애플 실리콘 성능이 월등한 이유 (feat: M1 PRO, M1 MAX)

애플, 고성능 M1 프로·맥스 탑재한 신형 맥북프로 출시

애플, 고성능 M1 프로·맥스 탑재한 신형 맥북프로 출시 - 디지털투데이 (DigitalToday)

미국 현지시간으로 10월 18일 애플이 신제품 공개 행사에서 고성능 노트북용 칩인 'M1 Pro'와 M1 Max를 공개했다. 

당연히 신제품이니 반도체 성능이 향상된 건 누구나 예상 가능했지만 그 정도가 아무도 예견하지 못했을 정도로 압도적인 성능을 보여주며 사람들을 놀라게 했다. 

 

인텔과 결별한 애플…맥북에 자체개발 반도체

인텔과 결별한 애플…맥북에 자체개발 반도체

애플은 아이폰에는 자체 반도체 칩인 애플실리콘을 설계해 파운드리인 대만 TSMC에서 만들고 있었으나 PC에는 인텔의 반도체를 탑재하고 있었다. 그러나 작년 2020년에 인텔과 결별하고 PC에도 애플 실리콘을 탑재할 것을 발표했고, PC용 반도체인 'M1'을 처음 선보였다. 반도체 회사가 아닌 애플이 만든 M1의 성능은 오히려 반도체 회사인 인텔이나 AMD이 만든 CPU을 칩을 능가해 충격을 주었으며, 또 하나 충격인 것은 ARM 기반으로 설계했다는 것이었다. 

 

인텔이나 AMD의 PC용 칩은 X86 설계 기반으로 고성능인 장점이 있지만 전력을 많이 소모한다는 단점이 있었다. 그러나 PC는 선을 연결해 전력을 공급해서 딱히 큰 문제가 되지않았다. 반면, ARM은 성능은 조금 떨어질지라도 저전력이라는 장점이 있어 항상 전력공급을 할 수 없는 스마트폰에 적합했다. 작년 애플은 ARM 기반 PC 칩인 M1으로 엄청난 성능을 보인 것이다. 이를 가능하게 했던 이유는 더 이상 범용 반도체 칩을 자사 제품에 쓰는 방식이 아닌 자사 제품에 최적화되게 설계 후 칩을 공정했기 때문이다. 

 

 

그리고 M1을 출시하고 1년 뒤 선보인 'M1 Pro'와 'M1 Max'는 기존 M1 대비 최대 70% 빠른 연산 성능을 제공하며 그래픽 처리 성능도 M1 Pro는 최대 2배, M1 Max는 무려 4배 빨라졌다. 

 

근본적으로 M1에서 파생된 칩이고, M1과 설계구조의 근본적 차이는 없다. M1은 이미 현 최고 수준인 5나노 공정을 통해 만들어지고 있으며, 단위면적 당 트랜지스터 수를 크게 늘리는 것은 불가능에 가깝다.

그런데 M1 Pro와 M1 Max의 성능은 어떻게 M1 대비 현저히 향상시킬수 있었을까? 

애플 실리콘 비교, M1 칩과 M1 프로, M1 맥스 [사진: 애플] 출처 : 디지털투데이 (DigitalToday)

사진에서 보듯이 애플은 칩의 면적을 넓혔다. 본인들이 칩을 설계하기 때문에 자사 제품에 최적화하여 만드는 게 가능한 것이다. 그리고 메모리와 CPU, GPU의 통신을 빠르게 하고, 딥러닝과 머신러닝과 관련된 NPU의 성능을 올려 전체적으로 시스템 최적화했다. 즉, 면적이 넓어졌으니 코어 당 일하는 능력을 높이는 대신 코어를 늘려서 향상된 애플실리콘을 선보인 것이다. 

 

애플실리콘이 시사하는 바는 매우 크다. 반도체 회사가 아닌 소프트웨어 기업들이 자사 제품에 최적화된 칩을 설계하고 파운드리 기업에 맡겨 공정 제작하면 된다는 것이 가능하며 반도체 업계는 위기가 올 가능성이 있다. 실제로 구글, 아마존 등 빅테크 기업들은 자사 서버 및 제품에 최적화된 반도체를 자체 설계하고 있다. 테슬라 또한 전기차 기업 인식이 강하지만 반도체 또한 자체 설계하며 그 설계 능력 또한 손가락 안에 들 정도로 높은 성능을 보인다. 사실 자율주행차량의 판가름은 반도체 칩의 성능과 소프트웨어 최적화이다.

 

또 한가지 시사하는 바는 ARM 기반으로 저전력이면서 고성능을 뽑아낼 수 있다는 것이다. 디지털 트랜스포메이션에 근간이 되는 클라우드 데이터센터는 매일 엄청난 전력을 소모하기에 저전력은 기업에 직접적인 운영비용을 확연히 줄일 수 있다는 것이다. 앞으로 많은 반도체가 X86이 아닌 ARM 기반으로 설계되지 않을까 예상된다.

 

반도체를 직접 설계하든 범욤 칩을 만들어 내놓든 반도체의 수요가 급증할 것은 눈에 선하나 반도체 제조 기업은 한정적인 점을 주목할 필요가 있다. 반도체 생산 라인을 하나 만드는데 천문학 적인 비용이 들며 생산성과 공정 노하우는 쉽게 얻어지는 것이 아니기에 진입 장벽이 높다. 앞으로도 많은 기업이 파운드리 회사로 칩 수주를 맡길 것으로 예상되며, 이는 시장 원리에 따라 가격이 올라갈 것이고 결국 소비자에게 전가될 것으로 예상된다. 

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- 테크서퍼