인텔은 틱톡 (Tick-Tock) 전략에 따라 새로운 CPU를 출시하고 있으며 지난해에는 하스웰 (Haswell)을 발표했고 올해에는 틱 (Tick)에 해당하며 하스웰을 대체하는 하스웰 리프레시 (Haswell Refresh)를 출시한다.

하스웰은 아이비브릿지 (Ivy Bridge)와 같은 22nm 공정을 적용했지만 소켓을 LGA1150으로 교체하고 CPU와 내장 GPU, VR 내장, 베이스 클럭 (BCLK) 오버클럭 지원과 같은 다양한 변화가 이루어졌다.

하스웰 리프레시는 아이비브릿지에서 하스웰로의 변화 만큼의 다양한 변화는 이루어지지 않았으며 기존 하스웰 프로세서가 제공하는 기본적인 기술과 지원을 바탕으로 동작 클럭을 향상해 CPU와 내장 GPU 성능 안정화에 중점을 두고 있는 것이 특징이다.

하스웰 리프레시, 22nm 공정 유지 및 기존 칩셋과 호환

인텔 하스웰 리프레시는 하스웰과 같은 LGA1150 소켓을 이용한다. 따라서 하스웰을 지원한 인텔 8 시리즈 칩셋 역시 하스웰 리프레시 CPU를 이용할 수 있으며 앞으로 출시 예정에 있는 14nm 브로드웰 (Broadwell)도 호환 가능할 것으로 알려졌다.

제조 공정은 하스웰과 같이 22nm 3D 트라이게이트 (Tri-Gate) 공정이 적용되며 저전력과 코어 당 성능 (싱글 스레드, IPC 향상) 최적화가 이루어진다. 데스크탑은 100MHz 향상된 클럭 적용으로 CPU 성능 향상, 그리고 내장 GPU도 향상이 이루어진다. 하스웰의 CPU 성능은 아이비브릿지 대비 10% 이내의 향상이 이루어졌다.

인텔 9 시리즈 칩셋, 14nm 브로드웰도 지원

하스웰 리프레시는 기본적으로 하스웰의 특징인 하이퍼스레딩 (Hyper-Threading), 프로세서 코어와 내장 그래픽은 LLC (Last Level Cache) 공유, 메모리 컨트롤러와 PCIe 컨트롤러는 시스템 에이전트에 통합된다. 듀얼 채널 DDR3/ DDR3L 메모리 컨트롤러, 아이들 전력 소모를 줄이는 DDR 파워 게이팅, 인텔 터보 부스트 (Turbo Boost)를 지원한다.

또 내부 효율 개선을 위해 병렬 처리, 새로운 분기예측 메카니즘, 버퍼 사이즈, FMA 실행 유닛 추가, 로드/ 스토어 대역폭 개선, AVX 2 명령어, (Floating Point Multiple Accumulate), 암호화 및 하드웨어 기반 보안 기능도 강화했다.

하스웰 리프레시는 여기에 관리 및 보안 기능을 향상하고 있으며 하스웰의 RST 12에서 인텔 RST 13 (Intel Rapid Storage Technology 13)을 지원하고 PCI-Express 기반의 스토리지 (M.2 (NGFF))를 캐싱 장치로 활용해 하드디스크 (HDD)의 성능을 보완할 수 있다.

하스웰과 같은 아키텍처, 전력 효율 극대화를 위한 VR 내장

인텔 하스웰은 성능 향상과 전력 효율 개선을 목표로 개발되었고 전력 효율 극대화를 위한 VRM (Voltage Regulator Moudle)을 프로세서에 내장했으며 그밖에도 가변 TDP와 DDR 파워 게이팅, 파워 최적화 (CCPM, Power Optimizer), 새로운 파워 스테이트 (Power States)를 지원한다.

특히 VRM 내장을 통해 CPU 성능은 희생하지 않으면서 전력 효율을 높일 수 있게 되었는데 하스웰 리프레시는 하스웰의 아키텍처를 유지해 특성을 그대로 이어받는다.

VRM은 하스웰 이전까지는 메인보드에 위치했고 멀티 페이즈 (Phase)로 CPU 전력 공급 회로를 구성했으며 서로 다른 블록으로 구분하여 전압 조절이 이루어진다. 이 방법은 전기 회로 증가로 인한 비용과 메인보드 일정 공간을 차지하는 등으로 비효율적인 부분도 있었다.

그리고 인텔이 요구하는 전력 효율과 성능을 만족하지 못했는데 인텔은 VRM 통합으로 프로세서 주요 부분을 독립적이고 정교하게 컨트롤하고 전력 효율을 높일 수 있게 되었으며 메인보드 전원부 설계도 간소화할 수 있게 되었다.

C6/ C7과 보다 깊은 단계의 절전 기능 제공하는 하스웰 리프레시

또한 하스웰 리프레시는 하스웰과 같이 새로운 파워 스테이트 (Power States) C-States를 지원한다. 초저전력 ULT 제품군은 C0, C1, C1E, C2E, C3, C4, C6, C7에 데스크탑이 지원하지 않는 C8, C9, C10의 보다 깊은 단계의 절전 기능을 지원해 전력 소모를 개선한다.

이중 C7 절전 모드는 아이들시 최대 20배 낮은 전력 소모도 가능할 것으로 소개되었다. 다만 C6/ C7 절전모드 적용시 새로운 파워서플라이가 필요할 것으로 알려졌다. 이를 유지하기 위해 최소 0.05A 전류를 보내고 CPU 보조 전원을 연결하는 12V2 레일은 0.6W의 최소 전력을 유지해야 한다.

기존까지 ATX v2.3 파워서플라이 가이드라인에서 CPU 전류 공급이 최소 0.5A를 만족하면 문제가 없었다. 구형 파워서플라이는 C6/ C7 단계의 절전모드 유지가 어려워 불안정해지는데 파워서플라이는 불안정한 시스템을 보호하기 위해 보호회로 (UVP/ OVP)가 동작해 시스템 전원을 강제로 차단, 보호회로가 내장되지 않으면 고장 발생 가능성이 높아지고 시스템도 불안정해질 수 있다.

일각에서는 이의 방지를 위핸 새로운 절전 모드 (C6/ C7) 비활성화 또는 절전 모드 On/ Off 지원이 필요할 것으로 내다봤으며 파워서플라이 제조사들은 하스웰의 이같은 지원을 반영해 하스웰 지원 파워서플라이 리스트를 공개했다. 하스웰 지원 파워서플라이로 교체한 사용자라면 하스웰 리프세시도 크게 문제 없이 이용 가능하다.

K 버전 오버클럭 개선 - TIM 열전도 물질 및 내부 패키징 향상

인텔 하스웰은 VR 통합으로 메인보드의 VRM으로 제어하던 전압은 CPU 내장 IVR로 제어되며 세부 전압 조절 지원이 보다 강화됐다. 여기에 샌디브릿지 (Sandy Bridge)부터 아이비브릿지까지 제한되어 온 베이스 클럭 (BCLK)을 이용한 오버클럭도 지원한다. 베이스 클럭 오버클럭은 하이엔드 샌디브릿지-E (Sandy Bridge-E)처럼 정해진 배율 (100/ 125/ 166MHz) 3가지를 이용해 배수 조절과 함께 사용해 오버클럭 유연성이 향상되었다.

인텔 XMP (Extreme Memory Profiled) 지원으로 표준 JEDEC 스펙 이상의 오버클럭을 지원, 새로운 인텔 XTU (Extreme Tuning Utility)를 통해 실시간 오버클럭도 지원하며 터보 부스트 기술 제한 해제, 코어 배율 언락, 메모리 비율 및 최대 2933MHz, PCH 클럭 컨트롤 언락 등을 제어한다.

하스웰, 히트스프레더 제거 후 오버클럭 (출처 : PCEVA)

인텔 하스웰은 이처럼 오버클럭 방법이 보다 다양화되면서 메인보드 제조사는 이와 같은 오버클럭 특징을 지원하고 있다. Z87 칩셋에서만 가능했던 K 시리즈 CPU 오버클럭도 H87/ B85/ H81 칩셋으로 확장하며 보급형부터 고급형 칩셋까지 오버클럭 지원이 가능하다. 다만 H87/ B85/ H81 칩셋은 메모리 오버클럭이나 베이스 클럭 (BCLK) 배율 조절은 제외되어 차이를 보인다.

이와 같이 하스웰에서는 기존 CPU보다 오버클럭 방법이 조금 더 다양해졌으나 오버클럭을 적용함에 따른 발열이 크게 증가되면서 발열로 인한 오버클럭 한계가 더 빠르게 적용되었다. 이에 일부 사용자는 코어 보호와 열전도를 위해 사용된 히트스프레더를 제거하고 고성능 서멀그리스 등을 이용하는 방법으로 고클럭 오버클럭을 시도했다. 실제로 히트스프레더 제거 후 오버클럭을 시도하면 온도가 하락하는 것으로 확인되었다.

히트스프레더 (IHS)와 코어 사이 쿨링 및 패키징 물질 향상 (TIM 그리스)

인텔 하스웰 리프레시 일반 버전은 기존 하스웰과 크게 다르지 않을 것으로 알려졌으나 코드명 Devil's Canyon으로 알려진 하스웰 리프레시 K 버전은 기존 하스웰과 차이를 둘 것으로 알려졌다.

바로 TIM (Thermal Interface Material) 열전도 물질과 패키징 개선이 이루어질 것으로 소개되었다. 이는 곧 고클럭 적용 즉 오버클럭과 같은 상황에서 기존 하스웰에서 문제가 된 발열이 개선될 것으로 보인다.

인텔 하스웰 리프레시 중 코드명 Devil's Canyon으로 알려진 프로세서는 K 버전으로 배수락이 해제된 프로세서다. TIM 열전도 물질과 패키징 개선이 이루어질 예정이다. 이를 통해 오버클럭 지원이나 기존 발열 문제가 개선될 것으로 예상되며 이를 바탕으로 향상된 성능과 오버클럭 지원이 이루어질 예정이다.

내장 그래픽은 하스웰 내장 GPU와 같은 GT1/ GT2/ GT3/ GT3e

인텔 하스웰은 기존 아이비브릿지가 GT1/ GT2로 나뉜 것에 GT3로 알려진 고성능 내장 그래픽을 추가했다. GT3는 15W와 28W, GT3e의 3가지가 등장했다. 하스웰은 내장 GPU를 세분화하고 성능 향상을 위해 실행유닛 (EU, Execution Units)도 기존 아이비브릿지 내장 GPU에서 증가시켰다. GT1은 10 EU, GT2는 20 EU, GT3는 40 EU를 탑재한다.

GT1/ GT2는 데스크탑, GT3는 노트북과 울트라북에 주로 탑재했다. GT3 28W와 GT3e는 HD Graphics 대신 아이리스 (Iris Grahpics)와 아이리스 프로 (Iris Pro Graphics)의 네이밍을 이용하며 GT3e는 eDRAM (embedded DRAM)과 512bit 메모리 버스를 이용하며 지포스 GT 640에 근접한 성능을 제공했다.

하스웰 리프레시는 CPU에서와 마찬가지로 내장 GPU에 큰 변화가 이루어지지 않았으며 기존과 같이 GT1/ GT2/ GT3/ GT3e를 이용한다. 기본적인 스펙에도 큰 변화는 이루어지지 않았다.

GT3 시리즈는 DX11.1을 지원하고 내장 GPU 제품군은 OpenGL 3.6과 OpenCL 1.2, HDMI 1.4a와 DisplayPort 1.2, 4K UHD 해상도 (3840x2160), 스테레오스코픽 3D, 최대 3대의 디스플레이 동시 출력을 지원하는 것도 기존과 같다.

CPU 100-200MHz 증가, 네이밍 숫자에 +20 추가한 하스웰 리프레시

하스웰 리프레시는 하스웰이 메인스트림 및 퍼포먼스 코어 i5와 코어 i7 시리즈를 먼저 소개한 것과 다르게 이번에는 일반과 저전력 버전을 포함한 코어 i7/ 코어 i5/ 코어 i3/ 펜티엄/ 셀러론 제품군을 모두 소개했고 총 25종의 데스크탑 제품군이 출시된다.

다만 이번에는 모델명에 K가 추가되어 배수락 해제된 제품군은 초기 출시 라인업에는 포함되지 않는다. 데스크탑 일반 쿼드 코어 및 듀얼 코어 CPU의 TDP는 기존 하스웰 CPU와 같은 84W/ 54W/ 53W, 저전력은 T 버전이 35W이고 S 버전은 65W다. 라인업별로 클럭은 100-200MHz 향상된 클럭, 네이밍 숫자에 +20을 추가한 네이밍을 이용한다.

내장 GPU나 메모리 지원은 퍼포먼스와 메인스트림은 GT2 기반의 HD Graphics 4600 (20 EU)/ 4400/ 4200, 펜티엄과 셀러론은 HD Graphics (10 EU)가 탑재된다.

최근 공개된 예약 판매 가격은 하스웰과 유사한 가격대를 형성할 것으로 확인되었으나 초기에는 제품 수급 등에 의해 약간 높은 가격을 형성할 것으로 예상된다.

인텔 9 시리즈 칩셋은 Z97과 H97 공개, PCIe M.2 지원

인텔 하스웰 리프레시는 LGA1150 소켓과 호환되므로 기존 인텔 8 시리즈 칩셋인 Z87/ H87/ B85/ H81과 호환되며 메인보드 바이오스 업데이트가 필요하다. 인텔 9 시리즈 칩셋은 Z97과 H97만 현재 공개되었고 B95/ H91 칩셋의 출시에 대해서는 알려지지 않아 기존 B85/ H81 칩셋이 보급형 시장을 담당한다.

인텔 Z97/ H97의 기본적인 스펙은 기존 Z87/ H87 칩셋과 크게 다르지 않으며 인텔 Z97은 PCIe 3.0 x16/ x8 + x8 / x8 + x4 + x4 레인 분할로 멀티 GPU 지원, H97 칩셋은 H87 칩셋과 다르게 레인 분할을 지원하지 않는 것으로 확인된다.

USB 3.0은 총 6개, SATA3 (6Gbps)도 6포트로 기존 8 시리즈와 차이가 없으며 비즈니스용 칩셋이 지원하는 보안과 관리를 위한 SBA (Intel Small Business Advantage)는 H97만 지원한다. PCI 슬롯은 B75 칩셋이 네이티브로 지원했으나 인텔 8 시리즈 칩셋과 같이 지원하지 않는다.

또 Z97은 CPU 및 iGPU, 메모리 오버클럭 지원, H97은 CPU 오버클럭을 공식적으로 지원하지 않는 것으로 알려졌으나 기존 8 시리즈 칩셋처럼 K 시리즈 CPU 오버클럭을 지원할 가능성도 있어 보인다. Z97은 동적 디스크 가속 (DSA, Dynamic Storage Accelerator)으로 전력 관리 기술과 SSD 사용시 성능 저하를 보완한다.

인텔 9 시리즈 칩셋과 가장 큰 차이 중 하나인 PCI-Express M.2 (NGFF, 1GB/s)도 지원한다. 메인보드 제조사에 따라 인텔이 취소한 것으로 알려진 SATA-Express 역시 지원한다.

시스템 절전 상태에서 이메일과 앱 등을 자동 업데이트하는 스마트 커넥트 (Smart Connect Technology), 최대 절전 모드에서 작업 모드로의 전환 속도를 높여주는 래피드 스타트 기술 (Rapid Start Technology), 빠른 데이터 복구를 위한 래피드 리커버리 기술 (Rapid Recover Technology), 인텔 장치 보안 및 부트 가드로 안정성 향상, 내장 GPU는 3개의 디스플레이 출력을 지원한다.

하스웰 리프레시의 성능은?

인텔 코어 i7 4790

인텔 코어 i7 4790은 출시된 하스웰 리프레시 라인업 중에서 가장 높은 성능을 제공하는 CPU로 코어 i7 4770 프로세서와는 200MHz 증가한 3.6GHz 클럭, 코어 i7 4770K의 3.5GHz보다 100MHz 증가한 클럭이 적용된다. 내장 GPU는 코어 i7 4770/ 4770K와 같은ㅇ HD Graphics 4600 (20 EU)를 탑재한다.

이번 테스트는 현재 하스웰 라인업의 최상위 CPU인 코어 i7 4770K (3.5GHz)와 비교했으며 MSI Z97 Gaming 5 (Z97), DDR3-1600MHz (CL9-9-9-24-1T) 4GB x 2, Intel Chipset inf 10.0.13, 내장 VGA 10.18.10.3412 드라이버를 이용해 진행했다.

하스웰 리프레시는 하스웰과 같은 아키텍처를 기반으로 CPU 클럭이 100MHz 향상이 이루어진 만큼 그에 따른 소폭의 성능 향상이 이루어질 것으로 예상되는데 CPU를 이용한 렌더링과 트랜스코딩, 압축 테스트 결과를 통해 예상 범위 내에서의 성능 향상이 이루어진 것을 알 수 있다.

배틀필드 4 (BattleField 4)와 툼레이더 (Tomb Raider) 게임 테스트 결과 CPU 성능의 영향을 받는 저해상도와 그래픽카드의 영향이 큰 고해상도에서의 게임 성능은 클럭 향상으로 이한 성능 격차는 최대 2fps 차이에 그친다.

내장 GPU는 코어 i7 4790과 코어 i7 4770K가 동일한 HD Graphics 4600 (20 EUs)을 제공하는 GT2 기반인데 4770K 내장 GPU가 근소하게 높은 프레임을 제공했으나 1fps 내외로 오차범위 수준의 성능을 제공했다.

이와 같은 성능 테스트 결과는 같은 아키텍처를 기반으로 근소한 클럭 향상이 이루어진데 따른 것으로 하스웰 리프레시는 게임보다는 CPU를 이용하는 렌더링이나 인코딩, 압축 등에서 조금 더 유리한 결과를 얻었다.

하스웰 세대 교체, 오버클럭은 K 버전 기다려야

인텔이 발표한 하스웰 리프레시는 기존 하스웰과 같은 아키텍처와 22nm 공정, LGA1150 소켓을 유지하며 데스크탑은 CPU 클럭을 100MHz 향상하고 네이밍 숫자에 +20 추가, 내장 GPU에도 큰 변화가 없어 전반적으로 극적인 CPU 및 내장 GPU 향상은 이루어지지 않았다.

대신 SSD 시장의 변화에 맞는 새로운 인터페이스가 추가됐다. 현재 SATA3 (6Gbps) 인터페이스 한계로 더 높은 성능을 내지 못하는 SSD는 PCIe M.2를 비롯해 메인보드 제조사의 지원 여부에 따라 SATA-Express 인터페이스도 활용할 수 있다.

이러한 변화는 PC 시장의 침체와도 연관지을 수 있으며 하스웰 세대의 업그레이드 수요는 아이비브릿지에서 하스웰로의 세대 교체와 같은 환경으로 기존 하스웰 사용자보다는 구세대 프로세서나 새로운 PC를 구축하려는 사용자의 업그레이드에 적합하다.

기존 인텔 8 시리즈 메인보드에서도 바이오스 업데이트 후 CPU만 교체하면 그대로 시스템을 이용할 수 있다. 이는 소켓의 전면 교체가 이루어진 하스웰 초기보다 비용을 절약할 수 있으며 초기 예상 가격은 기존 하스웰과 유사할 것으로 예상되므로 큰 비용 부담없이 시스템 교체가 가능할 것으로 보인다.

한편 이번 하스웰 리프레시는 오버클럭을 염두에 두지 않은 일반 버전과 저전력, 보급형까지 공개되었으나 오버클럭을 위한 K 버전은 6월 즈음하여 시장에 등장할 예정이다. 그동안 문제로 지적된 TIM 열전도 물질과 패키징 개선을 통해 발열을 개선할 것으로 예상되는 만큼 오버클럭을 고려하는 사용자라면 K 버전을 기다려야 할 것이다.