반도체 제조기술과 설계 기술의 발전에서 절대 성능의 향상 이상으로 동일한 물리적 조건에서 더 나은 성능을 내는 ‘효율’ 향상이 중요해지고 있다. 이는 성능 향상을 위한 손쉬운 ‘확장’ 에 있어 여러 가지 현실적인 제약에 직면하기 때문이다.
당장 반도체의 다이 크기는 웨이퍼 크기와 불량률에 따라 제약되며, 전력 소비량과 발열 또한 전체 시스템 디자인 수준에서 한계를 맞는다. 동작 속도 또한 반도체 공정과 설계 특성에 기인한 한계를 마주하고 있다.
이러한 반도체의 성능과 효율 향상에 있어 중요한 점은 특정 ‘최적점’을 최대한 높여야 한다는 것이다. 대부분의 프로세서는 일정 ‘최적점’ 이후부터는 이전과 달리 성능 향상 대비 소비전력과 발열이 크게 높아지는 현상이 나타난다. 이에, 이 최적점을 시스템 디자인의 물리적 한계에 가깝게 최대한 끌어올리는 것이 현재 모든 프로세서의 과제로 꼽힌다. 특히 노트북과 데스크톱의 성능이 가까워지는 데는 이런 부분이 큰 영향을 준다.
모바일 플랫폼을 위한 AMD 라이젠 7045 HX 시리즈 프로세서는 모바일 플랫폼에서도 데스크톱 PC급의 고성능을 제공하는 제품군이다.
특히 모바일 플랫폼용으로 구성된 ‘라이젠 9 7945HX’ 프로세서는 데스크톱 PC에서의 ‘라이젠 9 7950X’와 같은 16코어 32스레드 구성에서 5GHz 이상의 최대 동작 속도를, 노트북 폼팩터의 전력과 발열 한계 안에서 제공하는 부분이 인상적이다. 이는 5나노미터(nm) 공정 기반 ‘젠 4’ CCD의 최적점이 얼마나 높은 위치에 형성됐는지를 잘 보여준다.
최근 몇 년간 PC, 워크스테이션 시장에서는 ‘데스크톱 급’ 성능을 갖춘 모바일 플랫폼에 대한 수요가 높아져 왔다. 그리고 이러한 수요를 충족시키는 데 있어, 최근의 고성능 지향 모바일 프로세서 제품군은 아예 데스크톱 급 프로세서를 모바일 플랫폼에 맞춰 조정, 패키징해 선보이는 모습이다. 이들 고성능 모바일 프로세서는 보통 일반 데스크톱용 프로세서의 65W 열설계전력(TDP)에 근접하는 55W급 TDP를 갖추고, 45W급 고성능 모바일 프로세서보다 더 높은 성능을 제공한다.
현재 최신 세대의 프로세서들은 기본적으로 데스크톱과 모바일 모두 같은 아키텍처와 공정을 사용하며, 플랫폼 특성에 따라 제품의 코어와 GPU 구성, 동작 속도와 소비전력 등을 조정한다. 이 때 소비전력과 성능은 정비례하지 않으며, 일정 시점을 기준으로 그 이전까지는 성능 대비 소비전력이 상대적으로 완만히 올라가다가, 어느 시점 이상부터는 성능 대비 소비전력이 크게 올라가는 시점을 맞는다. 그리고 발열과 소비전력의 한계가 분명한 노트북 폼팩터에서는 이 ‘최적점’을 어떻게 다루는지에 따라 성능과 효율의 특성이 완전히 달라진다.
일반적으로 소비전력과 발열에 대한 제약이 덜한 데스크톱 플랫폼은 프로세서의 동작 속도를 전반적으로 ‘최적점’보다 더 위로 잡아 절대 성능 측면의 경쟁력을 강조한다. 하지만 노트북이나 메인스트림 급 데스크톱 등 열설계전력 제약이 심한 경우에는 동작 속도를 최적점 주위에 잡고 부스트를 제한하는 식으로 설정한다. 하지만 최신 프로세서는 최적점이 3~4GHz 대에 있는 만큼 소비전력 수치가 크게 줄어도 동작 속도는 그만큼 떨어지지 않는다.
AMD의 ‘젠 4’ 마이크로아키텍처는 아키텍처 차원에서 향상된 분기예측이나 캐시 확장 등의 최적화를 통해 동일한 동작 속도에서 이전 세대 대비 평균 13% 향상된 성능을 제공한다. 이와 함께 최신 제조공정을 통한 동작 속도 향상으로 제품 차원에서의 성능 향상 폭은 더 커졌다. 또한 ‘젠 4’ 마이크로아키텍처에서는 벡터 연산 성능을 높일 수 있는 ‘AVX-512’ 명령어 셋을 지원하는 점도 특징이다.
‘라이젠 9 7945HX’ 프로세서는 이러한 젠 4 아키텍처 기반 CCD를 두 개 사용해 16코어 32스레드 구성을 갖췄다. 최대 동작 속도는 싱글 코어 기준 5.4GHz로 데스크톱 용 프로세서에 크게 뒤지지 않지만 기본 동작 속도는 2.5GHz 정도로 맞춰져 있다. 기본 TDP는 55W이지만 55~75W 정도 범위에서 시스템 제조사의 재량에 따른 설정이 가능하다. 또한 PBO(Precision Boost Overdrive) 지원과 함께 오버클록킹도 가능해 실질적으로는 시스템 제조사의 재량에 따라 100W 이상까지도 활용할 수 있다.
라이젠 7045 HX 시리즈 프로세서는 여러 모로 데스크톱용 라이젠 7000 시리즈 프로세서와 비슷한 모습이지만 모바일을 위한 최적화가 적용된 부분에서 차별화된다. 먼저, 모바일 플랫폼에서 최대한의 ‘싱글 스레드’ 동작 속도를 달성하기 위한 전압 커브 조정이 적용됐는데, 전반적으로 더 낮은 전압과 발열에서 최대한의 동작 속도를 얻을 수 있도록 한 점이 눈에 띈다. 이를 통해 라이젠 9 7945HX는 라이젠 9 7950X의 최대 5.7GHz 동작 속도에 크게 밀리지 않는 5.4GHz의 최대 동작 속도를 제공해 사용자의 체감 성능을 극대화했다.
또한 IOD의 메모리 컨트롤러에서는 메모리 동작의 ‘중간 상태(Intermediate Memory State)’ 정의를 적용해 전력 소비와 반응성 부분을 최적화했다. 이 ‘중간 상태’는 메모리의 반응성을 유지하면서도 전력 소비량을 줄이는 기술로 메모리와 프로세서 I/O 다이 등이 사용하는 소비 전력을 줄일 수 있게 했다.
‘ROG 스트릭스 스카 17’의 전력 관리 정책은 크게 ‘저소음’, ‘퍼포먼스’, ‘터보’의 세 가지 프리셋과 사용자 정의 가능한 ‘매뉴얼’ 모드가 제공된다. 이 중 가장 균형적인 ‘퍼포먼스’ 모드는 비교적 장시간 유지되는 PL1이 90W, 단시간 적용되는 PL2가 120W 설정이다. 그리고 최고 성능을 위한 ‘터보’가 PL1, PL2 모두 125W 설정이고, ‘저소음’에서는 PL1이 65W, PL2가 100W 설정이다. 전반적으로는 ‘터보’ 모드에서도 전력 제한이 상대적으로 낮은 편인데, 이는 프로세서의 물리적 특성상 이 수준 이상에서는 성능에 큰 의미가 없기 때문일 것으로도 보인다.
ROG 스트릭스 스카 17은 엔비디아 지포스 RTX 4090 혹은 4080 랩톱 GPU를 사용하며, 두 GPU 모두 최대 175W TGP(Total Graphics Power) 구성이다. 또한 재부팅 없이 하이브리드 모드와 단독 GPU 구동 모드를 전환할 수 있는 ‘어드밴스드 옵티머스’ 기술을 탑재해 게이밍 성능과 효율 모두를 극대화했다. 메모리는 DDR5-4800 구성을 기본으로 하며 SO-DIMM 소켓 두 개를 갖춰 듀얼 채널 구성을 지원한다. 배터리는 90와트시(Wh) 용량의 4셀 리튬이온을 사용하며 전원 공급은 330W 급 어댑터를 사용한다.
◇ 절대 성능 이상으로 인상적인 ‘효율’
프로세서의 성능을 확인할 수 있는 ‘긱벤치 5(Geekbench 5)’의 결과에서는 전원 관리 프리셋별 차이가 존재하지만 그리 크지는 않다. 또한 ‘저소음’ 프리셋이 제법 훌륭한 모습을 보이는 점이 인상적이다. 저소음과 퍼포먼스 프리셋 간 전력 제한 설정은 PL1에서 25W, PL2가 20W 차이나지만, 성능 차이는 싱글 코어에서는 거의 보이지 않고 멀티 코어에서도 5~6% 정도다. 이렇게 프리셋 간 차이가 적은 이유는 라이젠 9 7945HX 프로세서가 높은 전력 효율을 갖춘 부분과 함께, 테스트 시나리오가 비교적 짧은 부분도 영향을 미친다.
프로세서 중심의 워크로드 성능을 확인하는 블렌더(Blender) 3.4.0 테스트 결과나 시네벤치(Cinebench) R23 테스트 결과에서도 각 전력관리 프리셋 별 차이는 분명히 나타나지만, PL1이 65W 수준으로 제한된 ‘저소음’에서도 제법 훌륭한 성능을 보여 주는 것이 인상적이다. 그리고 PL1 기준 거의 두 배에 가까운 전력 제한 설정을 가진 ‘터보’와 ‘저소음’의 성능 차이가 20~30% 정도이고, PL1 기준 39% 정도의 차이를 보이는 ‘퍼포먼스’와 ‘터보’의 차이가 5~10% 정도라는 것에서 이 프로세서의 높은 효율을 확인할 수 있다.
하지만 전체 점수에서는 전원 관리 프리셋에 따른 성능 차이가 분명히 나타나는데 이런 성능 차이가 나타나는 이유는 ‘디지털 콘텐츠 제작(Digital Content Creation)’과 ‘게이밍’에서의 차이가 결정적이다. 이 중 ‘디지털 콘텐츠 제작’에서는 ‘퍼포먼스’와 ‘터보’간 차이가 다른 테스트 대비 크게 나타났다. 그리고 ‘저소음’과 다른 프리셋과의 결정적인 차이는 ‘게이밍’인데, 이 시스템에서는 ‘저소음’ 모드에서 GPU의 성능 제한을 크게 거는 모습이 나타났다.
어도비 크리에이티브 클라우드의 주요 애플리케이션을 활용해 성능을 측정하는 ‘UL 프로시온(Procyon)’ 테스트에서도 이러한 성능 특성을 확인할 수 있다. 전반적으로는 ‘저소음’ 쪽이 소폭 성능이 떨어지고 ‘퍼포먼스’와 ‘터보’간 성능 차이는 그리 크지 않다. 이 중 ‘퍼포먼스’와 ‘터보’ 사이 성능 차이는 CPU와 GPU 모두를 활용하는 상황에서 그리 크게 나타나지 않는 상황으로 해석 가능하다. 또한 ‘저소음’ 모드에서도 성능 차이가 크지 않은 것은 테스트 시나리오에서의 GPU 성능 요구 정도는 이미 충분히 넘어섰다는 점을 보여준다.
이 테스트에서 흥미로운 점은 ‘CPU’ 점수인데, 주요 테스트에서의 CPU 연산 성능 테스트에서 라이젠 9 7945HX는 TDP 120~160W 급 설정의 데스크톱 용 ‘라이젠 9 7950X3D’와 비교해도 4~5% 정도 차이로 크게 밀리지 않는 성능을 보였다. ‘CPU 프로파일’ 점수만 비교하면 모바일 용 라이젠 9 7945HX와 데스크톱 용 라이젠 9 7950X3D와 거의 동등한 수준이다. 이러한 결과는 두 프로세서 간 TDP와 전력 관리 정책, ‘3D V-캐시’ 적용 등을 고려했을 때 제법 인상적인 모습이다.
‘쉐도우 오브 더 툼레이더’의 결과에서는 1920x1080 해상도의 성능과 2560x1440에 DLSS를 사용한 결과가 거의 비슷한 수준이다. 또한 2560x1440으로 게임을 즐기는 것도 그리 부담스럽지 않을 것이다. ‘보더랜드 3’도 1920x1080 해상도는 물론, 2560x1440 해상도에서도 초당 120프레임 이상의 성능을 확보할 수 있었다. 한편 게임 전반에서 ‘퍼포먼스’와 ‘터보’ 모드간 성능 차이는 5~10% 정도로 나타난다.
하지만, 최근 몇 년 간 새로운 아키텍처와 공정을 사용해 선보인 새로운 프로세서들에서는 데스크톱과 모바일 플랫폼에서의 성능 차이가 제법 줄어들었다. 그리고 ‘젠 4’ 아키텍처 기반의 ‘라이젠 9 7945HX’ 프로세서는 16코어 32스레드의 하이엔드 급 사양을 갖추고도, 전체 시스템 TDP 240W 급의 디자인에서 데스크톱 용 고성능 프로세서와 비교해 크게 밀리지 않는 성능을 낼 수 있는 수준에 다다랐다.
향후 게이머와 크리에이터를 위한 고성능 노트북에 있어, AMD 라이젠 7045HX 프로세서 기반 제품은 ‘데스크톱 급’ 성능을 노트북의 폼팩터에서 충분히 얻을 수 있는 매력적인 선택이 될 것으로 기대된다. 특히 16코어 구성에서 오는 절대 성능 수준도 매력적이지만, 16코어급 프로세서의 성능을 동급 경쟁 제품 대비 상대적으로 낮은 100W급 전력 제한에서 성능과 발열에 대한 큰 부담 없이 사용할 수 있었다는 점이 제법 강렬한 인상을 남긴다.
권용만 기자 yongman.kwon@chosunbiz.com