11세대 인텔 코어 i9-11900K 성능을 살펴보자

조회수 2021. 04. 01. 14:21 수정
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신규 아키텍처로 8코어지만 10코어급 성능
인텔 로켓 레이크의 특징은 지난 2018년 발표된 서니 코브 아키텍처가 사용된 점을 들 수 있다. 서니 코브는 모바일 플랫폼 전용으로 출시된 10nm CPU 아이스 레이크에 적용된 아키텍처로, 로켓 레이크에는 해당 아키텍처를 14nm 공정에 맞춰 수정된 사이프레스 코브 아키텍처가 적용되었다.
사이프레스 코브 아키텍처와 서니 코브 아키텍처의 구체적인 차이점은 알려지지 않았지만, 동일 아키텍처에 기반한 만큼 지금까지 사용되어온 스카이레이크 아키텍처에 비해 IPC 향상을 위해 병렬화와 레이턴시 개선에 중점을 두었고, 덕분에 인텔 발표 기준으로 최대 19%의 IPC 개선을 이뤄낸 것이 특징이다.

그러나 PCIe 4.0 도입과 CPU 클럭 상승 및 지원 메모리 클럭 증가, AVX512 지원, Xe 아키텍처 기반 새로운 그래픽 코어 탑재등 여러 요인이 겹치면서 최대 코어가 10세대 코멧 레이크의 10코어에서 11세대 로켓 레이크는 8코어로 낮아졌다.

11세대 코어 프로세서 로켓 레이크 시리즈는 최대 코어 구성이 10코어 20스레드에서 8코어 16스레드로 줄어들었지만, 지금까지와는 다른 아키텍처가 사용된 만큼 실제 얼마나 성능 차이가 발생할지는 확인이 필요한 부분이다.

11세대 코어 CPU 로켓 레이크의 플래그십, 코어 i9-11900K

인텔의 플래그십 구매 층이라면 10세대의 플래그십 10코어 모델인 코어 i9-10900K와 비교했을 때 11세대의 플래그십 8코어 모델인 코어 i9-11900K의 성능이 어떤 차이를 보이는가 하는 점일 것이다.

이에 보드나라에서는 인텔 코어 i9-11900K와 코어 i9-10900K 샘플을 확보해 이들의 성능을 비교해 봤다. 코어 i9-11900K는 일반에 판매되는 리테일 모델인 반면 코어 i9-10900K는 엔지니어링 샘플(ES)이라는 차이가 있지만, 코어 i9-10900K ES 또한 리테일 제품과 스펙면에서 차이가 없다.

아키텍처 차이를 제외하면 코어 i9-11900K는 AVX512와 SHA 명령이 추가 지원되며, 코어당 L1D 캐시는 50%, L2 캐시는 100% 용량이 늘었다. 통합 L3 캐시 용량 자체는 20BM보다 작은 16MB지만, 코어당 용량을 따지면 2MB로 동일한 비율을 보인다.
코어가 줄어든 것을 만회하기 위함인지, 코어 i9-11900K/KF 모델에는 다른 11세대 코어 CPU와 달리 새로운 기술이 적용되었다. 어댑티브 부스트 테크롤로지(Adpative Boost Technology)라 이름 붙인 새로운 부스트 클럭이 그것으로, 터보 부스트 Max 3 기술이 듀얼 코어까지 지원하는 것과 달리, 써멀 벨로시티 부스트 클럭과 같이 올 코어 부스트 클럭 향상을 이끌어낸 기술이다.

공개 정보에 따르면 시스템의 전력과 쿨링 조건에 따라 달라지지만, 일반적으로 모든 CPU 코어의 클럭을 끌어 올리는 사용자 오버클럭과 같이 모든 코어의 클럭을 자동으로 5.1GHz까지 끌어올려준다.

사용자 오버클럭과 달리 인텔 ABT는 제조사의 공식 스펙상 정상 동작 환경으로 취급되어, 정상적인 보증 대상이다. 단지, 사용자 오버클럭에 준하는 수준의 올 코어 부스트 클럭 기술인 만큼 소비전력과 발열 상승을 감수해야할 것으로 보인다.
테스트는 기가바이트 Z590 Vision G 제이씨현 메인보드와 지포스 RTX 3070 FE, 윈도우 10 프로 64bit 20H2 운영체제 환경에서, 리안리 갈라하드 AIO 240 STCOM 수랭 쿨러, 커세어 AX1600i 컴스빌 파워서플라이, 마이크론 크루셜 P5 500GB 대원CTS 기반 시스템에서 진행되었다.

일체형 수랭 쿨러는 라디에이터 냉각팬과 워터 펌프 모두 메인보드 바이오스 세팅에서 최대 속도로 동작하게 설정하였고, 메모리는 동일 타이밍에 클럭만 각 CPU의 공식 지원 클럭에 맞춰 세팅한 조건이다.

테스트는 메모리 클럭과 쿨링팬 세팅 외에 메인보드 바이오스 기본값을 유지한 상태로 진행되었으며, 바이오스 공개와 테스트 시점의 차이로 인해 코어 i9-10900K와 코어 i9-11900K는 출시 초기 바이오스로, 코어 i9-11900K의 ABT 상태 테스트는 F4a 바이오스에서 진행된 점을 참고하기 바란다.

코어 i9-11900K, AVX512와 ABT로 전력 및 발열 상승

우선, 본격적인 성능 테스트에 앞서 전 세대와 같이 14nm 기반 공정으로 설계된 코어 i9-11900K의 소비전력과 발열을 체크했다. AVX512 지원 업데이트된 프라임 95 30.3b6 버전의 SmallFFTs 테스트와 블랜더 2.92 버전을 이용해 '벤치마크' 데모 파일을 약 10분간 렌더링한 경우를 비교했다. (인텔 XTU 모니터링 기준)

코어 i9-11900K는 새로운 부스트 클럭 기술인 ABT가 더해진 만큼, 이번 테스트에서는 해당 옵션을 On/ Off해 영향력을 비교했다.

프라임 95 테스트에서 코어 i9-10900K와 같이 ABT를 제외하고 동일한 부스트 클럭 기술 환경에서 테스트했을 때 코어 i9-11900K는, 부스트 클럭이 0.1GHz 높아졌지만 코어가 2개 줄어든 영향으로 패키지 소비전력은 약 50W 줄었다. 하지만 ABT를 켰을 때는 클럭 상승에 따라 소비전력이 약 40W 높아졌다.

프라임95 테스트시 코어 i9-11900K의 온도는 코어가 줄었음에도 일반 부스트 클럭 조건에서 코어 i9-10900K 대비 소폭 낮은 수준이었고, ABT를 통해 올 코어 클럭이 높아지는 순간 패키지 온도 100℃를 찍으면서 발열에 의한 스토틀링이 발생했다.

블랜더 벤치마크에서는 스로틀링이 발생하지는 않았지만 역시나 ABT 유무에 따라 상당한 발열과 소비전력 상승이 관측되었는데, 동작 클럭이 높아진 영향도 있겠지만 일정 이상의 클럭으로 높아질 경우 소비전력이 급격히 상승하는 이슈로 지적받았던 아이스 레이크의 서니 코브 아키텍처 기반인 사이프레스 코브 아키텍처의 영향으로 추정된다.

바뀐 아키텍처의 기본 특성은?

인텔 로켓 레이크는 데스크탑 용 최초로 '코브' 시리즈 아키텍처가 적용된 CPU다. 10세대까지 쓰였던 스카이 레이크 아키텍처 기반 제품과 차이가 있을 수 밖에 없는데, 실제 작업 성능 확인에 앞서 대략적인 특성을 살펴보았다.


이번 테스트는 로켓 레이크 대응을 위해 내놓은 Sisoftware의 Sandra 2021.3.31.12 버전을 통해 진행되었으며, 예외적으로 메모리 레이턴시는 AIDA64를 통해 체크했다.



코어 i9-10900K와 비교한 코어 i9-11900K의 연산 성능은 ABT 여부와 무관하게 낮은 결과를 기록한 반면, 멀티미디어 성능은 더 높은 성능을 내준다. 인텔이 코어 i9-10900K 대비 높은 게임 성능을 발휘한다고 밝힌 내용을 뒷받침해줄 수 있을 것으로 기대된다.
코어 i9-11900K는 코어간 대역폭과 레이턴시도 개선되었는데, 레이턴시는 ABT를 켜 올 코어 클럭이 높아진 환경에서는 소폭 증가하는, 약간 이해하기 어려운 모습을 보였다.
한편, 로켓 레이크의 사이프레스 코브 아키텍처는 서니 코브를 개승하면서 10세대와는 캐시 구조도 바뀌었는데, 이에 Sandra로 측정한 캐시 성능을 보면 캐시와 메모리간 대역폭과 L1Data 캐시 성능은 코어 i9-11900K가 높게 나타났지만, L2와 L3 캐시 성능은 코어 i9-10900K가 더 높은 수준을 유지했다.
캐시-메모리 레이턴시 결과에서 짐작할 수 있겠지만, 코어 i9-11900K는 공식 지원 메모리 클럭이 높아지면서 그에 맞춰 대역폭이 대폭 증가했다. 위 차트에서 코어 i9-109000K는 DDR4 2933MHz일 때의 결과지만, 메모리 클럭을 3200MHz로 높일 경우 약 29GB/s 대의 대역폭을 기록한 것을 감안하면, 로켓 레이크에 적용된 사이프레스 코브 아키텍처의 핵심 개선 사항은 메모리 대역폭 개선으로 들 수 있다.

로켓 레이크는 메모리 대역폭이 대폭 개선된 반면, 메모리 레이턴시에서는 약간 불리한 특성을 갖춘 것으로 보이는 결과를 내줬다.

향상된 부스트 클럭과 ABT로 높아진 게임 성능

게임 성능은 어떨까? 우선 3DMark의 CPU 성능을 체크했다. 전체적인 클럭이 높아진 만큼 전반적으로 코어 i9-11900K의 성능이 높게 측정되었다. 물론 위 테스트 결과는 실제 게임에서 CPU가 어느 정도의 성능을 내줄지 대략적인 지표로 활용할 수 있지만, 실제 게임은 그래픽 카드와 메모리 등 다른 시스템 컴포넌트의 역할도 중요한 만큼 위 결과를 그대로 단정하긴 어렵다.

게다가 게임에 따라 멀티 코어 활용도나 아키텍처 영향도 무시할 수 없으니, 추가로 실제 게임을 통해 코어 i9-10900K와 코어 i9-11900K의 성능을 확인했다.
실제 게임 역시도 대부분 코어 i9-11900K가 앞서는 성능을 보였다.

이달 중순 인텔이 로켓 레이크를 공식 발표하며 공개한 성능 테스트 결과가 코어 i9-11900K에 유리하게 설정되었다는 논란이 있었지만, 실제 테스트 결과 역시 인텔의 자료와 크게 다르지 않다.

코어 i9-10900K와 같은 부스트 클럭 기술이 적용된 상태에서도 코어 i9-11900K가 대부분 높은 성능을 내주고, ABT를 설정하면 약간 뒤쳐졌던 게임에서 일정 수준 성능이 만회된다.

올 코어 부스트 클럭 5.1GHz의 위력

아키텍처 변화에 따른 코어 i9-11900K의 기본 특성과 게임 성능을 확인한데 이어, 실제 일상적인 작업에서 어느 정도의 성능을 내주는지 측정했다. PCMark 10을 기준으로 코어 i9-11900K가 i9-10900K보다 더 높은 성능을 내주는데, 이는 PCMark 10이 멀티 코어 활용도가 높지 않은 오픈소스 프로그램 위주로 테스트가 구성된 영향으로 판단된다.
암호화 및 물리 연산, 얼굴 인식, HDR, 머신 러닝, HTML 5, PDF 렌더링, 암호화 등 전반적인 PC 작업 성능 측정에 활용되는 긱벤치 5.4 기준으로 코어 i9-11900K의 싱글 코어 성능은 코어 i9-10900K대비 우수한 것으로 나타났다. 반면 멀티 코어 활용에서는 적은 코어수의 영향으로 낮게 측정되었지만, ABT를 통해 올 코어 부스트 클럭이 높아지면서 더 나은 성능을 경험할 수 있게 된다.
HTML5와 자바스크립트 기반 웹 서핑 성능을 측정하는 WebXPRT3와 동영상 변환 성능을 측정하는 HWBot x265 벤치마크, 자료 공유를 위해 여러 파일을 하나로 묶는 압축 성능 확인을 위한 7-zip을 테스트했다.

일상 생활에서 비교적 자주 활용되는 분야로, 코어 i9-11900K는 대체로 코어 i9-10900K 급의 성능을 내주고, ABT를 더하면 그 이상의 성능도 기대할 수 있다. 특히 웹 서핑 작업(WebXPRT 3)에서 나은 성능을 내주는데, 이번 기사에서는 윈도우 10에 기본 탑재된 크로뮴 엔진 기반의 MS 엣지 브러우저를 이용해 테스트했다.
시네벤치 R20과 R23, 블랜더 2.92, V-Ray 5 및 코로나 1.3 처럼 멀티 코어 활용도가 높은 렌더링 계열 프로그램들을 이용한 테스트도 진행했다.

시네벤치 R20에서는 ABT 유무와 무관하게 코어 i9-10900K가 더 높은 성능을 내주지만, 최신 CPU에 맞춰 등장한 시네벤치 R23에서는 ABT를 더해 올 코어 부스트 클럭이 높은 상태로 제한되지만, 역시 코어 i9-10900K보다 높은 성능을 경험할 수 있다

블랜더, 코로나 1.3과 V-Ray 5에서의 테스트에서도 시네벤치 R23과 마찬가지 결과를 보여주었다.
Sandra 암호화 대역폭과 인공 지능 처리를 위한 뉴럴 네트워크 성능은 코어 i9-11900K가, 금융과 과학 행렬 분석 작업에서는 코어 i9-10900K가 높은 성능을 내주는 것으로 나타났다.

10코어급 성능에 개선된 플랫폼의 결합, 코어 i9-11900K

비록 지금은 10세대 코어 CPU처럼 14nm 공정에 기반하면서 로켓 레이크 플래그십 모델인 코어 i9-11900K에 대해서는 소비전력과 발열 특성은 아쉽지만,

전체적인 성능 테스트 결과를 보면 코어 i9-11900K는 8코어 제품임에도 10코어 구성인 코어 i9-10900K에 준하거나 높은 성능을 내는 만큼, 인텔의 미래를 기대할 수 있는 제품이라는 평을 내릴 수 있겠다.

단지, 물리 코어 갯수에서 확실한 차이가 있으므로 완전한 우위를 주장하긴 애매한 상황이고, 그에 따라 CPU 성능만 두고 본다면 코어 i9-10900K 사용자나 10세대와 11세대 코어 i9 CPU로의 업그레이드를 고려한다면 신중한 선택이 요구된다.
그런 점에서 플랫폼의 변화를 살펴보면, 로켓 레이크는 최신 고성능 NVMe SSD의 성능을 제대로 지원할 수 있는 PCIe 4.0과 외장 스토리지 장비의 성능을 뒷받침해줄 수 있는 20Gbps에 달하는 대역폭의 USB 3.2 Gen 2x2 도입 등, 상당한 플랫폼 업그레이드가 병행되었다.

여기에 하이엔드 데스크탑 플랫폼이나 서버용 CPU에서나 지원하던 전문 작업 가속 용 딥 러닝 부스트 및 VNNI(Vector Neural Network Instructions)를 지원해 활용폭을 넓혔고, 내장 그래픽의 HDMI 2.0과 HBR3, 10bit AV1, 12bit HEVC, E2E 압축 등 많은 부분에서 개선이 이뤄졌다.

물론 PC의 성능 핵심은 CPU지만 플랫폼도 전체적인 사용 경험에 중요한 역할을 한다는 점을 감안하면, 새롭게 PC를 구성하는 경우라면 코어 i9-11900K를 포함한 로켓 레이크 플랫폼도 고려해볼 옵션이 될 수 있다.
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