틱톡 전략 세대, 인텔 샌디브릿지부터 스카이레이크까지 살펴보다

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권경욱 기자 7   2

인텔 틱톡 (Tick-Tock) 전략은  2년을 주기로 2006년부터 2016년까지 이어져왔으며 2017년 등장하는 프로세서부터는 2단계인 틱톡 전략 대신 공정 (Process)과 아키텍처 (Architecture), 최적화 (Optimization)인 3단계로 늘린 PAO (Process-Architecture-Optimization) 전략을 적용하기 시작했다.


 


틱톡 전략은 2007년 등장한 45nm 펜린 (Penryn),  2008년 등장한 네할렘 (Nehalem), 2010년 등장한 32nm 웨스트미어 (Westmere), 2011년 등장한 32nm 샌디브릿지 (Sandy Bridge), 2012년 등장한 22nm 아이비 브릿지 (Ivy Bridge), 2013년 등장한 22nm 하스웰 (Haswell), 2015년 등장한 14nm 브로드웰 (Broadwell)과 14nm 스카이레이크 (Skylake)로 이어졌다.

 



14nm+로 공정을 최적화한 카비레이크 (Kaby Lake)부터는 PAO (Process-Architecture-Optimization) 전략을 도입한 프로세서다. 인텔은 22nm 공정에서 3D 트랜지스터 기술을 도입하고 14nm 공정으로 넘어갔으며 14nm 공정 딜레이로 공정 전환도 점차 느려졌고 10nm 공정으로의 전환도 다시 연기 소식이 들려오고 있다.


인텔 프로세서의 성능 향상은 조금 더디게 진행되었고 그보다는 전력 효율이 개선되는 방향으로 프로세서가 개발되었지만 매년 등장하는 프로세서는 성능이 누적되면서 마냥 성능을 무시하기 어렵게 되었다.

 

 

아키텍처의 근간을 이룬 네할렘 마이크로 아키텍처, 스카이레이크까지 이어지다

 



블룸필드, 네할렘 아키텍처로 모듈화 디자인 시작


인텔이 스카이레이크까지 이어온 아키텍처는 2008년 등장한 네할렘 마이크로아키텍처를 기반으로 시작되었다. 모듈화된 디자인의 시작이었다고 볼 수 있는데 실질적인 실행 유닛을 포함한 코어부, 메모리 컨트롤러나 QPI 인터페이스, 캐쉬 등을 포함하는 언코어부로 나누는 것이 가장 큰 특징이다. 그동안 프로세서 - 노스브릿지 - 사우스브릿지 3칩 구조에서 프로세서 - 사우스브릿지 (PCH) 2칩으로 전환했다.


네할렘에서는 듀얼 코어부터 최대 8코어까지 등장하며 하이퍼스레딩 (Hyper-Threading) 기술과 터보부스트 (Turbo Boost)와 SSE4.2 명령어를 지원한다. 블룸필드 (Bloomfield)와 린필드 (Lynnfield), 클락데일 (Clarkdale) 프로세서가 등장하며 블룸필드는 트리플 채널 DDR3, 린필드는 듀얼 채널 DDR3, 클락데일은 듀얼 채널 DDR3을 지원하면서 내장 GPU (iGPU)를 통합했다. 다만 클락데일은 CPU 코어와 내장 GPU는 MCM 방식으로 서로 분리된 형태를 취했다. 이후 샌디브릿지로 넘어가면서 네이티브로 CPU와 내장 GPU가 통합된 형태로 진화한다. 제조 공정은 CPU는 32nm, 내장 GPU는 45nm 공정이 이용되었고 QPI 버스와 외부 DMI 버스로 연결되어 데이터를 교환한다.

 



샌디브릿지, CPU와 내장 그래픽을 네이티브로 통합


진정한 프로세서와 내장 그래픽 (iGPU)이 통합되는 인텔 프로세서는 2011년 공개한 샌디브릿지부터다. 새로운 분기 예측 유닛 (new Branch Prediction Unit)을 비롯하여 256bit 인스트럭션, QPI 버스는 링버스 구조, LLC 메카니즘으로 불리는 Last Level Cache 도입, System Agent가 추가됐다. AVX 명령어셋 지원으로 부동소수점 연산 성능 향상, 터보부스트 2.0 (Turbo Boost 2.0) 지원으로 자동으로 속도 향상을 통해 CPU와 내장 그래픽 성능을 향상한다.


아이비 브릿지는 제조 공정이 32nm에서 22nm 공정으로 전환되었고 아키텍처 변화는 크지 않았으나 3D 트랜지스터 기술이 도입되면서 성능 향상과 전력 효율 개선에 영향을 주었다. PCI-E 3.0 표준 지원과 IPC 당 사이클 인스트럭션 향상, SSE와 AVX 명령어를 향상했다.

 



하스웰 아키텍처, 메인보드 VRM이 CPU에 통합 (FIVR)


2013년 등장한 하스웰은 새로운 마이크로아키텍처를 적용했다. 기존에 메인보드에 내장한 VRM 모듈이 CPU 내부로 통합된 것이 특징으로 이를 FIVR (Fully Integrated Voltage Regulator)이라 부른다. 이를 통해 메인보드 전원부는 심플해지고 CPU 내부 전압은 더욱 정밀하게 컨트롤이 가능해 전력 공급 효율을 개선했다. 멀티스레드 어플리케이션을 위한 TSX Extension Instruction과 AVX를 향상한 AVX2를 지원한다.

 

브로드웰은 하스웰 리프레시와 스카이레이크 사이에 등장했고 하스웰 아키텍처의 공정 개선 버전이므로 아키텍처적인 변화는 크지 않다. 14nm 공정으로 제조되었으며 모바일 플랫폼으로 등장 예정이었기에 데스크탑으로는 코어 i7 5775C와 코어 i5 5675C 2종만이 등장했다.

 



스카이레이크, DDR4 시대를 열다


스카이레이크는 DDR4 시대를 연 프로세서다. 제조 공정은 브로드웰과 같은 14nm 공정을 이용하며 동작 클럭 향상으로 성능 개선, FIVR은 취소되어 전압 컨트롤은 메인보드로 회귀했다. 전력 효율을 개선하며 CPU 아키텍처 업그레이드와 디스플레이 메모리는 DDR3와 DDR4 메모리를 지원한다. 오버클럭은 기본적으로 K 시리즈의 배수를 이용한 지원이나 베이스 클럭 (BCLK) 125MHz 설정 지원으로 더 높은  오버클럭이 가능해졌다.

 



카비레이크, PAO (Process-Architecture-Optimization) 전략의 시작


카비레이크 프로세서는 스카이레이크까지 적용해온 틱톡 전략에서 공정 (Process)과 아키텍처 (Architecture), 최적화 (Optimization) PAO (Process-Architecture-Optimization) 전략을 시도한 프로세서다. 스카이레이크 리프레시 (Skyalke Refresh) 성격으로 14nm+ 공정을 이용해 전력 누수와 트랜지스터 면적, 전압과 전력 최적화가 이루어졌다. 동작 클럭도 향상되며 내장 그래픽 지원과 성능도 향상됐다.

 

 

내장 그래픽 성능과 지원을 업그레이드하는 인텔 프로세서

 



클락데일은 CPU 코어와 내장 GPU는 MCM 방식으로 분리된 형태, CPU 제조 공정이 32nm인데 반해 내장 GPU는 45nm 공정을 이용했다.


샌디브릿지부터는 네이티브 방식으로 통합되었으며 샌디브릿지는 12개 (12 EU)의 실행 유닛을 제공하는 HD Graphics 2000/ 3000, DX10.1 (DirectX 10.1)을 지원한다. 아이비 브릿지 내장 그래픽은 실행 유닛이 16개 (16EU)로 증가한 HD Graphics 2500/ 4000, DX10.1 지원에서 DX11 지원이 추가되면서 내장 그래픽 성능 개선, 퀵싱크 (QuickSync)와 최대 3대의 디스플레이를 지원한다.


하스웰 내장 그래픽은 20개 (20 EU)에서 최대 40개 (40 EU)의 실행 유닛과 eDRAM으로 불리는 L4 캐쉬를 탑재해 CPU와 GPU 성능을 동시에 향상했으며 DX11.1 지원 HD Graphics 4200/ 4600/ 아이리스 프로 그래픽스 (Iris Pro Graphics) 5200, eDRAM 제공의 아이리스 프로 (Iris Pro)와 아이리스 (Iris), 브로드웰은 DX11.2지원 최대 48개 (48 EU) 실행 유닛과 128MB eDRAM 통합 아이리스 프로와 아이리스 그래픽스, 아이리스 프로 그래픽스 (Iris Pro Graphics) 5500/ 6200을 제공한다.


스카이레이크 내장 그래픽은 기본적으로 24개 (24 EU) 실행 유닛을 제공하며 최대 72개 (72 EU)와 128Mb eDRAM을 제공하는 GT4e 버전을 제공한다. DX 12 버전을 지원하며 HD Graphics 530 (HD 530)이 적용됐다.


카비레이크 내장 그래픽은 스카이레이크와 같은 Gen 9세대, 4K 비디오 재생이 향상되어 H.265 Main 10 (HEVC 10bit)와 VP9 8/ 10bit 포맷 하드웨어 디코딩과 인코딩 지원으로 4K 재생시 소비전력을 줄여 배터리 시간을 향상했다. DX 12 지원 HD Graphics 630 (HD 630)이 통합된다.

 

 

 

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7 개의 댓글이 있습니다.
12 마린  
인텔 샌디브릿지부터 스카레이크까지 세대별 벤치마크 고생하셨습니다! 게임보다는 멀티코어 지원 렌더링이나 기타 프로그램에서 프로세서 성능 향상을 체감할 수 있을 것으로 보이고 4K는 그래픽카드 성능의 한계인지 차이가 거의 없네요.
5 오리진  
그동안 성능 향상이 조금은 아쉽네요. AMD 라이젠이 등장해 경쟁만 제대로 해준다면 상황이 달라지지 않을까 싶네요. 4K는 아무래도 더 높은 성능의 그래픽카드가 필요해 보이네요.
1 인더시즌  
좋은 정보 감사합니다 CPU 발전이 느리다는 평은 있지만 그래도 인텔이니 여기까지 왔다고 봅니다 AMD가 다시 빠르게 뒤쫓아 왔으면 좋겠지만 츄카에서 컴 살때보니 AMD는 아예 취급도 안해주는 모양이더군요
2 고냥이박하  
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2 고냥이박하  
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74 델타  
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2 고냥이박하  
네!
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