퀘이사존, AMD 라이젠 스레드리퍼 시리즈 CPU 특집 벤치마크

퀘이사존, AMD RYZEN THREADRIPPER 벤치마크

AMD가 드디어 일을 냈습니다. 바로 전례가 없던 하이엔드 데스크탑(HEDT) 프로세서, 스레드리퍼를 출시한 것인데요, 지난 3월, 경쟁사 인텔이 코어 개수는 늘리지 않고 되려 가격만 올리고 있을 때, AMD는 라이젠을 들고 왔습니다. 라이젠은 자사의 엑스카베이터 대비 40% 이상의 IPC 향상이라는 목표를 내세웠지만, 이를 초과한 52%의 성능 향상을 이루었으며, 인텔의 최신 프로세서인 카비레이크 프로세서와 대응할만한 수준까지 도달한 것입니다. 더구나 라이젠은 인텔보다 많은 코어를 탑재해 적게는 2코어, 많아 봐야 4코어 8스레드에 불과했던 인텔에 큰 한방을 먹였으며, 이로 인해 소비자들은 인텔 외에도 AMD 라이젠이라는 새로운 선택지가 생겨 큰 관심을 받았습니다. 하지만 AMD는 이것에 만족하지 못하였는지 코어 개수를 더 늘린 하이엔드 데스크탑(HEDT) 프로세서, 스레드리퍼를 전장에 출격시킵니다.

스레드리퍼 삼형제

AMD 라이젠 스레드리퍼는 현재 공식적으로는 세 종류가 존재합니다. 16C(코어) 32T(스레드)를 가지고 있는 1950X, 12C 24T를 가지고 있는 1920X, 그리고 8코어 16스레드를 가지고 있는 1900X 입니다. 오늘 진행할 벤치마크에서는 8월 10일 22시부로 엠바고가 헤제된 1950X 와 1920X 를 먼저 소개해드릴 예정입니다.

AMD 라이젠 스레드리퍼는 공통적으로 TR4라는 새로운 소켓방식을 사용합니다. 지금까지 AMD는 CPU 자체에 진이 접합되어있는 PGA(Pin Grid Array) 방식을 사용해왔지만, 4,094개의 접점을 가진 스레드리퍼 특성상 반대로 소켓에 핀이 구성되어 있는 LGA(Land Grid Array) 방식을 선택하였습니다. 게다가 프로세서의 다이와 이를 덮는 히트스프레더 사이를 금속으로 접합하는 솔더링 방식을 사용해 발열 억제에도 적지 않은 효과가 있을 것으로 보입니다.

인텔 스카이레이크-X 에 대응하는 스레드리퍼

AMD 라이젠 스레드리퍼는 HEDT 프로세서인 만큼 최근 출시한 인텔의 스카이레이크-X 와 대응하게 됩니다. 겉으로 보이는 물리적 사양만 보면 스레드리퍼가 갖는 이점이 더 많은데요, $999 USD 의 스레드리퍼 1950X는 인텔 코어 i9-7900X 와 가격은 같지만 60% 더 많은 코어를 가졌으며, 68% 더 많은 캐시 메모리와 36% 더 많은 PCIe 레인 수를 지니고 있습니다. 스레드리퍼 1920X 역시 인텔 코어 i9-7900X에 대응하지만 가격은 오히려 20% 더 저렴합니다. 하지만 20% 더 많은 코어와 60% 더 많은 캐시 메모리, 그리고 36% 더 많은 PCIe 레인을 탑재합니다.

아직 출시되지 않은 스레드리퍼 1900X는 같은 코어를 지닌 인텔 i7-7820X에 대응합니다. 하지만 5% 더 많은 캐시메모리와 무려 114%나 더 많은 PCIe 레인 수를 지님에도 불구하고 가격은 8%나 더 저렴합니다. 사실 HEDT 프로세서의 후발주자인 만큼 저 저렴한 가격에 더 좋은 사양을 제공하는 것은 어찌 보면 당연한 일일지도 모릅니다. 좋은 경쟁 요소가 되기 때문인데요, 이런 부분에서 AMD 라이젠 스레드리퍼는 상당한 매력을 가지고 있습니다.

제플린과 MCM으로 구성된 스레드리퍼

AMD 라이젠 스레드리퍼는 쉽게 설명하자면 기존의 라이젠 프로세서 다이 여러개를 하나의 그룹으로 묶어둔 것입니다. 하나의 라이젠 프로세서 다이를 제플린이라 하고 이걸 그룹으로 묶은 방식이 MCM 이고요. MCM은 멀티 칩 모듈(Multi Chip Module)의 약자로서 하나의 다이 안에 여러 개의 코어를 구성하는 네이티브 패키지와는 달리 하나의 기판 위에 여러개의 다이를 얹는 방식입니다. MCM은 네이티브 방식보다 설계가 간단하고 단가가 저렴하다는 장점이 있으나 레이턴시, 즉 지연 시간이 늘어나 병목현상이 발생할 수 있습니다. 하지만 AMD는 인피니티 패브릭을 통해 병목을 상당수 줄였습니다.

AMD 라이젠 스레드리퍼는 8코어 또는 6코어로 구성된 제플린을 4개의 MCM으로 구성하여 16코어 32스레드의 스레드리퍼 1950X, 12코어 24스레드의 스레드리퍼 1920X를 만들어 낸 것입니다. 사실 4개의 제플린을 MCM으로 구성했다면 서버용 프로세서인 에픽과 같은 32코어 64스레드가 맞겠지만, 사실 두 개의 제플린은 더미입니다. 물리적으로 4개의 제플린을 넣어놓고 왜 2개밖에 사용할 수 없는지는 다양한 의견이 등장하고 있지만, 아무래도 가장 큰 이유는 수율의 한계나 TDP 조정에 의한 것으로 보입니다. 심지어 스레드리퍼의 막내인 1900X는 하나의 제플린만 활성화되어 있을 것으로 예상됩니다.

스레드리퍼의 짝꿍, X399 칩세트

AMD 라이젠 스레드리퍼는 X399 칩셋을 사용합니다. PCIe 레인 수나 I/O 인터페이스 구성에 다소 소극적이었던 인텔 X299 익스프레서 칩세트와 비교한다면 상당히 푸짐해보이는 구성인데요, 최대 8개의 메모리를 통해 128GB 까지 용량 확장이 가능한 DDR4 쿼드 채널 메모리는 기본으로 지원되고 64개의 PCIe 레인은 멀티 GPU 구성(SLI, C.F.)이나 여러 개의 PCIe NVMe M.2 SSD를 사용하는 등 사용자의 용도에 따라 분배하여 사용할 수 있습니다. 하지만 NVMe SSD 레이드를 지원하지 않는다는 부분은 좀 아쉽습니다.

게임을 위한 모드

인텔의 터보 부스트 3.0은 일부 코어의 작동속도(클럭)을 높여 단일코어 성능을 조금이나마 더 끌어올리는 기능인데요, AMD도 이와 비슷한 기능을 제공합니다. 라이젠 마스터의 게임모드를 통해 4개의 코어를 4.2GHz 까지 오버클럭할 수 있고 메모리도 작동모드를 바꾸어 지연 시간을 낮출 수 있습니다. 아무래도 코어가 16개나 되는 HEDT 프로세서 특성상 적정 온도나 TDP를 맞추기 위해 클럭을 낮출 수 밖에 없는데요, 게임모드를 통해 부족할 수 있는 성능을 어느정도 보완할 수 있지 않을까 예상해봅니다.

혜자스러운 스레드리퍼

AMD 라이젠 스레드리퍼는 혜자스럽다는 수식어가 따라다닙니다. 혜자스럽다는 말의 의미는 가성비가 좋다, 양이 많다, 풍부하다. 대충 이런 식으로 이해하면 좋은데요, 바로 스레드리퍼의 패키지 때문입니다. 인텔의 경우를 보자면 작은 상자 안에 프로세서 본체와 스티커, 그리고 설명서가 모든 패키지 구성입니다. 하지만 AMD 라이젠 스레드리퍼는 조금 특별한데요, 고급스러워 보이는 검은색의 스티로폼 외장재 속에 다시 플라스틱 패키지가 들어있습니다. 이 패키지 뒷면에 빛을 쬐면 사우론의 눈을 보는듯한 느낌이 납니다. 그 안에는 스레드리퍼 프로세서를 포함한 일체형 수냉쿨러용 TR4 브라켓, 별나사 드라이버 등이 들어있습니다. 이정도는 되어야 $999 USD 짜리 프로세서를 산 보람이 느껴지겠네요.

벤치마크에 사용된 CPU 목록

AMD 라이젠 스레드리퍼 벤치마크를 통해 총 8개의 CPU가 동원되었습니다. MCM으로 구성된 스레드리퍼의 제플린 코어 라이젠7 1800X와 1600X, 스레드리퍼에 대응하는 인텔의 코어 X-시리즈 HEDT 프로세서 3종, 그리고 현재로서 가장 높은 게이밍 성능을 제공하는(그래봐야 최고프레임 5~10 높지만) 인텔 코어 i7-7700K가 그 주인공입니다.

퀘이사존 벤치마크 시스템 셋업 #1
CPU	메인보드	메모리
AMD 라이젠 스레드리퍼 1950X	ASUS ROG ZENITH EXTREME (UEFI Ver.: 9960)	G.SKILL DDR4 PC4-25600 TRIDENT Z RGB (16-18-18-18-36-2T, 2,933MHz, 8GB x4)
AMD 라이젠 스레드리퍼 1920X
AMD 라이젠 7 1800X	ASUS ROG CROSSHAIR VI EXTREME (UEFI Ver.: 0401)
AMD 라이젠 5 1600X
인텔 코어 i9-7900X	ASUS PRIME X299-DELUXE (UEFI Ver.: 0503)
인텔 코어 i7-7820X
인텔 코어 i7-7800X
인텔 코어 i7-7700K	ASUS ROG MAXIMUS IX FORMULA (UEFI Ver.: 1009)

퀘이사존 벤치마크 시스템 셋업 #2
그래픽 카드	NVIDIA 지포스 GTX 1080 Ti 11GB 파운더스 에디션 NVIDIA 지포스 GTX 1060 6GB 파운더스 에디션 AMD 라데온 RX580 8GB
CPU 쿨러	Thermaltake Water 3.0 riing RGB 360
SSD	Micron Crucial MX300 1TB 아스크텍
케이스	TUREX TESTBER LIGHT
파워서플라이	Thermaltake Toughpower iRGB PLUS 1250W Titanium - TT Premiun Edition
디스플레이 장치	크로스오버 27" 개간지 AHIPS DP (2560x1440/QHD/16:9)
운영체제	Microsoft Windows 10 Pro K x64 (v1703/OS빌드 : 15063.502)
기타 설정	HPET: 비활성화 / 전원 관리 옵션 : 고성능
드라이버 버전	AMD Chipset Driver 17.10.3401 / Intel Chipset Device Software 10.1.1.44 AMD Radeon Software Crimson ReLive Edition 17.7.2 NVIDIA GeForce Game Ready Driver 385.12

퀘이사존 벤치마크 시스템

앞서 소개한 8종류의 프로세서와 함께 게임용 그래픽카드 중 가장 높은 성능을 제공하는 지포스 GTX1080 Ti 를 포함한 그래픽카드 3종이 투입되었는데요, 고성능 그래픽카드 환경에서는 CPU의 성능이 두드러지게 나타나므로 CPU성능을 파악하기에 더할 나위가 없습니다. 여기에 2종류의 해상도와(3840x2160 UHD 4K, 1920x1080 FHD) 10종의 게임을 통해 게이밍 성능을 파악, 5종류의 벤치마크 프로그램과 3종류의 렌더링 툴이 사용되었습니다.

그 외 윈도우10은 최신 업데이트가 적용되었으며, HPET 비활성화 및 고성능 모드 상태에서 테스트가 진행되었습니다. 라이젠 프로세서의 경우 CPU내부에서 CCX를 연결하는 인피니티 패브릭이 메모리 속도에 많은 영향을 받는데요, 그래서 메모리 속도는 2,933MHz로 여유있게 설정해두었습니다.

모든 테스트 결과는 AMD 라이젠 7 1800X 를 기준으로 하여 정리하였습니다.

※ 벤치마크가 평화롭게 진행되던 8월 7일, 퀘이사존은 AMD를 통해 스레드리퍼의 성능이 좀 더 개선된 최신 바이오스를 전달받았습니다. 엠바고 헤제가 얼마 남지 않은 시점에서 이러한 소식은 적잖이 당황스러울 수밖에 없었는데요. 하지만 저희는 흔들리지 않고 침착하게 최신 바이오스를 적용하여 다시 테스트를 진행하였습니다. 그 결과 스레드리퍼 1920X의 경우 시네벤치 벤치마크에서 적잖은 성능 향상이 이루어졌는데요. 그 자세한 내용은 아래의 결과 그래프를 참고하여 주시기 바랍니다.

엔비디아 지포스 GTX1080 Ti 장착 시 게임 성능

엔비디아 지포스 GTX 1060 장착 시 게임 성능

AMD 라데온 RX 580 장착 시 게임 성능

렌더링 프로그램 성능

라이젠, 많이 컸다. 기특하구나!

16코어 32스레드, AMD에서 이런 물건이 나올지는 아무도 예상하지 못하였습니다. 그만큼 AMD는 라이젠을 통해 큰 그림을 그리고 있다는 것을 알수 있었는데요, 스레드리퍼를 통해 HEDT 시장에 진입한 AMD, 그 결과는 상당히 인상적이었습니다. 비록 단일코어의 성능은 인텔 프로세서보다 떨어질 지 몰라도 많은 머릿수 덕분에 멀티스레드 환경에서는 만족할만한 성능을 보여주었는데요, 작업을 목적으로 HEDT 프로세서를 산다면 아무래도 스레드리퍼가 가격 대비 조금 더 나은 선택지가 될 것 같습니다.

무엇보다 라이젠 스레드리퍼의 게임 성능은 상당히 놀라웠는데요, 보통 코어나 스레드 개수가 많은 HEDT 프로세서라면 작업 환경에서 더욱 안정적인 성능을 내기 위해 클럭을 낮추는 경우가 많았습니다. 하지만 라이젠 스레드리퍼는 16코어 32스레드로 구성되었음에도 불구하고 기본 작동속도는 3.4GHz, 부스트 클럭은 4.0GHz에 달합니다. 그래서인지 게임 성능도 기존 라이젠7 1800X에 버금가는 뛰어난 성능을 자랑하며 인텔의 코어 X-시리즈 프로세서와 비교해봐도 부족하지 않을 만큼을 보여주었습니다. 혹시나 게임 성능에 만족하지 못할 사용자를 위해 AMD는 조금 특별한 것을 준비했는데요, 바로 아래에서 소개해드리도록 하겠습니다.

AMD 라이젠 마스터 유틸리티의 게임 모드

바로 AMD 라이젠 마스터 유틸리티입니다. 라이젠 마스터를 쉽게 설명하자면 S/W 방식의 오버클럭 프로그램이라고 보면 되겠습니다. 프로세서의 작동속도가 코어 활성화 개수 선택, 전압조절, 메모리의 세부조정 등 다양한 기능을 지원하는데요, 그 중 이번에 소개해드릴 내용은 게임 모드입니다.

AMD 라이젠 마스터의 게임 모드는 부족할지도 모르는 스레드리퍼의 게임성능을 조금이나마 더 끌어올려주는 기능입니다. 게임 모드를 선택하면 1950X의 경우 8코어 16스레드, 1920X의 경우 6코어 12스레드로 작동하게 되어 있지만 클럭은 더 올라갑니다. 즉, IPC가 조금 더 상승한다는 이야기인데요, 그 결과는 아래 그래프를 통해 간단히 살펴보도록 할게요.

더 낫거나, 혹은 더 낮거나

결과는 상당히 인상적이었는데요, 스타크래프트 2나 컴퍼니 오브 더 히어로즈 2와 같이 IPC성능을 중요시하는 게임에서는 눈에 띌만한 성능 향상이 이루어졌지만, 많은 스레드를 활용하는 에쉬즈 오브 더 싱귤러리티나 톰 클랜시의 게임들 같은 경우에는 큰 차이를 보이지 못하였습니다. 즉, 게임마다 편차가 존재한다는 것이지요. 하지만 전반적인 게임성능은 조금 상승하였습니다. 코어 개수를 줄이고 작동속도를 올리는 게임 모드는 사용자가 어떤 게임을 하느냐에 따라 이익이 될 수도 있고 손실이 될 수도 있어 보입니다.

게임 모드 설정여부에 따른 성능비교는 아래에 걸어드리는 게임별 벤치마크 페이지를 통해 확인해주시기 바랍니다.

소비전력과 온도

발열 부문을 언급하기 위해서는 몇 가지 핵심 요소를 알아야 합니다. 먼저 쿨러와 맞닿는 면적인데요, 라이젠 스레드리퍼의 경우 코어 X-시리즈보다 히트스프레더 면적이 더 넓습니다. 이것은 결국 최종 CPU온도에서 중요한 변수로 작용하게 되어 스레드리퍼에게 유리한 요소가 되어주죠. 마니아 분들은 잘 아시겠지만, 초보분들을 위해 설명을 곁들인다면 같은 총발열량을 지니고 있는 A,B 반도체가 있다고 가정했을때, 발열 해소에 더 유리한 반도체는 바로 쿨러와 맞닿는 면적이 더 넓은 반도체입니다.

그리고 두 번째는 바로 CPU와 다이와 히트스프레더 사이를 메꿔주는 열전도 방식의 차이입니다. 스레드리퍼는 솔더링(Soldering)이라 칭하는 방식, 즉 서멀 컴파운드(서멀구리스)를 도포한 것이 아닌 인듐 물질을 땜질하여 열전도 효율이 좋다는 것이죠. 일반적으로 인듐은 서멀구리스 대비 열전도율이 매우 높습니다. 반면, 아직도 정신 못차린 인텔의 코어 X-시리즈는 일명 '똥써멀' 이라고 불리우는 서멀 컴파운드 도포 방식입니다. 물론, 여기에 들어가는 서멀 컴파운드의 성능은 좋습니다. 하지만 코어와 히트스프레더 사이의 공간을 밀착시키지 못하여 발열이 난다고 합니다. 이걸 많은 분들이 모르시고 계시더군요. 발열 해소 측면에는 당연히 솔더링 방식이 좋을 수 밖에 없는 이유이죠.

마지막으로 라이젠 5와 7은 20도의 오프셋, 그리고 스레드리퍼는 27의 오프셋이 적용되어 있습니다. 즉, 실제 온도보다 표기되는 온도가 더 높게 보인다는 것인데요. 그 이유는 프로세서의 발열을 더 해소하기 하기 위함입니다. 대부분의 쿨링 솔루션은 온도에 따라 쿨링팬의 회전수를 조절합니다. 따라서 오프셋 설정을 통해 표기 온도를 높여 더 나은 쿨링 솔루션을 제공한다고 이해하면 좋습니다. 

정리하면 크게 두 가지 측면에서 스레드리퍼는 인텔에 비해 유리한 고지를 확보했습니다. 하지만, 아쉬운 부분도 있습니다. 스레드리의 히트스프레더 면적이 워낙 광활하므로 기존에 출시된 수랭 쿨러는 가이드를 장착하더라도 히트스프레더 전체와 접촉하지는 못합니다. 즉 비는 공간이 있다는 것이죠. 이론적으로 생각해보면 당연히 발열 해소 능력에 있어 효율성 저하로 이어지기 때문에 더 낮은 온도를 보여줄 가능성의 여지가 있다는 측면에서 말 그대로 '아쉬운' 부분입니다.

Thread-Ripper, 스레드를 찢어버리다

스레드리퍼를 직역하면 스레드를 찢다, 이런 뜻이 됩니다. 그래서 스레드리퍼는 16코어 32스레드를 가진 이 물건에 정말이지 잘 어울리는 이름이라고 생각이 듭니다. 이제까지 존재하지 않았던 AMD의 첫 번째 HEDT 이자 현존하는 소비자용 프로세서 중 가장 많은 코어와 스레드를 지는 AMD 라이젠 스레드리퍼, HEDT 프로세서 시장에 첫 번째 발걸음을 내딛는 AMD의 스레드리퍼는 많은 코어와 스레드, 풍부한 PCIe 레인과 메모리 등 그 무엇보다도 가격 대비 훌륭한 구성을 제공합니다. 그리고 작업과 게임 모두에서 보여주는 균형적인 성능이야말로 스레드리퍼가 가진 강한 무기라고 할 수 있겠습니다.

AMD 라이젠, 시장을 뒤흔들다

스레드리퍼는 분명 모든 부문에서 뛰어난 완전무결의 프로세서는 아닙니다. 하지만, 소비자들에게 매력적인 대안을 제시한 프로세서라는 것은 분명합니다. 또한, 과장해서 말하면 하드웨어 마니아 세계에서 시대 정신과도 같은 감성의 영역에서 인텔을 압도하고 있습니다. 라이젠 프로세서 라인업이 그랬던 것 처럼 스레드리퍼 역시 감성의 영역을 놓치지 않고자 다양한 노력의 흔적들을 보여주고 있고요. 하지만 결국 성능과 상품성이 뒷받침되어주지 않으면, 이 모든 것은 헛수고에 불과한 뿐이겠죠. 객관적인 면모를 우리는 자세히 살펴보아야 합니다. 그런데도 그동안 CPU시장에서 인텔이 고고한 입장을 취하며 시장을 독점해나가겠다면, 이제는 상황이 달라졌습니다. 라이젠이 시장의 분위기를 뒤엎어버리고 있고 또 변화의 주축이 되었다는 것이죠. 이 모든 현상에서 스레드리퍼가 화룡점정이 되어주길 기대합니다. 늘 그랬듯이 거대 제조사의 경쟁은 결국 소비자에게 이득으로 다가오는 법이니까요. 이상 퀘이사존 AMD 라이젠 스레드리퍼 벤치마크를 마칩니다.

각 벤치마크 프로그램 및 렌더링 성능, 게임별 옵션 설정과

자세한 성능 내용은 링크를 참고해주세요.

1. AMD 라이젠 스레드리퍼 패키지 사진

2. ASUS ROG ZENITH EXTREME 메인보드 사진

3. 미디어 키트 메모리, 파워서플라이, 쿨러 사진

4. 벤치마크 툴 및 렌더링 성능

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