[기기검증] 인텔 데스크톱용 11세대 칩, 얼마나 빨라졌나

클록당 명령어 처리 수 상승·AI 처리 속도 크게 향상...코어는 감소

데스크톱용 인텔 11세대 코어 프로세서(로켓레이크). (사진=지디넷코리아)

인텔 데스크톱용 11세대 코어 프로세서(로켓레이크)가 오늘(31일)부터 PC 제조사와 소매사 등을 통해 본격 판매된다.

데스크톱용 11세대 코어 프로세서는 10세대 코어 프로세서(아이스레이크)의 내부 구조와 11세대 코어 프로세서부터 적용된 Xe 그래픽 칩셋을 혼합해 14nm(나노미터) 공정에서 생산된다.

또 차세대 코어 프로세서 '엘더레이크'(Alder Lake)가 출시되는 올 4분기까지 짧게는 6개월, 길게는 9개월 가량 빈 틈을 메워 줄 과도기적 제품이기도 하다. 이들 프로세서의 성능을 각종 벤치마크 프로그램으로 검증했다.

■ 11세대 2종, 10세대 1종 등 총 3종 테스트

검증 대상 프로세서는 11세대 코어 프로세서 중 최상위 제품인 코어 i9-11900K(3.5GHz, 8코어/16스레드), 중간에 위치하는 제품인 코어 i5-11600K(3.9GHz, 6코어/12스레드) 등 총 2종이다. 여기에 전 세대 최상위 제품인 코어 i9-10900K를 함께 테스트했다.

인텔 코어 i9-11900K 프로세서(좌) / 코어 i5-11600K 프로세서(우). (사진=지디넷코리아)

성능 측정용 PC에 발생하는 열을 효과적으로 처리할 수 있는 수랭식 냉각장치, 프로세서와 그래픽카드에 대용량 전원을 안정적으로 공급할 수 있는 고용량 전원공급장치 등을 연결했다.

벤치마크를 위해 구성한 10세대/11세대 시스템. (사진=지디넷코리아)

메모리 클록은 XMP Ⅱ 프로파일 설정 상태에서 각각의 프로세서가 지원하는 최고 수준인 DDR4-2933/DDR4-3200으로 설정하고 오버클록은 무효화했다. 단 11세대 코어 프로세서에 추가된 자동 오버클록 기능인 오버클록 부스트는 활성화했다.

고성능 메모리와 고용량 전원공급장치, 수랭식 냉각장치 등을 활용했다. (사진=지디넷코리아)

설치되는 운영체제와 벤치마크 소프트웨어, 웹브라우저 등 각종 프로그램, 메인보드 바이오스(BIOS), SSD 펌웨어 등은 테스트 시점(3월 4주차) 기준 최신버전으로 업데이트했다. ※ 구체적인 시스템 구성은 기사 하단 '시스템 구성' 참고.

■ 오피스 프로그램에서 벌어진 '하극상'

마이크로소프트 오피스와 엣지를 실행하며 반응 속도 등을 측정하는 퓨쳐마크 PC마크10(PCMark 10) 애플리케이션 테스트를 보면 11세대 코어 프로세서 전반에서 큰 성능 향상을 볼 수 있다.

각 프로세서 별 PC마크10 애플리케이션 테스트 점수. (자료=지디넷코리아)

특히 코어 i5-11600K는 코어 i9-10900K 대비 코어 수가 4개 모자라지만 엑셀을 제외한 모든 애플리케이션에서 거의 비슷하거나 더 뛰어난 성능을 냈다. 코어 i9-11900K는 코어 i9-10900K 대비 9% 성능이 향상됐다.

각 프로세서 별 웹엑스퍼트3 성능 테스트. (자료=지디넷코리아)

웹브라우저의 자바스크립트 등 처리 속도를 측정하는 웹엑스퍼트3(WebXPrt 3)에서도 이런 '하극상' 경향은 뚜렷하게 나타난다. 코어 i5-11600K 프로세서는 277점, 코어 i9-11900K 프로세서는 295점으로 코어 i9-10900K 대비 각각 약 7%, 13.8% 성능 향상이 있다.

■ 3D마크에서 세대간 3.4% 성능 차이

3D 처리 성능은 그래픽 칩셋 뿐만 아니라 프로세서의 연산 성능도 함께 뒷받침되어야 한다. 세대별 성능 향상 폭을 보기 위해 그래픽 성능 측정 프로그램인 3D마크 점수도 함께 확인했다.

각 프로세서 별 3D마크 타임스파이 테스트 결과. (자료=지디넷코리아)

다이렉트X 12 기반인 타임스파이 테스트에서는 코어 i9-11900K가 1920×1080 해상도와 2560×1440 해상도에서 약 3.4% 더 높은 점수를 냈다. 코어 i5-11600K도 10세대 코어 i7 프로세서에 근접한 성능을 낸다.

4K 화면을 연산해 출력하는 타임스파이 익스트림은 프로세서보다는 그래픽카드(지포스 RTX 3070)의 성능에 더 큰 영향을 받아 10세대/11세대 간 성능 차이가 크게 두드러지지 않는다.

■ 게임에 따라 성능 향상 정도 천차만별

오버워치와 배틀그라운드, GTA Ⅴ와 파크라이5 등 실제 게임에서 세대간 성능 차이를 확인했다. 먼저 오버워치에서는 성능 향상 폭이 1-3프레임으로 크지 않으며 해상도를 2560×1440으로 설정할 경우 오차 범위 내에서 성능이 떨어지기도 한다.

각 게임별 초당 평균 프레임 비교. (자료=지디넷코리아)

그러나 배틀그라운드는 같은 조건에서 코어 i5-11600K 프로세서가 코어 i9-10900K 대비 더 나은 성능을 낸다. 또 코어 i9-11900K는 전 세대 대비 적게는 8프레임, 많게는 17프레임 이상이 더 나온다.

오버워치의 성능 향상 폭은 크지 않았다. (사진=지디넷코리아)

그래픽 옵션을 '울트라'에서 '높음' 등으로 조절하거나, 흔히 쓰이는 '국민 옵션' 등으로 조절하면 2K(2560×1440) 해상도에서 144Hz 고주사율 모니터도 충분히 소화할 수 있다.

※ 테스트 조건 : 엔비디아 프레임뷰로 초당 평균 프레임 측정. 그래픽 품질 설정은 오버워치 '최상', 배틀그라운드 '울트라' 설정 후 녹화 파일 재생.

각 게임별 초당 평균 프레임 수. (자료=지디넷코리아)

GTA Ⅴ에서는 전 세대 대비 2개 줄어든 코어가 성능에 영향을 미쳤다. 해상도를 높이면 10세대 코어 프로세서 대비 소폭 프레임이 하락했다.

반면 파크라이5는 1920×1080 해상도에서 11프레임 이상 차이가 난다. 2560×1440 해상도에서는 그래픽카드의 성능 한계로 향상 폭이 크지 않았다. 파이널판타지15 벤치마크 역시 비슷한 성향이다.

파크라이5는 1080p 해상도에서 최대 10프레임 이상 성능이 향상된다. (사진=지디넷코리아)

※ 테스트 조건 : 엔비디아 프레임뷰로 초당 평균 프레임 측정. 그래픽 품질 설정은 GTA Ⅴ가 '최상', 파크라이5가 '높음', FF15 벤치마크가 '표준'. GTA Ⅴ와 파크라이5는 게임에 내장된 벤치마크 모드 활용.

정리하자면 실제 게임에서 11세대 코어 프로세서의 성능 향상 폭은 전 세대 대비 폭발적이지는 않다. 성능 향상은 있지만 수치상, 혹은 체감상으로 명쾌하게 느낄 수 있는 수준은 아니다.

■ AI 처리 성능 대폭, 동영상 변환은 소폭 향상

데스크톱용 11세대 코어 프로세서는 모바일(노트북)용 10세대 코어 프로세서의 구조를 거의 그대로 가져오면서 AI 가속 기능도 추가했다. 각종 콘텐츠 제작 애플리케이션이 AI 활용도를 점점 늘려가고 있기 때문에 이 역시 확인해 볼 대목이다.

각 프로세서별 AI/동영상 처리 소요 시간. (자료=지디넷코리아)

토파즈랩 기가픽셀 AI(Gigapixel AI)는 AI를 활용해 저해상도 그림·사진 파일을 고해상도로 업스케일링하는 소프트웨어다.

사진 6장을 4배로 확대하는 테스트 실행 결과 AI 가속 기능을 내장한 코어 i5-11600K가 코어 i9-10900K보다 2분 이상 더 빠른 시간에 작업을 마쳤다.

※ 테스트 환경 : 니콘 D50으로 촬영한 338만 화소 사진 4장, 캐논 EOS 400D로 촬영한 1천만 화소 사진 2장을 기가픽셀 AI 기본 설정으로 4배 확대. 그래픽칩셋(엔비디아 지포스 RTX 3070) 가속 기능 비활성화.

동영상 변환은 여러 코어를 집중적으로 활용하기 때문에 코어가 많을 수록 유리하다. 오픈소스 동영상 변환 프로그램인 핸드브레이크로 1920×1280 화소 동영상 파일(H.264+리니어 PCM 코덱, 평균 비트레이트 40Mbps, 재생시간 24분 06초)을 1280×720 화소, H.265 코덱(8Mbps)으로 변환하는 데 걸리는 시간을 측정했다.

코어 i5-11600K는 6코어, 12스레드로 작동해 동영상 변환 시간이 가장 오래 걸렸다. (사진=지디넷코리아)

그 결과 코어 i9-11900K는 전 세대 대비 코어가 2개 줄어들었지만 동영상 변환 속도는 오히려 소폭 감소했다. 줄어든 코어를 향상된 클록당 명령어 처리 성능으로 커버한 것으로 보인다.

6코어, 12스레드로 작동하는 코어 i5-11600K는 같은 파일을 처리할 때 코어 i9-11900K 대비 약 74초 이상 더 걸린다.

■ 공정과 코어 수 제약...극적인 성능 향상은 미미

데스크톱용 11세대 코어 프로세서는 클록당 명령어 처리 성능과 내장 그래픽칩셋 등 성능 향상으로 전 세대 대비 성능 향상이 있다. 그러나 이를 모든 상황에서 체감하기는 쉽지 않다. 오피스나 AI 처리에서는 11세대 제품의 성능 향상이 뚜렷하지만 게임에서는 성능 폭이 크지 않다.

데스크톱용 11세대 코어 프로세서는 코어 수와 아키텍처 등 영향으로 큰 성능 향상을 이끌어내지 못했다. (사진=지디넷코리아)

10nm용으로 설계된 아키텍처를 14nm로 옮겨 오면서 물리적인 면적이 늘어나 코어 수를 줄일 수밖에 없었고 기반이 된 프로세서 구조 역시 2019년 첫 선을 보인 모바일용 10세대 코어 프로세서(아이스레이크) 기반이다.

특히 최상위 제품의 코어 수가 오히려 2개 줄어든 것은 AMD 라이젠 5000 시리즈와 경쟁에서 긍정적인 요소가 아니다. 또 차세대 코어 프로세서, 엘더레이크 출시까지 1년이 채 남지 않았다. 여러 요소가 겹쳐 올 한해 11세대 코어 프로세서의 흥행은 쉽지 않을 것으로 보인다.

※ 시스템 구성

프로세서 : 인텔 코어 i9-10900K(10세대), 코어 i5-11600K/i9-11900K (11세대)

메인보드 : 에이수스 ROG 막시무스 Ⅻ APEX (인텔 Z490, 10세대)

에이수스 ROG 막시무스 ⅩⅢ HERO (인텔 Z590, 11세대)

메모리 : 팀그룹 T-Force DDR4-3600 CL18 Delta RGB 8GB × 2 아인스시스템 (16GB, XMP Ⅱ, DDR4-2933/3200 설정)

그래픽카드 : 조택 게이밍 지포스 RTX 3070 트윈에지 OC (GDDR6 8GB)

냉각장치 : NZXT 크라켄 X73(KRAKEN X73, 최고 냉각성능으로 설정)

SSD : WD 블랙 SN850 1TB (NVMe, PCIe 4.0 - 게임모드 활성화)

전원공급장치 : 한미마이크로닉스 퍼포먼스Ⅱ 850W

운영체제 : 윈도10 프로페셔널 (버전 20H2, 19042.906)