인텔 스카이레이크 마이크로아키텍처

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인텔 코어 i 시리즈 및 마이크로아키텍처
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1세대 ●
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3세대 ●
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Process
공정 미세화		Architecture
마이크로아키텍처 변경		Optimization
최적화
5세대 ●
브로드웰 (2014)		6세대 ●
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8세대
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1 개요

스카이레이크는 인텔 하스웰 마이크로아키텍처의 뒤를 잇는 인텔의 아키텍처이다. 1151소켓을 사용하며, 한국 시간으로 2015년 8월 6일 오후 9시에 출시되었다.

1.1 성능

출시 전 공개된 벤치 자료에 의하면 CPU 성능은 하스웰 대비 -3~11% 변동 되었다 한다. 이 점은 샌디브릿지 → 하스웰 때보다는 좀 낫지만 차이가 큰 편은 아니라는 의미로 벤치마크 항목에 따라 오히려 하스웰만 못한 성능을 보여주기도 해 컴퓨터 매니아들은 크게 실망하는 분위기였다. 그러나, 스카이레이크의 개발 초점은 하스웰의 백엔드 확장에 이어 프론트엔드 확장[1]과 내장 GPU에 맞추어져 있었으며, 필드테스트 결과 최소 프레임과 평균 프레임에서는 눈에 띄는 향상이 있었음이 알려져 오히려 분위기는 반전된 상태. 벤치마크 결과 특히 오픈 월드 게임에서는 체감이 굉장히 잘 된다는 듯.

iGPU 성능은 약 50%정도 향상되었다. 외장 GPU로 비교 한다면 과거 DirectX 10 기준으로 9800GTX+(= GTS250)보다 약간 낮은 성능, DirectX 11 이후의 요즘으로 따지면 GK208 기반의 GT730 DDR3보다 10% 더 높은 성능으로 볼 수 있지만, 실제 벤치마크 결과 카베리 내장 그래픽과 비슷하거나 조금 못 미치는 수준으로 나오고 있다. 정말로 스카이레이크의 HD Graphics 530이 지포스 GTS250급 실성능이 되려면 시스템 메모리를 듀얼 채널 이상으로 구성해야 하는건 기본이고 메모리 클럭과 내장 GPU 클럭을 어느 정도 오버시켜야 한다. 싱글 채널 + 논 오버 클럭 상태의 조합일 경우 G92 기반의 지포스 뉴[2] 8800GTS급에 근접해지므로 인텔 내장 GPU를 사용하는 유저라면 참고하는 것이 좋다. 카베리의 코어당 성능이 낮아 쿼드코어 이상을 지원하지 않는 게임에서 상대적으로 불리하다는 점도 있어서 i3나 펜티엄 모델이 출시될 때 가성비가 영 좋지 않은 모델들은 가격 조절이 없다면 카베리 APU 입장에서는 경쟁이 힘들 것으로 보인다. 카베리 APU와는 달리 브로드웰부터 14nm 공정으로 미세화하여 전력 소모가 감소된다는 점에서는 기대해 볼 가치가 있을 듯 하다.

벤치마킹 점수도 공개됐는데 하스웰 대비 동클럭 시 연산 성능은 약 20%, 렌더링에서는 약 8-12% 내외의 향상 폭을 보인다. 샌디브릿지~하스웰의 향상 폭보다는 높지만, 이미 하스웰을 쓰는 유저라면 그리 커다란 매력으로 느껴지지는 않는 정도. 또 인코딩 시 동클럭 하스웰 기준 13% 높은 성능과, 순정[3] 기준 약 10% 향상된 성능을 보여줬다. 연산 성능에서는 3.6GHz으로도 순정 i7 4790K 턱 밑까지 따라오고, 순정에서는 20% 향상된 IPC를 보여주고 있다. 다만 게임 성능에서는 i7-4790K보다 떨어지는 결과가 나왔다.[4] 이 벤치마킹을 한 사람의 소감으로는 "괜히 동시에 출격시킨 게 아니구나."라고 한다 다만 이 유저의 또 다른 평에 의하면, 네할렘 시절에도 이미 비슷한 전례가 있었으므로 그것과 비슷하게 시간이 해결해 줄 문제라 예상하였다. 실제로 다른 사이트랑 같이 비교해 봐도 웬만한 게임들은 다 기존의 하스웰과 비교하여 동등하거나 우위이며, 특정 게임들에서 유달리 문제가 되는 현상을 보인다. 즉, 스카이레이크 자체의 성능 문제라기보단 일종의 게임 특성에 따른 편차에 더 가까울 수 있다는 것.

스카이레이크 CPU의 바이오스 업데이트로 그나마 안정화한 2015년 말 기준, 스카이레이크 CPU의 게이밍 성능이 하스웰보다 더 높은 걸로 측정 되었다. 출시 초창기 바이오스 문제를 비롯하여 다소 낮은 안정성으로 인해 성능이 제대로 나오지 않은 경우가 있었던 것.

특히 이번 모델중 가장 주목할 모델은 늘상 찬밥 취급이었던 코어 i3 제품군 중에 i3-6100 모델. 내장그래픽으로 롤을 풀옵으로 5인 돌리는 수준이다. 이정도면 i5 - 2500과 거의 비슷한 수준이다! 하스웰에서 그렇게 욕먹다 이번에 외계인을 열심히 고문했나보다.

1.2 오버클럭

인텔의 공식적인 발표에 의하면 공랭으로 5.0GHz까지 오버클럭이 가능하다고 하는데 물론 이런 발표는 믿지 말자. 출시 후 테스트해본 결과 최상급 수율로도 힘들다고 한다.[5]

CPU 패키지 내에 위치하던 FIVR이 메인보드로 빠진 만큼 역효과로 메인보드 전원부의 부담이 늘게 되었는데, 이는 다시 말하면 하스웰에 비해 메인보드의 스펙을 많이 탄다는 이야기. 하스웰의 경우 기본적으로 FIVR에서 CPU랑 캐시의 전압을 관리하였기 때문에 보드의 전원부는 과장 좀 보태어 반 들러리 수준이었고[6] 서멀 방식으로 인한 비효율로 인해 보드의 스펙 차이로 인한 효과가 적었으나, 이제는 그 반대가 되었기 때문이다. 그렇기 때문에 오버 준비도 어려워 졌고 난이도또한 훨씬 높아졌다고 한다. 전력 관리가 상당히 느리고 불안정해 졌으며, 시스템 안정화가 가능한 최적의 값을 계산해 설정해야 한다고 한다.

1.2.1 Non-K 모델 오버클럭

12월 스카이레이크 논K CPU의 BCLK 제한이 풀리는 버그가 발견되었다. 기사엔 안 나왔지만 Supermicro H170보드에 i3 -6320을 액체질소 극랭으로 4.68GHz 를 달성했다. 해당 기사의 추가 정보에 따르면 와이어는 전압 체크용이고 실질적인 BCLK 오버클럭은 수퍼마이크로 메인보드 특성 자체에 의한 것이라고 한다. 따라서 다른 제조사에서도 해당 트윅을 이용하면 어느 보드에서든 가능할 것이라고 보고 있다. 이미 12월 중순경부터 애즈락은 자사 메인보드의 Non-K 오버클럭 바이오스를 내놓으며, 적극적인 마케팅 포인트로 광고하고 있다.[7] 그러나 K나 X버전 CPU, Z나 X 칩셋 보드 외의 오버클러킹을 달가워 하지 않는 인텔이 이걸 두고 볼지는 미지수다. 만약 논K BCLK 오버클러킹이 가능해지면 클럭이 낮은 것 외에는 논K 최상위 모델과 차이가 없는 최하위 모델들이 팀킬을 할 것이므로 아마도 인텔이 적극적으로 이를 막을 공산이 높다.

하지만 BCLK로 오버클럭을 할 경우, LinX의 부동소수점 연산 성능 역시 눈에 띄게 내려간다는 제보가 있다. 해당 문제는 BCLK 오버클럭 시 AVX 명령어가 비활성화되어 발생하는 문제로, BCLK 오버클럭을 하지 않더라도 해당 오버클럭용 BIOS를 설치하면 AVX2가 비활성화 된다는 제보도 있으니 아직까진 사용하기 힘들 것으로 보인다. 게다가 내장그래픽, C-States 비활성화 등 여러모로 문제가 많았다.

결국, 인텔 측에서는 스카이레이크 CPU의 버그 픽스 겸 논K 모델의 오버클러킹을 제한시킨 새 바이오스 버전을 업데이트하여 논K 모델의 오버클럭 해프닝을 종결시켰다.

하지만, 얼마뒤 애즈락에서 Z170 칩셋 보드가 아님에도 BCLK 제한이 풀린 보드를 내놓았다.

1.3 발매

가격은 i7-6700K가 $350(한화 약 41만원), i5-6600K가 $242(한화 약 29만원)으로 발표되었다. 추측가에 비해 그리 높지 않은 가격으로 책정되었고 패키지 디자인 또한 화려하게 변경되었으며 K 버전은 쿨러 미포함이다.

스카이레이크 정품 쿨러가 발매됐는데...가격이 4,780엔(부가세 별도)이라고 한다. 부가세 포함 약 5만원 정도. 하지만 쿨링 성능이 떨어지므로 차라리 그 돈으로 다른 사제 쿨러를 사는게 낫다. 여담으로, 이 쿨러는 8월 말에 4만원 초중반대의 가격으로 국내에도 조용히 발매되었다.

데스크톱용을 기준으로 9월 초 배수락이 걸린 일반 버전의 코어 i 시리즈가 i3를 제외하고 국내 및 아시아 국가들에 선행 발매되었다. 국내의 경우 i7-6700, i5-6600, 6500 제품이 정식 발매되었다. 6400의 경우 한참 뒤인 9월 후반경에야 정식 발매되었다.[8][9]

10월 말부터 SGX(소프트웨어 가드 확장)[10] 명령어를 추가한 버전을 출시한다고 한다.

1.4 기타

PCB 두께가 하스웰 대비 0.8mm로 얇아졌다.[11] 또 여전히 TIM 서멀을 쓰는 건 변하지 않았지만 하스웰 시절과 달리 FIVR(Fully Integrated Voltage Regulator)가 없어졌고 14nm 공정에 의해 발열 면에서는 양호해졌다. 4790K 대비 대략 20℃ 낮은 온도와 풀로드시 46W 정도 낮은 전력 소모량을 보여줬다. 게다가 아이비브릿지 때처럼 기판에 코어밖에 없어 뚜따시 쇼트 날 일은 거의 없다고 보면 된다. 이외에 캐시 전압/코어 전압이 동기화되었으며 캐시/인풋 전압 설정 옵션도 없어졌다. 다만 링 버스 비동기화인 것은 그대로 유지되므로 캐시 배수 설정 옵션은 남아 있다.

복잡한 작업 수행 도중 멈추는 버그가 Prime95를 돌리다가 발견되었다. AVX 명령어에서 에러가 발생해 시스템이 다운되는 현상인데, 인텔은 특정 리소스 밀집형의 복잡한 애플리케이션을 실행할 때 해당 현상이 발생하며, BIOS 업데이트로 패치를 준비중이고, 16년 2월 기준 대부분의 메인보드 제조사들이 해당 문제를 해결한 바이오스를 배포중이다.

14nm 공정의 결과물이 일정하지 않아 크리티컬 패스의 튜닝이 어려워졌는데, 이를 해결하기 위해 파이프라인을 세분화해 깊게 했다고 한다. 이는 결과적으로 브로드웰과는 다르게 높은 클럭을 실현시켜 줬고, 제품들의 편차를 줄여주었지만 파이프라인의 깊이 증가로 분기 예측이 어려워 지는 결과를 낳았다.

인텔은 이것을 uOP(분기 예측 캐시)의 증설[12]로 해결했지만 이 행위는 인텔의 넷버스트나 AMD의 불도저의 재림이 될 뻔 한 위험한 행동이였다. 다만 스카이레이크 마이크로아키텍처 자체의 성능개선이 엄청난 수준이었기 때문에 드러나지 않았을 뿐이다.

근래 9년 사이의 P6 마이크로아키텍처의 개선판들 사이에서 가장 큰 변화를 한[13] 스카이레이크에서의 성능 향상폭이 미비한 이유도 이 때문이라고PC Watch에선 추정중이다.


DDR3 메모리를 스카이레이크 CPU와 장기간 사용할 시 CPU의 손상을 야기할 수 있다고 한다. 설계 자체가 DDR3L/DDR4 메모리의 전압에 맞게 설계가 되어서 1.5v의 DDR3 메모리의 경우 장기적으로 사용 시 CPU에 손상을 줄 수 있다고(..) 그러니까 램값 아끼려다 CPU 날려먹지 말고 그냥 DDR4 메모리 쓰자.

1.5 카비레이크 / 캐논레이크

이 문단은 카비레이크 · 케이비레이크 · 캐논레이크(으)로 검색해도 들어올 수 있습니다.

카비레이크(Kaby Lake)는 P-A-O(Process-Architecture-Optimization) 전략 중 O에 해당하는 제품군이며, 캐논레이크(Cannon Lake)는 P에 해당하는 제품군이다.

초기에 계획된 스카이레이크 이후 제품은 스카이레이크 마이크로아키텍처의 '틱'에 해당하는 10nm 공정을 사용하는 스카이몬트였지만, 틱톡 전략이 공식적으로 폐기되고 P-A-O 전략으로 선회함에 따라 최적화(Optimization) 위치에 카비레이크가 추가되었고, 스카이몬트는 캐논레이크로 명칭이 바뀌어서 공정(Process) 위치로 이동하였다.

카비레이크는 스카이레이크와 동일하게 LGA 1151 소켓을 이용하며 100번대 칩셋에서도 작동하며 마이크로아키텍처 및 IPC에서는 별로 변화가 없지만, 14nm 공정의 최적화로 클럭 향상 및 전력 효율 향상이 있을 것이며 1개의 5K@60Hz 출력 또는 2개의 5K@30Hz 출력을 지원[14]하고, HEVC/VP9의 10-Bit 하드웨어 가속 강화, 최초의 3D XPoint 제품인 Optane을 사용할 수 있다. 카비레이크와 같이 출시되는 200번대 칩셋은 유니온 포인트라는 코드명을 가지며, 전작인 선라이즈 포인트가 최대 20레인의 PCIe 3.0 대역폭을 가지는데에 비해 최대 24레인 PCI-E 3.0을 지원한다. 다만, CPU-PCH 연결은 여전히 DMI 3.0을 이용해 PCIe 3.0 x4 정도의 대역폭밖에 지원하지 않는다.

어찌됐든 간에 인텔의 입장에서는 창립자의 법칙을 포기한 것도 있고, 덤으로 PC 시장의 성장이 둔화하고 있으니 시기조절을 할 수 밖에 없었다는 것이 중론이다. 아직까지 많은 정보가 발표되지 않고 있으니, 자세한 정보는 발표되는대로 추가바람.

2016년 9월, 노트북 및 울트라북 전용 카비레이크 U프로세서가 나왔다. 데스크탑용 프로세서는 CES 2017에 공개될 것이라고 한다.

2 개발 비화

출처번역
원래 Y 제품군의 생산 예정은 없었지만 개발 도중 4.5W의 고성능 프로세서가 필요하다는 요구에 따라 생산한 제품이라고 한다. 또 FIVR은 성능과 전력의 균형 때문에 채용하지 않았으나 CPU 자체의 세밀한 전력 제어로 하스웰보다 평균 소비 전력량이 줄어들었다고 한다.

그리고 2010년 제품 대비 CPU 성능은 2.5배, GPU 성능은 30배 증가했다고 주장했다. 확실히 이전 시대에 비해 격차가 얼마 되지 않는다. 하지만 2000년대 CPU와 비교한 것으로 현재 주축인 샌디/아이비브릿지와의 격차는 CPU 고유의 성능만 따지면 샌디/아이비 격자 5% 아이비/하스웰과의 격차 10%. 그리고 하스웰 대비 15% 정도로 봐서 샌디브릿지와의 도합 30% 정도 격차가 향상된 것으로 샌디 이후 버전인 상황에서 스카이레이크로 반드시 교체를 해야 하는지는 의문. [1] 한편 R15상으로도 동일 2세대 i5 대비 6세대 i5가 31% 스코어 격차를 보여주고 있다.

물론 인텔도 이 사실을 잘 알지만 이에 대해 이렇게 답변했다.

"CPU에 관해서는 유일한 경쟁사인 AMD에 비교해 충분히 앞서 나가고 있으므로 성능을 높일 필요가 없다고 판단했다."

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AMD: 부들부들 두고보자

최근 수요가 소위 최신형 게임을 즐기는 매니아층보다는 일체형 PC에서 흔히 보는 것처럼 저전력에 통합 그래픽을 추구하는 쪽으로 변해가고 있기 때문일 수도 있다.[15]

무엇보다 현재의 PC 이용자들 중에 소위 고급 그래픽과 고성능을 추구하는 인구의 비중은 갈수록 낮아지고 반대로 그래픽카드도 필요 없으며 CPU 성능도 그리 중요하지 않으니 일상에서 편하게 써먹을 수만 있으면 된다는 사람들의 비중이 갈수록 늘고 있는데 인텔로서는 이를 무시할 수 없었을 것이다. 게다가 AMD가 망하면 인텔이 강제로 분할되거나, 아니면 골골대는 AMD를 다른 데서 인수[16]할 가능성이 매우 높다.

3 사용 모델 일람

인텔 스카이레이크 마이크로아키텍처/사용 모델 일람 문서 참조.

4 읽을거리

5 관련 문서

  1. ↑ 아래 벤치마킹 결과를 보면 확실히 연산 성능 향상이 있다. 인코딩, 물리엔진 부분에서는 체감이 가능한 수준.
  2. ↑ 2007년 말 첫 출시 당시엔 기존 G80 기반의 8800GTS와 구분하기 위해 앞에 '뉴' 또는 '신형'이라는 말을 덧붙여서 사용했었다.
  3. ↑ 다운클럭이나 오버클럭을 하지 않은 완전히 기본 상태.
  4. ↑ 문제는 이 벤치마킹에서 특정 게임들만 비슷하거나 더 낮은 성능이 나왔고 그 외의 게임 및 다른 벤치마킹에서는 비슷하거나 성능 향상이 있었다.
  5. ↑ 그럴 수밖에 없는 게 인텔은 링스나 프라임 같은 과부하 유틸리티에서의 온도/전압을 인정하지 않는다. 당연하지만 그 기준도 통상적인 오버클러커들의 기준에 비하면 엄청 널널할 수밖에. 당장 기본 클럭에서 링스 에러 걸리고 스로틀링 걸려도 불량으로 인정하지 않는다. 또한 오버클러킹 대회에서의 판정 기준도 과부하 유틸리티가 아니라 별도의 벤치마크 프로그램이다. 그와 비슷하게 VGA에선 퍼마크 대신 3Dmark를 쓴다.
  6. ↑ 3~4페이즈만 덜렁 붙은 보드로도 국민오버가 수월하고, 고급 보드나 중급형 보드나 전원부 품질 차이가 크지 않은 것이 원인이라고 할 수 있다.
  7. ↑ 광고 초기에는 Non-Z라는 문구도 있었지만, 얼마 지나지 않아 Non-K 오버클럭이라고만 써진 광고로 교체되었다.
  8. ↑ 6500과 6600이 발매되었을 당시에 6400만 발매되지 않아 벌크 제품을 구매하거나 탑재된 완제품 PC 구매중 하나를 택해야 했다.
  9. ↑ 여담으로 6400 정발 초기에만 해도 6400이 6500보다 비쌌다. 이후 9월 말부터 가격이 조절되었다.
  10. ↑ 실리콘 레벨에서 악성 코드의 공격을 막아준다.
  11. ↑ 이 때문에 사제 쿨러의 장력으로 PCB가 휘고 소켓을 망가뜨리는 일이 발생했다. 이에 대해서 인텔은 사전에 장력 제한 기준을 제공했으며, 쿨러 업체가 바뀐 장력 제한 기준을 반영하지 않았거나 구형 쿨러가 기준을 초과하였기 때문이라고 한다.
  12. ↑ 4 -> 6
  13. ↑ 하스웰 때의 2개의 백엔드 증설이 있었지만, 스카이레이크는 하스웰보다도 백엔드가 넓어지고, P6 마이크로아키텍처의 개발 이래 처음으로 프론트엔드가 확장된 아키텍처이다.
  14. ↑ 단, 스카이레이크와 마찬가지로 네이티브 HDMI 2.0을 지원하지 않고 별도의 컨버터를 통해서만 4K 60Hz를 출력할 수 있다. 통상적으로 출력하려면 DisplayPort 1.2 이상의 포트를 이용해야 한다.
  15. ↑ 샌디브릿지에서 스카이레이크까지의 연산 능력의 차이는 별로 없으나 그래픽과 전력 소모량은 엄청난 차이를 보인다. 샌디가 95W TDP임에 반해 스카이레이크는 65W TDP로 발열 및 전력 소모량에서 현격한 격차를 드러내고 있으며, 그래픽의 성능 면에서도 하스웰의 2배 이상. 샌디와는 거의 넘사벽의 격차를 보여주고 있다.
  16. ↑ 실제로 삼성전자의 AMD 인수 떡밥은 매 년 나올 정도로 이야기가 많다. 삼성에게 인수되면 삼성 FX라고 나오겠군 여기에 마이크로소프트가 AMD APU를 위해 인수 가능성을 타진한다는 주장도 지속적으로 나오고 있는 실정이다.