차세대 콘솔 게임기 경쟁을 앞두고 소니(Sony)는 3월 19일 새벽 1시(한국 시간) 플레이스테이션 5(PlayStation 5, PS5), 마이크로소프트(Microsoft, MS)는 이보다 앞선 3월 16일(현지 시간) Xbox Series X(엑스박스 시리즈 엑스)에 대한 스펙과 기술 지원을 각각 발표했다.

소니와 MS 모두 GDC 2020을 통해 차세대 콘솔 PS5와 Xbox Series X의 자세한 정보들이 공개될 것으로 알려졌으나 전 세계로 확산 중인 코로나19(COVID-19)로 인해 양사 모두 온라인을 통해 정보를 공개했다.

소니의 PS5와 MS Xbox Series X는 모두 바로 전 세대인 PS4 시리즈와 Xbox One S/ Xbox One X와 같이 AMD CPU와 GPU를 통합한 커스텀 설계된 SoC를 탑재한다. 

CPU는 젠2(Zen 2) 아키텍처 기반이며 GPU는 RDNA 2 아키텍처 기반으로 커스텀 설계한 SoC(System-On-Chip), 저장장치를 기존 HDD에서 고성능을 구현 가능한 NVMe SSD, HDMI 2.1 탑재 등이 공통점이다. 커스텀 SoC는 7nm 공정으로 제조되며 양사가 지향하는 방향성에 차이가 있어 서로 다른 스펙을 제공하는 것으로 나타났다. 

기존 PS4 시리즈와 MS Xbox One 시리즈는 8코어 재규어(Jaguar) CPU와 GCN(Graphics Core Next) 아키텍처 기반 GPU를 통합한 커스텀 SoC가 사용되어 세대의 차이가 있다.

차세대 콘솔 게임기 ​하드웨어 스펙, PS5보다 MS Xbox Series X가 우세 

소니는 PS4 Pro와 PS4 등 PS4 시리즈, MS는 Xbox One S와 Xbox One X 등 Xbox One 시리즈에서 AMD의 x86 기반 CPU와 GPU를 통합한 커스텀 프로세서를 적용해왔으며 기존 제품과의 호환성 등을 고려해 이번에도 이를 유지하며 개선된 아키텍처를 통해 게임기 성능과 지원이 향상된다.

소니 PS5, AMD 커스텀 SoC

PS5와 MS Xbox Series X는 x86 CPU인 AMD 젠2 아키텍처 기반의 8코어 16스레드(8C/ 16T)로 코어와 스레드 수는 차이가 없다. 하지만 PS5가 3.5GHz(with SMT)로 동작하고 가변 주파수를 이용하는데 반해 Xbox Series X는 3.8GHz(3.6GHz with SMT)로 동작해 CPU 성능은 Xbox Series X가 유리하다.

GPU는 RDNA 2 아키텍처 기반으로 하는 것은 소니 PS5와 MS Xbox Series X가 공통적이지만 스트림 프로세서(Stream Processor, SP)와 동작 클럭에 차이가 있다. PS5는 36CUs(2304SP)와 2.23GHz 가변 클럭으로 동작하고 지속적인 부스트가 가능하며 부동 소수점 연산(FP32) 성능은 10.28TFLOPS다. 적은 스트림 프로세서 대신 가변 클럭을 높여 성능을 보완하며 CPU와는 AMD 스마트시프트 기술로 연결되어 최적화된 성능을 제공할 수 있도록 해준다.

MS Xbox Series X, AMD 커스텀 SoC

MS Xbox Series X는 PS5의 36CUs(2304SP)보다 많은 52CUs(3328SP)의 스트림 프로세서를 제공한다. 동작 클럭은 1.825GHz 고정으로 PS5의 2.23GHz 가변 클럭보다는 낮지만 연산 성능에 영향을 주는 스트림 프로세서가 44% 가량 더 많기 때문에 실질적인 연산 성능도 12.16TFLOPS로 최대 10.28TFLOPS보다 유리하다. 

Xbox Seires X는 4K 60fps에서 더 나아가 120fps를 목표로 콘솔을 개발 중인 것으로 알려진 만큼 기존의 PS4 Pro와 Xbox One X의 구도와 같이 Xbox Series X가 콘솔 게임기 성능에서 우위를 보일 것으로 예상된다. 스펙상 차이가 극명하게 대비되며 데스크탑의 지포스 RTX 2080 vs 지포스 RTX 2060 SUPER의 대결로 예상하기도 했다.

다만 AMD의 PC용 라이젠 프로세서에서 부스트 클럭을 위해 충분한 쿨링 솔루션이 필요하고 부스트 클럭 이슈 등이 발생한 바 있어 이를 얼마나 잘 조율 가능한지가 관건이다. 만약 CPU와 GPU 모두 충분한 쿨링이 뒷받침되지 않거나 가변 주파수를 제대로 유지하지 못한다면 제시한 10TFLOPS 대의 연산 성능보다 낮을 수밖에 없다. 물론 PS5는 기존 PS4와 PS4 Pro처럼 PS5 Pro와 같은 제품이 등장해 PS5의 낮은 성능을 보완할 가능성도 남아있고 출시도 올해 하반기로 예상되는 만큼 성능 격차는 줄어들 가능성도 있어 보인다.

전작 대비 2배 용량의 16GB GDDR6 메모리 탑재 

PS5와 Xbox Series X는 시스템 메모리도 전작이 256bit 8GB GDDR5를 탑재한데 양사 모두 2배 용량인 16GB의 GDDR6 메모리를 탑재한다. 대신 메모리 활용은 약간 차이를 보인다.

전체 용량은 Xbox Series X와 PS5가 같으나 Xbox Series X가 10GB(560GB/s)와 6GB(336GB/s)로 나뉘어 비대칭적이 모습으로 최대 대역폭이 서로 다르게 동작한다. 이에 반해 PS5는 16GB로 동작하고 최대 대역폭은 448GB/s로 Xbox Series X의 중간 정도에 위치하는 대역폭을 제공한다.

​RDNA2 아키텍처, 하드웨어로 가속하는 레이 트레이싱 

PS5와 Xbox Series X는 RDNA 2 아키텍처를 도입하면서 지오메트리 엔진에 AMD 프리미티브 셰이더와 레이 트레이싱, 오디오에서 글로벌 일루미네이션, 그림자, 반사 등의 실시간 레이 트레이싱 지원이 가능해졌다. 레이 트레이싱은 실시간으로 빛과 소리의 특성을 시뮬레이션해 보다 사실적인 게임 환경을 만들어주며 물체의 반사와 그림자에 따른 변화, 빛이나 물 속의 반사 등 기존 게임 그래픽을 한층 향상해준다.

AMD 커스텀 SoC에서는 Intersection Engine을 적용해 엔비디아(NVIDIA)가 데스크탑용 그래픽카드에서 적용한 하드웨어 레이 트레이싱(Ray Tracing) 기술을 하드웨어적으로 가속할 수 있게 됐다.

RDNA2 GPU에서 지원하는 가변 쉐이딩(Variable Rate Shading, VRS)도 이용 가능해진다. 화면에 보여지는 부분과 불필요한 부분을 구분하고 GPU가 화면의 불필요한 특정 영역 내의 쉐이딩 작업을 줄여 쉐이더 작업의 효율을 높여 성능을 개선한다. 이를 통해 그래픽 품질 저하는 줄이면서도 GPU의 성능을 향상하고 고해상도에서 더 높은 프레임을 확보 가능해진다.

이와 함께 Xbox Series X는 게임을 위한 머신 러닝(Machine Learning) 기술을 적용한 DirectX의  DirectML도 지원한다. 16bit 부동소수점 연산 성능 24TFLOPs 이상과 64bit 정수 연산 성능이 97TOPS(Trillion Operations per Second)를 제공해 NPC를 더욱 똑똑하게 만들고 보다 현실과 같은 애니메이션, 비주얼 효과를 크게 개선해준다. PS5는 이에 대한 언급은 없었으나 CPU와 GPU 아키텍처가 동일한 만큼 이론상으로는 구현이 가능하다.

5.5GB/s(Raw) PS5 vs 2.4GB/s(Raw) Xbox Series X, 저장장치 속도 유리한 PS5 

차세대 콘솔 게임기 PS5와 Xbox Series X에서 눈여겨볼 큰 변화 중 하나는 스토리지 기술이다. PS5와 MS Xbox Series X 이전에는 대용량을 제공하지만 느린 하드디스크(HDD)를 사용해 왔으나 차세대 콘솔은 PCIe NVMe SSD를 탑재해 빠른 부팅부터 게임 로딩 시간 단축 등 SSD 탑재를 통해 다양한 성능상의 장점을 얻을 수 있게 된다.

PS5는 50-100MB/s 속도의 500GB HDD 또는 1TB/ 2TB HDD에서 5.5GB/s(Raw)와 8-9GB/s(Compressed) 속도의 825GB NVMe SSD, Xbox Series X는 2.4GB/s(Raw)와 4.8GB/s(Compressed) 속도의 1TB NVMe SSD로 용량은 PS5가 조금 작지만 속도면에서는 2배 가량 빠른 것으로 나타나 PS5가 부팅이나 게임 로딩 시간 등에서 체감 성능이 유리할 것으로 예상된다.

PS5는 12채널 인터페이스와 PCIe 4.0 기반의 컨트롤러, 자체 RAM 등을 탑재해 향상한다. 외부 확장은 PS5는 소니 인증 NVMe SSD와 USB HDD/ SSD, Xbox Series X는 1TB Expansion Card와  USB HDD/ SSD를 지원해 양사 모두 빠른 속도의 저장장치 및 부족한 용량을 보완할 수 있다.

광학 디스크는 PS4 시리즈가 블루레이(Blu-Ray)만 지원해 Xbox One S/ X 시리즈의 4K UHD 블루레이 지원과 차이가 있었지만 PS5는 Xbox Series X와 같이 4K UHD 블루레이 드라이브를 탑재해 멀티미디어용으로 다양한 활용이 가능해질 예정이다. 

​AMD x86 CPU와 RDNA 2 GPU 탑재로 하위 호환성 확보 

PS5와 Xbox Serie X는 공통적으로 x86 계열의 CPU와 RDNA 2 아키텍처의 GPU를 사용하고 있기 때문에 기존의 PS4 시리즈나 Xbox One S/ X와 같이 하위 호환성면에서 유리하다. PS3 시리즈는 PS4 시리즈로 넘어오면서 프로세서 등 전반적인 구조가 변경되면서 하위 호환이 어려웠지만 PS5와 Xbox Series X는 이전과 같이 x86 아키텍처 기반 AMD CPU와 GPU를 통합한 만큼 이전 세대와의 호환성을 기대할 수 있다. 

소니 PS5의 하위 호환성

PS5는 AMD 젠 2 CPU와 RDNA 2 GPU 아키텍처를 기반으로 PS5 네이티브 모드와 PS4 Pro를 위한 프로 레거시 모드, PS4를 위한 PS4 레거시 모드를 지원하며 PS4 게임들을 플레이 가능하다. PS5는 스펙 향상을 통해 PS4용 대부분의 타이틀을 부드럽게 동작이 가능해진다. Xbox Series X도 향상된 스펙을 통해 기존 출시한 대부분의 게임과 호환이 가능하며 일부 Xbox와 Xbox 360 게임 지원이 가능하다.

독점작 역시 호환성과 함께 콘솔 게임기 시장에서 중요한데 소니는 PS4 시리즈에서 갓 오브 워, 호라이즌 제로 던 등과 같은 대작 게임을 독점작으로 활용해 콘솔 시장을 이끌어왔고 MS 엑스박스 시리즈는 소니 PS 시리즈에 없는 포르자 호라이즌 레이싱 및 헤일로와 기어즈 시리즈를 출시해왔다. 하지만 MS는 PC에서도 콘솔 게임을 이용할 수 있도록 하고 있어 사실상 독점작이 많지 않은 편이다. 그에 반해 소니는 풍부한 게임 자원을 갖추고 있어 콘솔 게임기 시장에서 유리한 위치를 점하고 있다. 이번 차세대 콘솔 게임기 역시 하드웨어 스펙은 Xbox Series X가 크게 유리한 것은 사실이지만 다양한 인기 게임을 독점작으로 갖추고 있는 소니 PS5와의 경쟁에서 얼마나 다양한 게임으로 승부하느냐가 PS4 시리즈와 Xbox One 시리즈의 경쟁 구도를 이어받을지 그렇지 않을지를 결정할 것으로 예상된다.

PS5는 오디오 지원에서도 템페스트 3D 오디오 기술로 불리는 3D 오디오를 재현해 게임에서 보다 향상된 오디오를 제공할 계획이다. Xbox Series X는 돌비 애트모스(Dolby Atmos)와 DTS:X, 윈도우 소닉(Windows Sonic) 등을 지원해 게임에서의 향상된 오디오 품질 및 성능을 이용할 수 있다. 서라운드 사운드(6채널), 헤드폰을 통해 구현하는 가상 서라운드 사운드 등을 구현 가능해 게임 오디오도 향상될 예정이다.

이 외에도 Xbox Series X는 HDMI 2.1을 지원한다. HDMI 2.1은 120Hz 화면 주사율과 가변 리프레시 레이트(VRR, Variable Refresh Rate)를 통해 티어링(Tearing)을 줄이고 부드러운 화면과 레이턴시 감소를 제공하며 모니터 및 TV 등을 통해 8K 디스플레이를 구현할 수 있도록 해준다. PS5 역시 HDMI 2.1을 지원할 것으로 알려졌으며 해당 기술은 차세대 데스크탑용 그래픽카드에서 표준으로 적용될 것으로 예상된다.