인텔 CPU 루나레이크 노트북용 프로세서 구조와 특징
인텔은 전 세대 CPU 메테오레이크에 이어서 차세대 루나레이크에서도 또 한번 구조를 크게 바꾸면서 개선을 시도하고 있다.
이번 CPU 칩셋에서도 저전력 성능에 집중하는 모습을 보여주면서, MCM 구조를 채택하여 칩을 제작하고 있다.
이번 CPU 칩셋에서도 저전력 성능에 집중하는 모습을 보여주면서, MCM 구조를 채택하여 칩을 제작하고 있다.
MCM 구조
메테오레이크에 이어서 루나레이크 제작 공정에 이용되는 제작 기법은 MCM 구조이다.
Multi Chip Module의 약자로, 반도체 패키징 방식의 한 종류이다.
다양한 기능을 하는 각각의 타일, 다이들을 하나의 기판에 합쳐서 만드는 형식이다.
Multi Chip Module의 약자로, 반도체 패키징 방식의 한 종류이다.
다양한 기능을 하는 각각의 타일, 다이들을 하나의 기판에 합쳐서 만드는 형식이다.
예를 들면, 애플의 M 시리즈나 스냅드래곤 X 엘리트 칩셋처럼, CPU, GPU, NPU를 한데 다 모은 칩셋 형태이다.
그래서 이제 이러한 칩셋을 CPU라고 불러야 하는가에 대한 의문도 생기고 있다.
그래서 이제 이러한 칩셋을 CPU라고 불러야 하는가에 대한 의문도 생기고 있다.
어쨌든 인텔의 메테오레이크, 루나레이크는 아직 CPU라는 이름으로 불리고 있다.
그러나 기본적인 형태는 MCM 구조로, 애플의 M 시리즈 칩셋과 유사하게, CPU 모듈과 함께 GPU, NPU가 다 들어가 있다.
2.5D MCM 루나레이크
메테오레이크에서는 타일 기반 설계를 사용했는데, 각각 서로 다른 웨이퍼에서 만든 것을 후공정 패키징으로 결합하는 형태다.
루나레이크도 이런 기법을 사용하여, CPU 모듈 옆에 메모리 RAM과 컨트롤러 등이 딱 붙어있는 형태로 설계되고 있다.
tsmc의 2.5D 기술을 이용해서 마치 레고 블럭 조립하듯이, 칩셋 내의 여러 모듈들을 조립한 것이다.
어떤 부분은 3D로 쌓고, 또 다른 부분들은 2차원으로 연결하는 형태로 해서 2.5D라고 부른다.
루나레이크도 이런 기법을 사용하여, CPU 모듈 옆에 메모리 RAM과 컨트롤러 등이 딱 붙어있는 형태로 설계되고 있다.
tsmc의 2.5D 기술을 이용해서 마치 레고 블럭 조립하듯이, 칩셋 내의 여러 모듈들을 조립한 것이다.
어떤 부분은 3D로 쌓고, 또 다른 부분들은 2차원으로 연결하는 형태로 해서 2.5D라고 부른다.
인텔은 칩 제작을 외주를 주더라도, 메인 코어는 자사에서 만드는 것이 불문율이었다.
그러나 루나레이크에서는 메인코어까지도 모두 tsmc에 맡긴 것도 특이한 점이다.
아무래도 빠르게 효율적으로 칩셋을 제작하기 위해서 포기할 것은 과감하게 포기하고 선택과 집중을 택했다고 할 수 있겠다.
스마트폰 칩셋을 닮아가는 노트북용 칩셋
이제 기본적으로 랩탑 노트북용 칩셋도 스마트폰 칩셋 구조 형태로 가고 있다고 볼 수 있다.
스마트폰 칩셋이 CPU, GPU가 통합되고, RAM도 온보드로 딱 박혀서 출시되듯이, 루나레이크도 그런 형태라는 것이다.
메모리가 CPU 바로 옆에 붙어 있어서 빠른 동작 속도를 보장하지만, 확장이 불가능하다는 것이 큰 단점이다.
사실 요즘 나오는 노트북은 LPDDR 램을 따로 꽂지 않고, 아예 온보드로 붙어서 나오는 것이 일반적이다.
확장을 위해서 하나 정도의 램 슬롯을 주는 경우가 많지만, 그렇게 확장성이 좋지는 않은 편이다.
이런 추세에서 이제 루나레이크부터는 아예 메모리가 CPU 칩셋 내부에 들어간다고 볼 수 있다.
이런 구조를 하면, 메모리 속도를 높일 수 있으면서도, 전력 손실을 막을수 있다.
의외로 메모리를 따로 꽂는 방식에서 전력 손실이 많이 일어난다고 한다.
그래서 이렇게 칩셋 내부에 메모리를 장착하면, 기존 제품 대비 전력 소비가 40%가 줄어든다고 한다.
스마트폰 칩셋이 CPU, GPU가 통합되고, RAM도 온보드로 딱 박혀서 출시되듯이, 루나레이크도 그런 형태라는 것이다.
메모리가 CPU 바로 옆에 붙어 있어서 빠른 동작 속도를 보장하지만, 확장이 불가능하다는 것이 큰 단점이다.
사실 요즘 나오는 노트북은 LPDDR 램을 따로 꽂지 않고, 아예 온보드로 붙어서 나오는 것이 일반적이다.
확장을 위해서 하나 정도의 램 슬롯을 주는 경우가 많지만, 그렇게 확장성이 좋지는 않은 편이다.
이런 추세에서 이제 루나레이크부터는 아예 메모리가 CPU 칩셋 내부에 들어간다고 볼 수 있다.
이런 구조를 하면, 메모리 속도를 높일 수 있으면서도, 전력 손실을 막을수 있다.
의외로 메모리를 따로 꽂는 방식에서 전력 손실이 많이 일어난다고 한다.
그래서 이렇게 칩셋 내부에 메모리를 장착하면, 기존 제품 대비 전력 소비가 40%가 줄어든다고 한다.
로우파워 e코어 제거한 루나레이크
이번 루나레이크가 전작인 메테오레이크에 비해서 크게 바뀐 것은, 로우파워 e 코어가 없어졌다는 것이다.
전작에서는 SOC 타일에서 로우파워 e코어가 먼저 작동하게 해서, 최대한 저전력으로 작동할 수 있도록 설계했다.
그러면서 작업에 무리가 있다 싶으면 p코어로 넘어가는 형식이었다.
저전력 코어로 작업을 해보고, 감당이 안 되면 p코어로 넘기는 방식을 채택하여, 전력 소모를 줄이겠다고 설계한 것이 바로 메테오레이크였다.
그런데 실제로 적용을 해서 돌렸더니, 이런 방식이 크게 효율적이지 않았던 듯하다.
작업 스케줄링 컨트롤이 현실적으로 그렇게 잘 작동하지 않았다는 분석이 있다.
그래서 루나레이크에서는 그냥 e코어에서 돌리다가 바로 p코어로 넘어가는 형태가 됐다.
즉, 로우파워 e코어를 없애버린 것이다.
그러면서 전력을 적게 사용하면서도 전작과 동일한 성능으로 작동하는 e코어만 독립적으로 따로 모았다.
그리고 따로 파워를 관리하면서 서로 다른 전력을 공급해줄 수 있도록 관리하도록 했다.
결론적으로 저전력을 위해서 따로 저전력 e코어를 만들지 않고도, 전력 관리를 해서 관리를 하는 것만으로 저전력을 구현했다는 내용이 되겠다.
그리고 GPU 성능을 끌어올리고, NPU에서도 48톱스까지 성능을 끌어올렸다고 한다.
저전력 설계에 집중한 루나레이크
전체적으로 보면 인텔은 메테오레이크에 이어서 루나레이크에서도 저전력 설계에 집중했다고 볼 수 있다.
x86 아키텍처에서도 효율적인 전성비 칩셋을 만들수 있다는 것을 증명하려는 듯하다.
이제 현실적으로 파워를 늘리고 클럭수를 높여서 성능을 끌어올리는 데는 한계가 있다.
그래서 여러 칩셋 제조사들이 성능보다는 전성비, 전력 대비 성능에 집중하고 있는 모습을 보이고 있다.
칩셋 부분에서 애플의 맥북이 M 시리즈로 가히 원탑급의 전성비를 보여주면서 시장에 충격을 줬다.
그러면서 최근에는 퀄컴도 랩탑용 칩셋 제작에 뛰어들었으며, AMD도 계속해서 기술 개발을 하고 있다.
이런 와중에 인텔은 최근에 터진 13, 14세대 CPU 불량 이슈가 터지면서 난감한 입장에 처해 있다.
PC 업계에서 오랜 명성이 어느 순간 뒤바뀌는 일은 꽤 자주 일어난다.
따라서 인텔은 어쩌면 지금이 위기 상황이라는 인식을 가지고 대응을 하는 모습을 보이는 것이라 할 수 있겠다.