지난해 출시된 인텔 12세대 코어 CPU 엘더 레이크는 메인스트림 데스크탑 CPU 최초로 모바일의 빅-리틀 아키텍처를 적용해 효율을 높인 것이 특징이다. E-코어를 더해 멀티 태스킹 성능을 대폭 강화한데 그치지 않고, DDR5와 PCIe 5.0, USB 3.2 Gen2x2, 와이파이 6E 등 플랫폼 단에서도 대대적인 업그레이드를 이뤄냈다.
그리고 1년 후, 인텔은 빅-리틀 아키텍처의 계보를 잇는 13세대 코어 CPU 랩터 레이크를 출시하기에 이른다. 기본적인 아키텍처와 플랫폼 관련 내용은 9월 말 진행된 '인텔 이노베이션' 행사를 통해 발표된 만큼, 이번 기사에서는 플랫폼에 대해서는 중요 내용을 간단히 정리하고, 바로 성능을 알아보도록 하겠다.
랩터 레이크 성능 개선의 핵심, 캐시 메모리 확대와 전성비 개선
인텔은 빅-리틀 아키텍처를 발표하며 스카이레이크까지의 틱톡 전력을 다시 들고 왔다. 정확하게는 아키텍처-공정의 순차적 변화를 뜻하던 기존 틱톡 전력과 달리 P-코어와 E-코어 아키텍처를 번갈아 개선하는 전력으로, 이번 랩터 레이크는 그중 P-코어 아키텍처 개선에 초점이 맞춰진 세대다.
12세대 코어 CPU 엘더 레이크 P-코어의 골든 코브 아키텍처의 뒤를 잇는 13세대 코어 CPU 랩터 레이크의 P-코어는 랩터 코브 아키텍처가 적용되었다. 핵심은 3세대 인텔 슈퍼핀(SuperFin) 트랜지스터와 고속 패스, 새로운 동적 프리패처 알고리즘 L2P가 적용된 L2 캐시 확대에 있다. L2 캐시 용량은 엘더 레이크에서 P-코어의 경우 코어당 1.25MB에서 2MB로, E-코어 클러스터당 L2 캐시는 2MB서 4MB로 두 배 늘어났다.
덕분에 전성비도 대폭 향상시켰는데, 12세대와 비교시 동일한 클럭(5.2GHz) 달성시 필요한 전압은 50mV 이상 낮아졌고, 동일한 전력에서는 200MHz 이상 빠른 속도로 동작한다. 덕분에 코어 i9-12900K와 동일한 수준의 성능을 발휘하는데 필요한 전력은 1/4 수준으로 낮아졌다.
랩터 레이크의 전력 효율 확인을 위해 간단한 테스트를 시행했다. 코어 i9-12900KF와 코어 i9-13900KF를 P-코어만 활성화한 상태에서 CPU 클럭을 4.5GHz로, 메모리 클럭을 DDR5 4800MHz로 고정한 상태로 시네벤치 R23 멀티 코어 안정성 테스트를 구동했다.
이때 두 CPU는 동일한 성능을 내주었으며, 전체 시스템 전력은 코어 i9-13900KF가 코어 i9-12900KF보다 약 60W, 온도는 11℃ 낮은 것으로 측정되어, 랩터 레이크의 '랩터 코브' 전력 효율이 상당 수준 개선된 것을 확인할 수 있었다.
또한 머신 러닝 기술을 바탕으로 쓰레드디렉터의 작업 분류 업데이트, 사용자 지정 백그라운드 작업과 백그라운드 서비스 관리 최적화도 업데이트 되어 보다 효율적인 작업 관리가 가능해졌다.
한편, 랩터 레이크를 위해 향상된 스케쥴러는 윈도우 11 22H2가 필요하며, 모바일 버전의 경우 새로운 코어 파킹 기술이 더해진 다이나믹 튜닝 기술이 도입되었다. 모바일 버전에 대한 구체적인 내용은 아직 공개되지 않았는데, 역시 전력 효율 개선을 위한 기술로 예상된다.
덕분에 랩터 레이크의 싱글 스레드 성능은 15%, 멀티 스레드 성능은 41% 이상 빨라졌으며, 게임 성능은 최대 24%, 컨텐츠 창작 성능 34% 향상되었다.
한편, 인텔은 랩터 레이크 출시를 앞두고 관리 툴인 XTU(Extreme Tuning Utility)도 업데이트했다. 처음부터 전문가 모드만 제공하던 것과 달리, 초보자를 위해 오버클럭용 핵심 기능만 전면 배치한 컴팩트 뷰(Compact View)가 추가되었고, 전문가 모드에는 코어별 오버클럭을 보다 쉽게 할 수 있도록 UI를 개편했다.
기존에는 코어가 순차적으로 리스트업 되고, 우측으로 각 코어별 전압과 클럭등을 조정하는 방식이었지만, 바둑판 형식으로 배치하고 특정 코어를 클릭해 해당 코어의 오버클럭 설정을 조정하는 방식을 도입했다.
E-코어 지원이 확대됨에 따라, 리스트 형식으로는 의도치 않은 코어의 설정을 조정하는 실수를 방지하기 위한 UI 변경으로 판단된다.
한편, 12세대 코어 CPU 엘더 레이크와 13세대 코어 CPU 랩터 레이크의 핵심 내용을 정리했다. 어떤 차이가 있는지, 어떤 변화를 추구했는지 쉽게 확인할 수 있을 것이다.
업데이트된 플랫폼, 업데이트된 메인보드
인텔 13세대 랩터 레이크용 메인보드의 핵심이 되는 칩셋도 업그레이드 되었다. 칩셋에서 지원되는 PCIe Lane의 총 수 자체는 동일하지만, PCIe 4.0Lane이 8개 확장 되었고, 전체 USB 포트 갯수 역시 14개로 동일하지만, USB 3.2(20Gbps) 포트 지원이 1개 추가되었으며, 동시 출력 가능한 그래픽 포트도 3개에서 4개로 확대되었다.
여기에 더 많아진 코어와 높아진 클럭, DDR5 메모리 클럭 지원 등, 랩터 레이크에는 몇 가지 주목할 변화가 이뤄진 것을 확인할 수 있다. 이에 따라 랩터 레이크 대응을 위해 등장한 700 시리즈 칩셋 메인보드도 업그레이드 되었는데, 이번 기사에서는 테스트 배드로 쓰인 ASUS ROG STRIX Z790-E Gaming WIFI 모델을 간단히 살펴보았다.
본 메인보드에는 90A SPS(Smart Power Stage)인 ISL99390 기반의 19페이즈 전원부를 구성했고, 보조전원 커넥터도 8핀 방식으로 두 개가 마련되어 있다. 전체적으로 균형잡인 온도 분포를 위해, 발열 해소를 위한 방열판을 히트파이로 연결하고 있다. 고성능 PCIe 5.0 SSD를 위한 M.2 소켓에는 무려 히트파이프까지 더한 대형 방열판이 제공된 모습도 확인할 수 있다.
ASUS ROG STRIX Z790-E Gaming WIFI 메인보드에는 CPU 소켓에 인접한 PCIe 5.0 x4Lane M.2 소켓을 비롯해 무려 4개의 PCIe 4.0 x4Lane M.2 소켓이 제공되고, 확장슬롯은 CPU 소켓쪽부터 아래쪽으로 PCIe 5.0 x16슬롯과 PCIe 4.0 x16(x4Lane) 슬롯 두 개가 배치되어 있다.
참고로 랩터 레이크는 CPU 자체적으로 M.2 소켓을 위한 PCIe 5.0을 지원하지 않아, PCIe 5.0 x16 슬롯과 자원을 공유하는 방식으로 PCIe 5.0 x4Lane M.2 소켓을 구현했다. 이때문에 PCIe 5.0 M.2 소켓에 SSD를 장착할 경우 PCIe 5.0 x16슬롯은 x8Lane으로 동작한다는 점은 알아둘 필요가 있다.
한편, SATA 포트는 4개가 제공된다.
ASUS ROG STRIX Z790-E Gaming WIFI 메인보드는 DDR5 타입 메모리를 지원하도록 설계되었다. 랩터 레이크는 기본적으로 최대 DDR5 5600MHz를 지원하지만, 본 메인보드에서는 오버클럭을 통해 7200MHz까지 끌어올릴 수 있다. 물론 CPU 오버클럭과 같이 실제 메모리 오버클럭 한계는 여러 요건에 따라 달라진다는 점은 유념하자.
백패널을 보면 파란색의 USB 3.0 포트 4개와 Type-C 형을 포함한 붉은색의 USB 3.1포트 7개, 2.5Gbps 이더넷 포트 하단에 USB 3.2 Type-C 포트까지 모두 12개의 USB 포트를 제공한다. 백패널만으로도 USB 포트가 넘치지만, 케이스 전면 USB 포트 확장을 위한 헤더도 다수 제공한다.
추가로 CMOS(BIOS) 초기화 버튼과 간편한 바이오스 업데이트 기능인 '바이오스 플래시백' 동작용 버튼, ALC4080 코덱 기반 7.1 채널 HD 오디오 포트, 인텔 2.5Gbps 포트 및 와이파이 6E와 블루투스 5.2를 지원하는 인텔 와이파이 6E AX210 모듈용 안테나 연결부가 돌출된 모습도 확인할 수 있다
여기에 CPU 내장 그래픽의 8K 60Hz 출력을 지원하는 DisplayPort와 4K 60Hz 지원 HDMI 도 빠트리지 않았다.
높은 클럭과 더한 코어로 약 50% 성능 UP
랩터 레이크로 어느정도의 성능 향상을 기대할 수 있을까?
최상위 모델인 코어 i9-13900KF와 전 세대 동급 모델인 코어 i9-12900KF의 성능을 비교했다. 시스템 메모리와 메인보드는 각 CPU의 공식 스펙에 맞춰 세팅했고, 그 외에는 동일한 그래픽 카드와 PSU, 쿨러를 이용해 가급적 동일한 환경에서 테스트했다.
앞서 P-코어 클럭과 시스템 메모리 클럭을 동일하게 세팅한 후 테스트해 랩터 레이크의 전성비가 큰 폭으로 향상된 것을 확인했다. 실제 판매 제품으로서의 기본 세팅으로 발열과 전력에 어느정도의 차이가 있을지 E-코어까지 활성화한 상태에서 시네벤치 멀티 스레드 테스트로 재차 확인했다.
전체 시스템 전력 기준으로는 코어 i9-13900KF가 약 70W, 온도는 12℃ 높게 측정되었다. 이때 코어 i9-13900KF의 멀티 스레드 성능은 무려 43% 가까이 높은 것으로 확인되었으며, 싱글 스레드 테스트 성능도 약 10% 높게 나타났다.
앞서 동일 클럭에서의 결과와 비교해보면, 인텔은 랩터 레이크의 개선된 전력 효율을 성능으로 치환해 제품을 설계한 것으로 결론 내릴 수 있는데, 이어서 다른 항목들의 테스트를 이어간다.
본격적인 테스트에 앞서, Sandra로 코어 i9-13900KF의 기본 성능을 점검했다. 연산 성능과 멀티미디어 처리 성능은 각각 36%와 44% 가량 업그레이드되었으며, 내부 코어간 효율도 상당 부분 향상되었다.
내부 코어간 대역폭은 최상의 경우 약 35GB/s, 최악의 경우라도 약 22GB/s 향상되었다. 비율로 따진다면 최상의 경우 32% 향상되었지만 최악의 경우는 그보다 향상폭이 거의 두 배에 달하는 약 62% 빨라졌다.
개선된 기본 성능과 메모리 지원으로 쾌적해진 PC 경험
웹 브라우징과 화상 채팅, 문서 작업 등 일상적인 PC 환경을 측정하는 PCMark10의 세부 테스트는 DCC를 제외하면 멀티 코어 활용도가 높지 않지만, 부스트 클럭이 최대 600MHz까지 높아진 영향으로 전반적인 테스트에서 성능 향상이 관측되었다. 각 항목별 성능 향상폭 자체는 크지 않지만, 보다 쾌적한 PC 경험이 기대되는 결과다.
이는 웹 표준 기반 웹브라우징 성능을 측정하는 WebXPRT3/ 4 테스트 결과도 PCMark10과 비슷한 유형의 성능 패턴을 보여준다.
더 많아진 코어와 빠른 속도의 잠재력
PCMark10과 WebXPRT는 멀티 코어 활용성이 상대적으로 낮은 테스트이기에, E-코어및 클럭이 확대된 랩터 레이크 코어 i9-13900KF의 성능을 판단하기에는 충분치 못하다. 이번에는 멀티 코어/ 스레드 활용성이 높은 테스트를 더해 코어 i9-13900KF의 성능을 측정했다.
멀티 코어/ 스레드 활용성이 높은 테스트 항목들의 결과를 보면 블랜더는 대략 40% ~ 50%, 긱벤치는 약 36%, 레이 트레이싱 작업은 코로나 1.3이 약 52%, V-Ray 5에서는 약 45%, 압축 프로그램인 7-zip 테스트에는 약 50% 의 성능 향상을 보였다.
코어 i9-13900KF는 전반적으로 멀티 코어/ 스레드 활용성이 높은 S에서 상당한 성능 향상을 기대할 수 있는 결과다. 단순히 E-코어를 늘리는데 그치지 않고 클럭과 L2 캐시 향상 등, 크게 두드러지지는 않지만 최적화 튜닝의 효과가 이러한 성능 향상이란 결과로 나타난 것으로 보인다.
하이엔드 VGA에 어울리는 게임 성능
게임 성능 측정의 알파인 3DMark 테스트의 CPU 성능 결과들을 정리했다. 주로 테스트되는 파이어스트라이크와 타임 스파이 익스트림의 CPU 점수를 보면 코어 i9-13900KF가 약 30% 가량 높은 성능을 내준다.
타임스파이에서는 성능 향상폭이 그보다 낮아 약 6% 정도에 그쳤고, CPU 프로파일 테스트에서는 1스레드부터 16스레드까지는 타임스파이보다 높아 대략 15% 수준의 성능 향상을 보였다. 전체 스레드를 사용하는 테스트에서는 코어 i9-13900KF의 성능이 코어 i9-12900KF보다 대략 40% 높은 성능을 발휘한다.
실제 게임에서는 어느 정도의 성능을 내주는지 테스트했다.
CPU 위주의 성능을 측정한 3DMark 테스트 결과와 달리, 실제 게임 성능은 그래픽 카드 성능에 영향을 받는데다, 그래픽 세팅 등 여러 요인이 영향을 끼치는 만큼 극적인 성능 향상을 나타내지는 못했다.
이번 테스트는 Full HD 해상도에서 각 게임의 최고 등급 그래픽 프리셋보다 한 단계 낮은 프리셋을 적용한 상태로, 지포스 RTX 3080 FE 그래픽 카드로 테스트했다. 3DMark 테스트 결과에는 미치지 못하지만, 테스트 게임 6종 중 4종에서 코어 i9-13900KF에서 최대 30프레임의 성능 향상이 관측되었다.
근래 출시된 지포스 RTX 4090 같이 더 높은 성능의 그래픽 카드를 사용한다면 코어 i9-13900KF와 코어 i9-12900KF의 성능 차이는 더욱 커질 것으로 예상된다.
코어 i9-13900KF, 높아진 전력 효율 성능에 올인
코어 i9-13900KF로 살펴본 인텔 13세대 코어 CPU의 특징을 짧게 요약하자면, 높아진 전력 효율을 성능에 올인한 제품이다. 특히 이번 기사의 주인공인 코어 i9-13900KF는 성능의 극한을 추구해 멀티 코어/ 스레드 작업에서는 대략 50% 수준의 성능 향상을 관측할 수 있다.
전력 효율을 성능에 올인하는 과정에서 기본 클럭 상태로도 3열 수랭 쿨러가 발열을 아슬아슬하게 버티는 모습을 보일 정도로 온도가 높아졌다. 하위 모델이나 Non-K 모델 테스트가 이뤄지지 않아 단정하긴 어렵지만, 다른 제품들 역시 발열에 신중하게 대응할 필요가 있다.
그러나 발열에 대응할 수 있다면 골치 아픈 오버클럭없이도 최상의 성능을 제공한다. 가격도 MSRP 기준으로 12세대 코어 i9-13900KF와 동일하기 때문에, 하이엔드 CPU가 필요한 PC 이용자라면 매력을 느낄만한 모델이다.
단지, 모두가 아는 그 '환율' 이슈 때문에 짐작하기 어려운 시장 가격, 새로 등장할 Z790 보드 가격 역시 불안 요소 중 하나다. 다행이라면 인텔 600 시리즈 칩셋 메인보드와 호환이 보장되기에 현재 엘더 레이크 플랫폼 사용자라면 메인보드 가격 걱정은 덜 수 있다는 점을 들 수 있다.
멀티 스레드에서의 확실한 성능 이득, 여건에 따라 변동폭은 있지만 게임 성능 역시 업그레이드 되었으니, 11세대 이하 제품 사용자는 물론이고 일부 12세대 엘더 레이크 사용자에게도 13세대 코어 CPU 랩터 레이크는 매력을 어필할 수 있을 것이다.
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