현존 최강의 칩 : 애플의 새로운 M1 Pro와 M1 Max

 

570억 개의 트랜지스터를 넣은 M1 Max
CPU와 GPU 메모리 공유해 400GB/s 대역폭 보여

 

 

 

 

 

2021년 9월 19일, 애플의 가을 행사의 주인공은 새로운 맥북 프로였다. 정확하게 말하자면 가장 강력한 칩인 M1 Pro와 M1 Max다. 넘을 없는 수준으로 공개된 아이폰을 보고 Samsung을 걱정할 게 아니었다. 불구경을 갔더니 AMD, Intel집에 불이난 상황. 도대체 얼마나 대단한 건지 현존 최강의 칩 애플 M1 Pro와 M1 Max에 대해 알아 보자.

 

 

요약
1.  ARM 기반 설계의 M1칩은 명령어도 간단하고, 아이패드, 아이폰과 연동성이 좋을 수밖에 없다.
2. 칩 설계부터 기기 제작까지 직접 하는 애플만 할 수 있는 이점 잘 살려 칩의 사이즈를 키웠다.
3. 경쟁사가 같은 전략을 사용할 경우 치킨게임으로 자멸할 수밖에 없다.

 

 

 

 

 

 

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현존 최강의 칩 : 애플의 새로운 M1 Pro와 M1 Max

진짜 이러다 다 죽는다. (애플 빼고)

 

 

 

CPU 성능

 

새로운 M1 Pro는 5 나노미터 공정 기술을 사용하여 제작되었으며 기존 M1의 두 배가 넘는 337억 개의 트랜지스터를 갖추고 있다. 10 코어 CPU는 8개의 고성능 코어와 2개의 고효율 코어로 구성되었다.

 

기존 M1은 고효율 4개 + 저전력 4개를 합쳐 8 코어였으나, 이번 M1 Pro는 고효율 8개 + 저전력 2개를 합쳐 10 코어가 된 것이다. 따라서 엄청난 파워업인 것이다.

 

	Single-Core Score	Multi-Core Score
M1 max (Apple)	1,783	12,693
M1 pro (Apple)	1,767	11,777
M1 (Apple)	1,712	7,442

Apple에 따르면, M1 Pro / M1 Max는 M1에 비해 전력 소비량이 70% 적고 성능은 1.7배 더 높다 한다. 무시무시한 점은 기존 M1은 최신 Intel 및 AMD 데스크톱 8 코어 CPU와 맞먹는 수준이다.(Intel의 Core i7-11800H 8 코어 CPU 등)

 

 

전력 소비량이 70%나 낮다.

최신 노트북 CPU들도 M1의 성능을 못따라 간다. 그런데 M1 pro / max가 나와버렸다.

 

 

 

 

 

GPU 성능

 

새로운 M1칩은 그래픽 성능마저도 경악스럽다. RTX 3050Ti TGP 95W를 탑재한 제품과 비슷한 성능을 보여주고 있다. 

중요한 점을 상기시키자면 M1의 GPU는 내장 그래픽이다. 하이 엔드 외장 그래픽의 성능을 따라잡고 있다.

 

내장 그래픽의 문제는 메모리 대역폭 (1초에 얼마의 데이터를 읽고 쓰느냐)에 따라 성능 영향을 많이 받는 것이다.  GPU는 데이터를 병렬로 처리하는데 최적화돼있기에 고성능 GPU에는 별로도 메모리가 따로 넣는다. 

 

 

21년 10월 20일 기준 최저가 102만원 이다.

 

Apple의 M1 Pro는 16 코어 GPU를 갖추고 있으며 최대 32GB의 통합 메모리와 최대 200GB/s의 메모리 대역폭으로 구성할 수 다. 이는 LPDDR5를 탑재해 얻어진 결과이다. 일반적으로 데스크톱에는 DDR4로 듀얼 채널을 구성하는데 대역폭이 50GB/s 정도 나온다. 산술적으로만 따져봐도 속도가 4배나 차이 난다.

 

	일반 DDR4	M1	M1 pro	M1 max
메모리 대역폭	약 50GB/s	약 46GB/s	200GB/s	400GB/s

 

여기엔 구조적 차이도 있다. 애플 실리콘은 CPU와 GPU가 메모리를 공유함으로써 최대 32GB의 공간을 제공한다. 바로 직전 세대는 기존과 같은 방법으로 VRAM을 8GB로 따로 설계했었다. 메모리를 공유하면서 큰 장점은 CPU→GPU로 데이터가 넘어가는 시간을 없앤다는 것이다.

 

 

 

 

메모리를 따로 구성할 경우 CPU에서 작업을 마친 데이터가 GPU의 VRAM으로 넘어오는 작업이 필요하다. 그 이후 GPU가 연산을 시작하는 것이다. 그런데 애플 실리콘처럼 CPU와 GPU가 하나의 메모리를 공유하면 바로 연산을 할 수 있는 것이다. 프로세스 1개를 없애버렸기 때문에 누적될수록 작업 속도 차이는 많이 난다. 

 

 

 

M1 pro의 성능도 엄청난데 한술 더 떠 M1 Max는 동일한 10 코어 CPU를 사용하지만, 원래의 M1보다 4배나 빠른 32 코어 GPU를 가지고 있다. M1 Max는 최대 400GB/s의 메모리 대역폭을 갖고, 메모리 또한 최대 64GB의 구성할 수 있게 해 놨다. 주목해야 할 또 다른 점은 성능은 RTX 3080급과 비슷하면서 전력 소비량이 최대 100와트 줄여 발열 및 소음이 적고 배터리 수명을 늘렸다.

 

 

RTX3080 급과 비교하여 비슷한 성능에서 100W나 낮은 전력 소비량을 보여준다.

 

 

 

 

 

애플 실리콘 성능의 비밀

 

애플이 비싼 건 다 이유가 있다. 지금의 성능을 보면 소비자 입장에선 가성비란 말 밖에 나오지 않지만 인텔, AMD 같은 경쟁자 입장에서는 혀를 내두를 수밖에 없다. 애플은 경쟁자들로부터 격차를 벌리기 위해 트랜지스터를 갈아 넣었다.

 

	M1 max (Apple)	M1 Pro (Apple)	RTX 3090 (Nvidia)	Ryzen 9 5950X (AMD)
트랜지스터 수(개)	570억	337억	283억	104억

 

그 성능 좋다는 AMD의 라이젠 9가 104억 개, 그래픽 카드로 유명한 엔비디아의 RTX 3090이 283억 개의 트랜지스터를 갖고 있다. 그런데, 애플 M1 pro는 337억 개, M1 max는 570억 개로 엄청 거대하게 만들었다. 일할 수 있는 일꾼(트랜지스터)이 많이 있으니, 전열 비가 낮아지고 성능이 높아질 수밖에 없는 것이다. 경쟁자들 입장에선 수율을 생각하면 매우 불합리해 보이는 전략이다. 애플은 이를 감수하고 TSMC의 5nm 공정으로 돈을 때려 박고 있는 것이다.

 

 

 

 

Apple에 따르면, M1 Pro와 M1 Max는 MacBook Pro가 연결되어 있거나 배터리 전원을 사용하든 동일한 수준의 성능을 제다. 또한 두 칩 모두 장치 내 기계 학습과 카메라 성능 향상을 위한 16 코어 신경 엔진을 갖추고 있다.

 

 

애플 M1 max. 높아진 성능만큼 엄청난 크기를 보인다. 모든 것을 직접 제작하는 애플이기 가능한 설계다.

 

 

 

 

 

 

ProRes, 결국 들어갔다.

 

ProRes는 전문가용 영상 파일이다. 아이폰 13 Pro Max에 ProRes를 넣어주면서 일반 소비자에겐 감동을 주지 못 했지만 현업에서 일하는 전문가들은 환호성을 질렀다. 그때 알아봤어야 했다. 스마트폰에 넣을 수 있다면 랩탑엔 더 쉽게 넣을 수 있다는 것을.

 

영상을 만드는 과정은 크게 인코딩과 디코딩으로 이루어진다. 촬영 시 정보를 최대한 정보를 압축해 용량을 줄이는 과정이 인코딩이고, 이를 다시 전달하기 위해 복원하는 것(재생)이 디코딩 과정이다. CPU와 GPU는 열심히 디코딩하여 영상을 만들고 보여준다.

 

애플은 Afterburner란 카드를 따로 추가하여 CPU, GPU의 부담을 덜어 줬다. 270만 원 상당의 Afterburner 칩을 이번 M1 pro, M1 max에 넣어 준 것이니 더 이상 가성비를 논하는 건 실례다.

 

 

(좌) iPhone13 pro max (우) Apple Afterburner 카드. Final Cut Pro X, QuickTime Player X, 그리고 지원되는 서드파티 응용 프로그램의 ProRes 및 ProRes RAW 동영상 코덱을 가속화한다.  

 

맥북을 논하는 게 아니니 글은 여기까지..

 

 

 

 

 

 

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총평

 

 

 

애플은 갬성이 아니다.
갓성비다.

 

 

따라올 테면 따라와봐

 

 

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