10코어 기반의 인텔 10세대 코어 프로세서, 오버클럭은 어떻게 달라졌나?

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권경욱 기자 0   0

인텔 데스크탑용 10세대 코어 프로세서는 9세대와 같은 14nm 공정을 유지하며 물리 코어는 2개 더 늘렸다. 이와 함께 기본 동작 클럭 및 부스트 클럭 지원을 향상해 성능을 개선하고 있다. 


9세대 코어 프로세서부터 옥타(8) 코어가 등장했고 이제 물리 코어가 2개 더 증가하면서 최대 10코어, 부스트 클럭이 최대 5.3GHz의 고클럭에 도달했다. 이는 9세대 코어 프로세서 대비 발열과 소비전력이 증가할 수밖에 없는 구조다.


그에 따라 10세대 코어 프로세서는 더 많은 코어와 클럭에 도달하기 위해 보다 향상된 온도 관리 및 지원, 메인보드 전원부를 강화하는 등 기존 9세대 코어 프로세서에서 발전된 모습을 보인다. 하지만 9세대 코어 프로세서 대비 더 증가한 코어와 높아진 클럭은 오버클럭의 한계를 보다 명확하게 드러내고 있으며 향상된 쿨링 솔루션 역시 필요해졌다.



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최대 10코어와 향상된 오버클럭(OC), 인텔 10세대 코어 프로세서



인텔 10세대 코어 프로세서와 오버클럭(OC)



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인텔 데스크탑용 10세대 코어 프로세서는 9세대 코어 프로세서과 같이 배수락이 해제된 K/ KF 시리즈 프로세서를 통해 오버클럭을 지원한다. 여기에 10세대 코어 프로세서는 코어와 메모리 오버클럭(OC)이 향상되었으며 코어별 하이퍼스레딩(HT, Hyper-Threading)을 켜고 끄거나 PEG/DMI 오버클럭(OC), 전압/ 클럭 커브 등을 지원해 오버클럭을 이용한 CPU 잠재력 향상을 위한 다양한 기술이 더해졌다. 참고로 KF 시리즈는 기사를 작성하는 현재 국내에는 판매되지 않고 있으나 K 시리즈에서 내장 그래픽(iGPU)이 제거한 것을 제외하면 성능에는 차이가 없다.


하이퍼스레딩은 코어 i9 시리즈부터 코어 i3 시리즈에 이르기까지 확장되면서 10세대 코어 프로세서는 더 많은 제품의 성능이 향상되면서 코어별 HT 설정이 가능해 오버클럭에서도 이를 적절하게 활용해 더 높은 오버클럭의 가능성을 더해준다.



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오버클럭과 발열로 인한 코어 i9 10900KF(5.2GHz OC)의 쓰로틀링(Throttling)


또한 9세대 코어 프로세서와 같이 10세대 코어 프로세서도 K/ KF 시리즈 기준 TDP 125W 범위 내에서 일반적인 작업이 이루어지며 대부분의 CPU 자원은 100% 활용되지 않아 여유 자원이 남아있어 쓰로틀링(Throttling)을 경험하는 일은 많지 않다. 쓰로틀링은 CPU가 손상되는 한계 온도에 도달하지 못하도록 클럭이나 전압을 강제로 낮추는 것을 말한다.


CPU와 메인보드에는 온도로 인한 손상을 방지하기 위한 한계 설정을 미리 해놓아 오버클럭이나 쿨링 솔루션 장착 오류 등 다양한 상황에 대비하고 있으며 10세대 코어 프로세서도 이전과 동일하게 쓰로틀링에 대비하고 있다. 하지만 렌더링이나 영상 편집 등 장시간 동안 CPU에 높은 부하를 주는 특정 작업에서는 안정적인 쿨링 환경과 튼튼한 전원부의 메인보드를 갖추지 않았다면 쓰로틀링 현상을 빈번하게 목격할 수 있다.


인텔은 제조 공정이나 아키텍처의 전환이 크게 이루어지지 않으면서  CPU의 물리 코어 및 클럭 증가가 복합적으로 이루어지면서 쓰로틀링의 영향은 그만큼 더 커지게 됐다. 8코어인 코어 i7 10700K/ KF CPU보다 10코어인 코어 i9 10900K/ KF CPU는 2개 더 증가한 10코어와 부스트 최대 5.3GHz 클럭으로 인해 쓰로틀링에 보다 민감하다. 오버클럭 상황이나 안정적인 클럭 유지하기 위해서는 안정적인 쿨링과 전원부를 갖춘 메인보드가 필요하며 10세대 코어 프로세서는 그만큼 CPU 오버클럭을 위해 고려해야 할 것들이 더 많아졌다.



오버클럭 향상을 위한 코어 두께 감소 및 히트스프레더 확장(Thin Die STIM)


인텔은 9세대 코어 프로세서에서 14nm 공정을 유지했고 최대 8코어와 5GHz 달성으로 쓰로틀링 발생 가능성이 높아지고 오버클럭 가능성과 잠재력도 한계에 가까워졌다. 이를 보완하기 위해 히트스프레더와 코어 사이의 간극을 줄이고 열 전도율을 높이는 솔더링(STIM)을 도입했다. 이러한 변화에도 불구하고 열 전달 향상을 위해 히트스프레더(IHS)를 제거하는 일명 뚜따도 활발하게 이용됐다.


이와 함께 CPU의 PCB 두께도 증가했다. 기존까지 PCB가 얇아지면서 오버클럭이나 안정적인 쿨링을 위해 장착하는 고성능 쿨링 솔루션의 장력으로 인해 CPU이 PCB가 휘어지거나 손상되는 문제를 접할 수 있었는데 PCB의 두께가 다시 두꺼워지면서 이러한 상황에서 조금은 자유로워졌다.  더 많은 전력을 CPU에 안정적으로 공급할 수 있도록 해주기 위한 전력 공급 라인을 강화하는 역할도 더해진 것으로 알려졌다.



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열전달 효율 향상을 위해 코어 두께를 낮추고 히트스프레더 확장(Thin Die STIM)


10세대 코어 프로세서는 9세대 코어 프로세서와 같은 14nm 공정을 유지하면서 다시 안정적인 방열을 위한 변화가 더해졌다. 10세대 코어 프로세서는 증가한 코어와 클럭 만큼 CPU 발열 개선을 위해 코어의 두께는 낮추는 대신 히트스프레더를 확장해 열전도 성능을 높이고 발열을 효율적으로 해소하도록 설계됐다. 기존에도 STIM 방식을 통해 발열을 해소했지만 코어 다이의 두께가 두꺼워 열전도 효율이 낮아졌고 오버클럭 등에서 불리했는데 이번 10세대 코어 프로세서는 Thin Die STIM으로 이런 문제들을 개선했다.



10코어 인텔 10세대 코어 프로세서를 위한 전원부 보강, Z490 메인보드


인텔 9세대 코어 프로세서와 함께 등장한 Z390 칩셋 기반 메인보드는 8코어로 증가한 CPU를 위해 안정적으로 동작할 수 있는 전원부를 제공했다. 10세대 코어 프로세서는 여기에 다시 2개의 물리 코어를 더해 최대 10코어 CPU 라인업을 갖춘 만큼 함께 등장한 인텔 Z490 칩셋 기반 메인보드들에서도 10코어 CPU를 안정적으로 동작할 수 있도록 전원부가 전반적으로 강화됐다.



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인텔 Z490 메인보드는 기존의 Z390 메인보드와 다른 LGA1200의 새로운 소켓을 도입하고 일반 및 오버클럭(OC) 상황에서도 안정적으로 동작할 수 있도록 전원부를 보강했다.


이러한 메인보드 전원부의 보강은 일반 작업에서 TDP 125W 범위 내에서 동작해 문제가 안되지만 과부하가 걸리는 특정 작업이나 부하가 지속적으로 발생하면 TDP 상승과 발열의 증가로 인해 전원부 VRM 쓰로틀링 등을 접할 수 있는 만큼 쓰로틀링에서 보다 자유로워지고 안정적인 동작이 가능해진다.



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전력 공급 강화한 Z490 메인보드 전원부 (MSI MPG Z490 GAMING EDGE WiFi)


Z490 메인보드는 최대 10코어를 지원하는 10세대 코어 프로세서에 맞춰 최적화된 설계가 더해졌다. 10코어의 발열과 전력 한계를 고려한 설계로 공급되는 전력과 전원부 방열을 위한 지원도 강화되었다. 이를 통해 일반적인 사용부터 오버클럭 상황에서도 보다 잘 견딜 수 있고 전원 공급이나 발열로 인한 쓰로틀링 가능성을 줄여준다. 이를 통해 오버클럭 잠재력과 한계를 더 이끌어낼 수 있음을 의미한다.



인텔 10세대 코어 프로세서 오버클럭(OC) 적용



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인텔 Z490 칩셋 기반 메인보드는 10세대 코어 프로세서에 최적화되었으며 향상된 CPU와 메모리 오버클럭을 지원한다. 메인보드 제조사마다 제공하는 정해진 오버클럭값을 선택해 보다 쉽게 오버클럭이 가능하도록 프로파일을 제공하기도 한다.


하지만 일반적으로 CPU 오버클럭은 CPU 배수와 링 버스 배수, 메모리 클럭, CPU와 메모리, 칩셋 전압 등을 수동으로 직접 설정하여 진행하는 오버클럭이 주로 사용되며 메인보드 제조사들 역시 이를 위한 다양한 설정 옵션을 바이오스(BIOS)를 통해 지원한다. Z490 메인보드에서도 이러한 오버클럭 상황을 고려해 기본적인 설정부터 세부적인 다양할 설정을 제공한다.



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인텔 코어 i7 10700KF 5.1GHz OC, 2열 수냉 ASUS ROG RUJIN 240 86도 전후




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인텔 코어 i9 10900KF 5.2GHz OC, 2열 수냉은 91도 이상의 온도 기록


인텔 코어 i7 10700KF(3.8GHz)와 코어 i9 10900KF(3.7GHz)를 이용하여 10700KF는 올코어 5.1GHz(51배수, 링 배수 45, 1.350V)로 링스(Linx) 부하, 10900KF는 올코어 5.2GHz(52배수, 링 배수 45, 1.360V)로 렌더링 소프트웨어를 동작해 안정성을 확인했다. 


쿨링 솔루션은 2열 수냉 쿨러인 ASUS RUJIN 240을 이용했는데 링스 부하를 준 10700KF는 86도 전후의 온도로 8코어 CPU를 안정적으로 이용 가능했으나 10코어 CPU인 10900KF는 2열 수냉 쿨러 만으로는 역부족인 것으로 확인됐다. 10900KF는 렌더링 소프트웨어 동작만으로도 CPU 코어 대부분이 91도를 넘어섰고 최대 96도를 기록했다. 이는 부하가 높아질수록 발열과 소비전력이 크게 증가하며 클럭이 다운되는 현상도 목격되는 등 안정적인 동작을 위해서는 발열을 해결할 3열 이상의 고성능 수냉 쿨링 솔루션이 필요한 것으로 나타났다.



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오버클럭 과정에서 메인보드 전원부 VRM 설계가 오버클럭에서 안정적으로 동작하도록 구성되고 있는 만큼 CPU와 발열과 전력 공급, TDP 한계를 넘어서는 소비전력 등이 쓰로틀링의 원인이 된다. 10세대 코어 프로세서에서는 최대 10코어로 증가하면서 발열과 소비전력이 증가되는 만큼 오버클럭 과정에서의 쓰로틀링도 잘 살펴봐야 하며 쿨링 부족으로 인한 쓰로틀링 역시 확인해야 한다. 


오버클럭에 의한 클럭 향상은 발열과 전력 증가로 이어지고 쿨링 솔루션이나 메인보드 전원부 VRM이 감당하는 한계를 넘어서면 쓰로틀링이 발생한다. 일반적인 상황에서도 부하가 지속적으로 발생할 때 쿨러나 메인보드 전원부 VRM 등이 견디지 못하면 쓰로틀링을 통해 CPU를 보호한다.


10세대 코어 프로세서의 발열이나 소비전력, 온도 등으로 인한 쓰로틀링은 인텔 익스트림 튜닝 유틸리티 (intel XTU)의 터보 부스트 파워 Max나 코어 IccMax, 캐쉬 IccMax 등의 설정 값을 조정하거나 메인보드 바이오스(MSI MPG Z490 GAMING EDGE WiFi)는 CPU 전력 설정 메뉴로 이동해 전력 제한 부분을 최대값(Power Limit)으로 설정하면 된다. 이와 같이 윈도우용 소프트웨어나 메인보드의 바이오스 전력 제한 해제를 설정했다면 지속적인 부하를 주어 안정성을 테스트하는 스트레스 테스트 소프트웨어를 이용해 쓰로틀링을 확인해 보다 안정적인 오버클럭을 시도할 수 있다.



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10코어 10세대 코어 프로세서 오버클럭, 3열 이상 일체형 수냉 쿨링 솔루션 필요


인텔 10세대 코어 프로세서는 10코어와 증가한 클럭으로 인한 발열을 안정적으로 제어해줄 쿨링 솔루션의 역할이 9세대 코어 프로세서보다 더욱 중요해졌다. 공정의 변화가 없는 상황에서 물리 코어가 2개 늘어나고 클럭이 증가하는 만큼 일반적인 상황에서도 2열 이상의 수냉 쿨러가 필요해 보이며 안정적인 클럭 유지와 오버클럭(OC)를 고려한다면 3열 이상의 일체형 수냉 쿨러가 필요하다.


9세대 코어 프로세서에서부터는 고성능 공랭 쿨링 솔루션이 8코어 CPU 이상을 감당이 어려워지기 시작했고 2열 이상의 일체형 수냉 쿨링 솔루션을 이용한 냉각이 필요해졌다. 10세대 코어 프로세서는 10코어와 오버클럭을 고려한다면 3열 이상의 일체형 수냉 쿨러가 요구된다. 더 나아가 커스텀 수냉 쿨링 솔루션을 이용한다면 보다 안정적인 쿨링 환경을 만들 수도 있다.



쉬운 오버클럭을 돕는 인텔 익스트림 튜닝 유틸리티와 퍼포먼스 맥시마이져


오버클럭은 CPU 배수와 전압 조정 등 수동으로 진행하는 오버클럭이 잘 알려졌으나 메인보드 바이오스(BIOS)와 오버클럭에 대한 지식 등이 필요하다. 이는 누구나 쉽게 오버클럭을 진행하는 것이 쉽지는 않다는 것을 의미한다. 이에 인텔은 오버클럭을 보다 손쉽게 진행할 수 있도록 하는 것들을 마련하고 있으며 그 프로그램은 인텔 퍼포먼스 맥시마이저(Intel Performance Maximaixer, IPM)와 인텔 익스트림 튜닝 유틸리티(Intel Extreme Tuning Utility, intel XTU)가 있다.


인텔 익스트림 튜닝 유틸리티(Intel XTU)는 윈도우에서 오버클럭과 안정화 테스트까지 제공하는 종합 소프트웨어이며 인텔 퍼포먼스 맥시마이저(IPM)은 9세대 코어 프로세서 중 K/ KF 시리즈와 코어 X 시리즈의 쉬운 오버클럭을 돕는 자동 오버클럭 소프트웨어다. 인텔 익스트림 튜닝 유틸리티가 오버클럭에 대한 지식이 있어야 접근이 가능한 반면 인텔 퍼포먼스 맥시마이저는 프로그램 설치만으로 오버클럭이 가능해 누구나 쉽게 오버클럭이 가능하다.



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인텔 익스트림 튜닝 유틸리티(Intel Extreme Tuning Utility)는 코어와 캐쉬, 베이스 클럭(BCLK), CPU 전압, CPU 배수 등 바이오스 설정에 들어가서 설정할 수 있는 다수의 옵션을 제공한다. 이를 이용하면 사용자는 바이오스(BIOS) 진입 없이 윈도우 상에서 손쉽게 오버클럭(OC)이 가능하다. 스트레스 테스트(Stress Test)와 벤치마킹(Benchmarking)을 내장해 오버클럭을 적용했을 때 안정성과 성능 향상을 바로 확인해볼 수 있다.


하지만 인텔 XTU 역시 처음 오버클럭을 접하는 사용자에게는 바이오스에 진입하는 번거로움을 줄여줄 수 있지만 어디까지나 사용자가 수동으로 직접 오버클럭을 적용해야 하는 불편함이 있다. 바이오스를 이용할 것인가, 아니면 윈도우 상에서 조금 더 편리하게 오버클럭을 진행할 것인가에 대한 차이만 있을 뿐이다.



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10세대 코어 프로세서를 위한 인텔 퍼포먼스 맥시마이저(IPM)는 아직


인텔 XTU는 바이오스 진입 없이 윈도우 상에서 쉽게 CPU 오버클럭을 지원하는 장점이 있지만 이 역시 처음 오버클럭을 이용하려는 사용자가 접근하기는 쉽지는 않다. 이에 인텔은 컴퓨텍스 2019(Computex 2019)에서 9세대 코어 프로세서와 함께 CPU 오버클럭 소프트웨어를 소개했다. 


인텔 퍼포먼스 맥시마이저(Intel Performance Maximaixer)가 그것으로 인텔 코어 i5(Core i5)부터 코어 i7(Core i7), 코어 i9(Core i9) 9000 시리즈 프로세서와 하이엔드 데스크탑(HEDT) 코어 X 시리즈 중 배수락이 해제된 K 시리즈와 내장 그래픽이 제거된 KF 시리즈 등 일부 CPU 모델에 한정해 지원한다. 여기에 Z390 칩셋 기반 메인보드에서만 이용 가능하며 K/ KF 시리즈 프로세서를 지원하는 사용자는 오버클럭을 위해 Z390 칩셋 메인보드를 선택하는 만큼 IPM과 좋은 조합이 된다. 인텔 10세대 코어 프로세서를 지원하는 인텔 퍼포먼스 맥시마이저는 공개되지 않아 차후 등장하면 이용할 수 있을 것으로 예상된다.


또한 인텔 퍼포먼스 맥시마이저(IPM)는 설치 전 바이오스(BIOS) 설정을 기본값(Load Default Setup)을 권장하며 UEFI 바이오스, 16GB의 디스크 여유공간이 필요하다. 이는 IPM이 소프트웨어 설치 후 자동으로 오버클럭 테스트를 위한 프로그램이 동작하기 때문이며 16GB의 파티션을 할당하고 윈도우 10 1809 버전 이상에서 최적화된 성능을 제공한다.


인텔 퍼포먼스 맥시마이저(IPM)는 윈도우 상에서 설치를 통해 재부팅 후 자체 프로그램으로 몇차례의 오버클럭 안정성 테스트를 끝마친 후 윈도우에 다시 진입해 적용된 오버클럭 값을 이용할 수 있게 해준다. 테스트 시간과 윈도우 파티션 설정 등 넉넉하게 30분 정도를 기다리면 오버클럭 과정이 끝나 사용이 가능해진다.


한편 인텔 익스트림 튜닝 유틸리티와 인텔 퍼포먼스 맥시마이저는 누구나 쉬운 인텔 CPU 오버클럭, 인텔 퍼포먼스 맥시마이져 & 익스트림 튜닝 유틸리티 기사에서 보다 자세한 내용을 확인할 수 있다.



인텔 10세대 코어 프로세서, 안정적인 메인보드와 쿨링 솔루션 필요


인텔 10세대 코어 프로세서는 14nm 공정의 최적화 기반으로 최대 10코어 구성과 부스트 클럭 최대 5.3GHz 클럭을 달성하며 전반적인 성능 향상을 이루어냈다.


이 과정에서 9세대 코어 프로세서의 솔더링(STIM)에 더해 코어 두께 감소 및 히트스프레더 확장(Thin Die STIM)을 통해 이전보다 효율적인 발열 제어가 가능해졌다.


10개로 늘어난 코어로 인해 2열 이상의 일체형 수냉 쿨링 솔루션(AIO)과 안정적인 오버클럭(OC)을 위해서는 3열 이상의 일체형 수냉 쿨링 솔루션이 필요해졌고 안정적인 전원 공급 유지를 위한 파워서플라이(PSU)의 선택도 중요하다.



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인텔 10세대 코어 프로세서, 오버클럭을 위해 강화된 Z490메인보드와 쿨링 필요


또한 10세대 코어 프로세서의 안정적인 동작을 위해 메인보드의 전원부 VRM을 강화한 Z490 메인보드의 선택도 중요하다. 부하 상황이나 오버클럭 등을 고려한다면 안정적인 설계의 메인보드는 그만큼 유리하다. 10코어에 초점을 맞춰 메인보드의 전원부를 보강한 Z490 메인보드는 일반 상황과 오버클럭 환경에서 보다 적합하고 안정적으로 사용이 가능하다.


이러한 전반의 내용을 바탕으로 사용하는 PC 환경을 고려해 시스템을 구성한다면 일반적인 사용에서부터 효율적인 오버클럭 환경까지 두루 구축할 수 있을 것이다.

 

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