 높은 CPU 성능은 높은 클럭에서 비롯된 것입니다. GPU 성능은 매우 잘 드러나며, 전력 사용량은 18W가 줄었습니다. 여기에 7 시리즈와 조합해서 USB 3.0을 지원하니까 아이비브릿지 플랫폼은 샌디브릿지보다 분명 큰 의미가 있습니다.

그럼 코어 i7-3770K의 장점을 정리해 보지요.

1. CPU 성능이 강합니다. 그 상승 폭이 크게 두드러지는 것은 아니지만 분명한 것은 코어 i7-2600K보다 나아졌다는 것.

2. 내장 그래픽이 다이렉트 X 11을 지원합니다. 이전 세대인 HD 3000과 비교해 성능이 2/3 늘어 주류 3D 게임을 돌릴 수 있습니다.

3. 전력 사용량이 줄었습니다. 22나노 3D 공정의 특징입니다.

4. CPU가 하위 호환됩니다. 6 시리즈 메인보드에 쓸 수 있으며 업그레이드를 할 때 전부 다 바꿀 필요가 없습니다.

5. 7 시리즈 메인보드도 하위 호환됩니다. 그리고 USB 3.0도 네이티브 지원하지요.

6. 오버클럭 성능이 상승했습니다. 똑같이 오버클럭을 해도 필요한 전압이 샌디브릿지보다 줄었습니다.

성능은 올랐습니다. 중요한 건 가격 아닐까요? 인텔은 아이비브릿지의 가격을 샌디브릿지보다 더 저렴하게 잡았습니다. 코어 i7-3770K는 313달러밖에 안 되는데, 코어 i7-2600K는317달러입니다. 2700K는 332달러지요. 아직은 출시 초기라서 실제 가격은 좀 비싸지만.

아이비브릿지는 4월 말에 나왔지만, 인텔은 아이비브릿지를 대대적으로 밀고 있습니다. 2분기 안에 아이비브릿지가 전체 시장의 25%를 차지한다는 계획입니다. 이대로라면 아이비브릿지의 실제 판매 가격은 분명히 더 떨어지겠지요. 그럼 그 때 굳이 고급형 샌디브릿지를 살 필요는 없겠지요?

보충설명

테스트에서 엔지니어링 샘플 버전을 썼고, 나중에 리테일 버전 제품을 입수해서 사진을 추가했다네요.