인텔 "코어 울트라 200V, 전력 효율 향상에 올인"

인텔이 최근 공개한 코어 울트라 200V(루나레이크)는 애플·퀄컴 등 Arm 계열 PC용 프로세서의 전유물로 여겨졌던 저전력·고효율에 도전장을 내밀었다.

지난 4일 독일 베를린에서 진행된 출시 행사에서 짐 존슨 인텔 클라이언트 비즈니스 그룹 총괄은 "코어 울트라 200V 프로세서는 전력 효율성이 Arm에서만 가능하다는 신화가 깨뜨렸다"고 주장했다.

코어 울트라 200V 설계에 참여한 아리크 기혼(Arik Gihon) 인텔 클라이언트 CPU SoC 수석 아키텍트는 최근 인텔이 뉴스룸에 공개한 콘텐츠에서 "냉각팬이 없는 가볍고 얇은 노트북과 투인원에 집중하기 위해 특별한 제품이 필요했으며 효율성에 집중해 모든 면을 다듬었다"고 밝혔다.

■ "전력 소모 최소한으로...필요한 부분만 빨리 쓰는 방향 선회"

인텔은 "코어 울트라 200V 프로세서는 전세대 대비 전력 소모를 최대 40% 낮췄고 그 결과 배터리 지속시간을 5시간 이상 늘리며 CPU 성능과 그래픽 성능, AI 성능을 향상시켰다"고 밝혔다.

코어 울트라 200V(루나레이크)는 저전력 아일랜드 E코어 성능을 확대했다. (자료=인텔)

이런 목표를 달성하기 위해 인텔이 세운 양대 원칙은 ▲ 필요한 순간마다 프로세서의 최소한만 활용하고 ▲ 작업을 마치는 대로 빨리 꺼버리는 것이다.

아리크 기혼 수석 아키텍트는 "전세대 제품 대비 더 많은 애플리케이션에서 저전력·고효율 작업을 위한 E(에피션트)코어를 활용하며 성능이 개선된 면이 있다"고 밝혔다.

■ 성능 향상된 E코어 '스카이몬트' 우선 가동

인텔은 12세대 코어 프로세서(엘더레이크) 이후 고성능 작업을 위한 P(퍼포먼스)코어, 저전력·고효율 작업을 위한 E(에피션트)코어 등 두 종류 코어를 조합하는 하이브리드 구조를 적용하고 있다.

코어 울트라 200V 프로세서의 컴퓨트 타일에는 P코어 4개, E코어 4개 등 총 8개 코어가 탑재된다. (사진=지디넷코리아)

코어 울트라 200V 프로세서 역시 P코어 4개, E코어 4개 등 총 8개 코어를 탑재했다. 아리크 기혼 수석 아키텍트가 언급한 E코어 '스카이몬트'(Skymont)는 전세대 저전력 E코어 대비 연산 성능을 정수 1.38배, 실수 1.68배 높인 제품이다.

스카이몬트 단일 코어 작동시 랩터코브(P코어) 대비 전력 효율이 더 높다. (사진=지디넷코리아)

지난 6월 '테크투어 타이완' 행사 당시 스테판 로빈슨(Stephen Robinson) 인텔 수석 아키텍트겸 펠로우는 "스카이몬트 코어 1개가 데스크톱용 13세대 코어 프로세서(랩터레이크)에 탑재되는 P코어, 랩터코브(Raptor Cove) 대비 더 높은 성능을 내기도 한다"고 설명하기도 했다.

■ 스레드 디렉터로 알맞은 코어 활용...PMIC도 추가

P코어와 E코어에 알맞은 작업을 배정하려면 윈도·리눅스 등 운영체제에 현재 코어 활용 상황을 알려주는 장치도 필요하다. 12세대 코어 프로세서 이후 인텔 프로세서에는 운영체제를 돕기 위한 장치인 '스레드 디렉터'(Thread Director)도 기본 탑재된다.

데스크톱용 12-14세대 코어 프로세서는 성능을 중시하기 때문에 P코어를 먼저 활용한다. 그러나 코어 울트라 프로세서는 성능이 아닌 효율성에 중점을 두고 E코어를 먼저 활용한다.

스레드 디렉터 책임자인 라즈쉬리 차북스와(Rajshree Chabukswar) 인텔 클라이언트 컴퓨팅 그룹 펠로우는 "코어 울트라 200V 프로세서가 배터리 상태에서 작동할 때는 E코어를 최대한 먼저 활용하며 더 무거운 작업을 실행해야 할 경우 이를 P코어로 넘긴다"고 밝혔다.

루나레이크 E코어 작동시 P코어는 대기 상태로 전환된다. (사진=지디넷코리아)

코어 울트라 200V 프로세서는 여기에 더해 여기에 P코어 4개, E코어 4개와 GPU 코어에 각각 PMIC(전력관리 반도체)를 추가해 전압을 독립적으로 관리한다. 예를 들어 P코어가 작동하지 않을때는 필요 최소한의 전압만 공급해 배터리 낭비를 줄인다.

■ 메모리 통합으로 2W 추가 소모... NPU 소모 전력도 소폭 늘어

코어 울트라 200V 프로세서는 많은 전력을 이용하는 메모리 접근 횟수를 줄이기 위해 '메모리 캐시'도 도입했다. P코어와 E코어, GPU에 필요한 데이터를 LPDDR5X 메모리에서 가져오기 전 메모리 캐시를 먼저 들러서 전력 소모와 지연 시간을 모두 낮춘다.

코어 울트라 200V 프로세서는 LPDDR5X 메모리를 탑재하며 소모전력이 최대 2W 가량 늘어났다. (사진=지디넷코리아)

코어 1개를 두 개처럼 작동시키는 기술인 하이퍼스레딩도 P코어에서 빠졌다. 성능이 늘어나는 대신 코어를 구성하는 공간 중 10%를 더 써야 하며 전력 소모가 늘어나는 등 코어 울트라 200V 프로세서의 특성에 맞지 않다는 판단에서다.

단 코어 울트라 200V의 전력 소모가 모든 면에서 감소하기만 한 것은 아니다. 일례로 LPDDR5X 메모리를 프로세서에 결합하며 전세대 대비 최대 2W를 추가로 쓴다. 또 NPU 소모 전력은 코어 울트라 시리즈1이 9W, 코어 울트라 200V가 11.2W로 소폭 늘었다.

코어 울트라 시리즈1에 탑재된 NPU 3과 코어 울트라 200V에 탑재된 NPU 4 벡터 연산, TOPS, 대역폭 비교도. (사진=지디넷코리아)

6월 초 진행된 '테크투어 타이완' 행사에서 대런 크루스(Darren Crews) 인텔 NPU 수석 아키텍트는 "소모 전력이 높아졌지만 소요 시간이 크게 줄어 실제 전력 소모는 줄어든다. 이를 통해 전력 효율을 2.9배 높였다"고 밝히기도 했다.

■ 전력 효율성·배터리 지속시간, 이달 말 이후 확인 가능

코어 울트라 200V가 전력 효율 면에서 전 세대 대비 상당한 향상을 거둔 것은 분명해 보인다. 지난 4일 인텔이 공개한 도타 2(DOTA 2) 구동 비교 영상에서 코어 울트라 200V 프로세서는 AMD 라이젠 HX 370과 초당 프레임 수는 같지만 소비 전력은 30% 낮았다.