2019년 타이페이에서 개최된 국제 IT 기술 행사 컴퓨텍스(Computex) 2019에서 AMD가 전 세계 기술 애호가들을 열광시키는 발표를 했습니다. 바로 그동안 공개된 어떤 하드웨어보다도 한계를 넘어서겠다고 약속하는 신형 프로세서, 라이젠(Ryzen) 3000 시리즈입니다.
이번 발표가 특별히 주목받는 이유는 명확합니다. AMD는 오랫동안 프로세서 시장에서 2위 자리에 머물러 있었고, 막대한 노력에도 불구하고 인텔에 항상 뒤처져 있었기 때문입니다.
라이젠 3000 시리즈가 특별한 이유는 스펙만으로도 인텔을 앞설 수 있고, 경우에 따라서는 기존 벤치마크 기록마저 경신할 수 있다는 점입니다.
이 배경을 깊이 파고들면 금세 전문 용어와 기술적인 이야기에 파묻히게 됩니다. 이 글에서는 어려운 개념을 최대한 쉬운 말로 풀어 설명하고, 이 프로세서가 왜 중요한지 짚어보겠습니다.
핵심 용어 정리
하드웨어 관련 개념은 특정 용어로 설명하는 것이 가장 정확합니다. 이해하기 쉽고 기억하기 편하도록 핵심 용어를 정리해 보았습니다.
- 나노미터(nm): 10억분의 1미터로, 숫자로는 0.000000001미터입니다. 줄여서 'nm'으로 표기합니다.
- 트랜지스터: 칩 위에 있는 반도체 소자로, '켜짐(On)' 또는 '꺼짐(Off)' 상태로 작동합니다. 트랜지스터는 CPU 성능을 가늠하는 중요한 지표이며, 대체로 트랜지스터 수가 많을수록 CPU 효율이 높아집니다.
- CPU(중앙처리장치): 컴퓨터의 '두뇌' 역할을 하는 칩입니다. 메인보드에 장착되어 PC 내부의 대부분의 연산과 처리 과정을 담당합니다. '프로세서' 또는 '마이크로프로세서'라고도 불립니다.
- 메인보드: CPU가 두뇌라면 메인보드는 심혈관·내분비·근골격계에 해당합니다. 유리섬유와 구리로 만든 인쇄 회로 기판으로, 각 부품에 전원을 공급하고 CPU의 연산 결과를 정리하며, 여러 부품의 중앙 연결 통로 역할을 합니다.
- 코어: '멀티코어' 프로세서라는 말에서 자주 언급되는 단위로, CPU 내부에서 주어진 명령어에 따라 연산을 수행합니다. CPU는 싱글코어, 듀얼코어, 쿼드코어, 옥타코어 등으로 출시되며, 그 이상의 코어를 가진 제품은 대개 소비자용 범위를 넘어섭니다.
- 스레드: 프로세서가 실행하는 일련의 명령어를 의미합니다. 멀티스레드 처리란 CPU가 여러 스레드를 코어에 분배해 동시에 여러 작업을 수행하는 것을 말합니다.
- 클럭(사이클): CPU가 발생시키는 하나의 전기 펄스입니다.
- 클럭 속도: CPU가 초당 실행할 수 있는 클럭의 수입니다.
- 오버클러킹: CPU의 클럭 속도를 설계 한계 이상으로 끌어올리는 행위입니다. 클럭 속도가 빨라질수록 발열이 증가하며, 클럭 속도는 CPU와 소재가 견딜 수 있는 열 한계, 즉 영구적인 손상이 일어나기 전까지의 온도에 의해 제한됩니다.
- 캐시: 자주 필요한 데이터를 빠르게 꺼내 쓸 수 있도록 저장해 두는 고속 소용량 메모리입니다.
무어의 법칙에 대한 이야기
'무어의 법칙(Moore's Law)'은 과학적·법률적 의미의 법칙이 아니라, "단일 프로세서에 집적되는 트랜지스터 수가 매년 두 배씩 늘어난다"는 관찰입니다. 인텔 CEO이자 페어차일드 세미컨덕터 창립자였던 고든 무어(Gordon Moore)의 이름을 딴 것으로, 1965년 발표한 논문이 그 근거입니다. 무어의 법칙은 수십 년간 유효했지만, 최근에는 깨지기 시작했습니다.
트랜지스터 수가 두 배로 늘어날 수 있었던 이유는 트랜지스터가 작아지면서 필요한 전력도 크게 줄었기 때문입니다. 그러나 현재 공정 기술의 한계에 가까워질수록 매년 추가되는 트랜지스터 수의 증가폭도 둔화되고 있습니다. 라이젠 3000 시리즈는 2014년 이후 처음으로 트랜지스터가 크게 축소된 사례입니다.
트랜지스터는 보통 실리콘으로 만들어지지만, 7nm 이하에서는 다루기가 어려워집니다. 물리적 공간이 워낙 좁아져 전자가 물리적 장벽을 통과해 버리는 현상이 생기는데, 이를 '양자 터널링(quantum tunneling)'이라고 합니다. 다행히 실리콘 외의 다른 재료를 활용하면 더 작은 트랜지스터를 만들 수 있습니다. 제조업체와 컴퓨터 과학자들은 이 장벽을 돌파하기 위한 연구를 진행 중이며, 더 작은 트랜지스터를 대량 생산할 수 있는 신소재가 발견된다면 컴퓨터 하드웨어 역사상 큰 전환점이 될 것입니다.
AMD 라이젠 3000 시리즈 스펙
용어 정리를 마쳤으니 이제 라이젠 3000 시리즈가 얼마나 강력한지 살펴보겠습니다. 컴퓨텍스에서 AMD는 5개 모델을 공식 발표했습니다(이후 더 많은 모델이 유출되기도 했습니다).
- 라이젠 9 3900X: 12코어 24스레드, 기본 클럭 3.8GHz / 부스트 클럭 4.6GHz, 시작 가격 $499
- 라이젠 7 3800X: 8코어 16스레드, 기본 클럭 3.9GHz / 부스트 클럭 4.5GHz, 시작 가격 $399
- 라이젠 7 3700X: 8코어 16스레드, 기본 클럭 3.6GHz / 부스트 클럭 4.4GHz, 시작 가격 $329
- 라이젠 5 3600X: 6코어 12스레드, 기본 클럭 3.8GHz / 부스트 클럭 4.4GHz, 시작 가격 $249
- 라이젠 5 3600: 6코어 12스레드, 기본 클럭 3.6GHz / 부스트 클럭 4.2GHz, 시작 가격 $199
새 프로세서와 함께 AMD는 PCIe 4.0을 지원하는 X570 칩셋도 선보였습니다. 쉽게 설명하면 더 빠른 데이터 전송 속도를 활용할 수 있다는 뜻이며, 그래픽 카드, 네트워크 장치, 저장 장치의 성능이 크게 향상됩니다.
위 수치만 보면 인상적이지만, 사실 더 빠른 클럭 속도를 가진 프로세서도 이미 존재합니다. 그렇다면 라이젠 3000 시리즈가 이토록 화제가 된 이유는 무엇일까요? 답은 칩 표면 아래에 숨어 있습니다.
AMD에 따르면 이번 프로세서의 기반인 Zen 2 아키텍처는 기존 Zen+ 대비 클럭당 명령어 처리량(IPC)이 15% 더 높습니다. 그 비결은 Zen 2 아키텍처의 설계 방식에 있습니다.
작동 원리를 간단히 살펴보겠습니다. 칩셋 내부에는 cIOD(client IO die, 입출력 전담 다이)와 CCD(Core Complex Die, 코어 복합체 다이) 같은 여러 구성 요소가 함께 작동하며, cIOD는 하나 또는 두 개의 CCD와 연결됩니다.
이렇게 작업을 여러 구성 요소로 분산하면 지연 시간(latency)이 발생할 가능성이 있습니다. 물론 이 지연은 나노초 단위로 측정되기 때문에 사용자가 체감할 수준은 아니지만, 최대 속도를 달성하는 데 잠재적인 병목이 될 수 있습니다. 그러나 AMD에 따르면 이는 걱정할 필요가 없는 부분입니다.
또한 AMD는 L3 캐시 용량을 두 배로 확대했습니다. 캐시는 프로세서가 필요한 정보를 더 빠르게 불러오게 해주는 역할을 하는데, 새 프로세서는 여러 캐시를 활용해 메모리를 분산 관리함으로써 데이터 중복을 없앴고, 그 결과 프로세스 지연을 무시할 수 있을 정도의 성능 향상을 이루어냈습니다.
이 모든 것이 중요한 이유, 그리고 흥미로운 이유
기술적인 내용을 살펴봤으니, 이 글을 읽는 본래 목적을 짚어볼 차례입니다. 대체 무엇이 그렇게 흥미로운 걸까요?
첫 번째 이유는 경쟁입니다. 인텔은 고성능 프로세서 시장을 오랫동안 사실상 독점해 왔습니다. AMD가 나쁜 선택지는 아니었지만, 최고 성능을 원하는 사용자들은 인텔이 책정한 가격을 그대로 지불해야 했습니다. AMD가 인텔과 어깨를 나란히 하고, 나아가 앞설 가능성까지 보이면서 시장에 경쟁이 생기고, 결과적으로 가격 인하도 기대할 수 있게 되었습니다.
두 번째 이유는 새로운 제조 공정이 컴퓨팅 분야의 혁신을 촉진한다는 점입니다. 양자 컴퓨팅 등 새로운 기술에 대한 논의가 수년간 계속된 데에는 이유가 있습니다. 기존 방식의 한계가 곧 도래한다는 것을 누구나 알고 있었기 때문입니다. 7나노미터 트랜지스터 역시 나름의 난제를 안고 있지만, 이를 소비자용 제품에 적용했다는 사실 자체가 업계가 컴퓨터 기술의 다음 단계로 올바른 길을 걷고 있다는 좋은 신호입니다.
세 번째 이유, 그리고 게이머에게 가장 중요한 이유는 합리적인 가격대에서 더 나은 그래픽과 더 높은 프레임(FPS)을 기대할 수 있다는 점입니다. 최고 사양의 게이밍 PC가 늘 저렴한 것은 아니고, 최신 시스템을 유지하는 것 역시 결코 값싼 취미가 아닙니다. 하지만 더 좋은 프로세서는 전력 소비를 줄여주고, 이는 파워 서플라이에 들이는 예산을 아껴준다는 의미이기도 합니다.
사람들은 새 게임과 멋진 조립 PC에 열광하지만, 그 화려함 뒤에는 컴퓨팅의 심장부, 즉 모든 것을 가능하게 하는 프로세서, 메인보드, 그리고 각종 부품이 있습니다. 그리고 그 부품들이 이렇게 큰 발전을 이루었다면, 그것이야말로 진짜 흥분할 이유일 것입니다.