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인텔 14nm 공정의 잠재력 한계 해방, 9세대 코어 프로세서의 오버클럭 특징은?

2018-11-12 13:00
이상호 기자 ghostlee@bodnara.co.kr

기나긴 인텔 14nm 공정 시대에 종지부를 찍을 9세대 코어 프로세서가 출시 되었다.

 

5세대 코어 프로세서인 브로드웰부터 적용된 14nm 공정은 당초 7세 코어 프로세서에서 10nm 공정으로 바뀔 에정이었으나 9세대 프로세서까지 그 명맥을 이어왔다. 결국, 14nm를 유지하면서 쿼드 코어였던 CPU가 8세대에서는 헥사 코어, 9세대에서는 옥타 코어로 늘어나는 것은 물론 동작 클럭 역시 높은 수준을 유지했다.

14nm 장인이라 불릴 정도의 노하우와 기술력이 뒷받침 되었기에 가능했지만, 여전히 14nm라는 한계에 7세대 코어 시리즈 대비 두 배나 늘어난 코어, 더욱 빨라진 클럭은 필연적으로 높은 발열과 소비전력을 부르는 만큼, 인텔은 9세대 코어 프로세서에 오버클럭 대응을 위해 전 세대 제품들과는 조금 다른 접근을 시도했다.

이번 기사에서는 인텔의 마지막 14nm 공정 기반 메인스트림 CPU가 될 9세대 코어프로세서의 오버클럭에 대한 이야기를 해보고자 한다.

 

더 많은 코어, 더 빠른 클럭! 열과의 전쟁을 위한 솔더링

9세대 코어 프로세서 공식 발표전 최대 8코어 구조인 것이 확인되면서 지금까지의 서멀 그리스로는 발열에 제대로 대응하기 어려울 것이란 우려가 있었는데, 결국 이는 2세대 코어 프로세서인 샌디브릿지까지 적용되었던 솔더링 도입으로 이어졌다.

쿨러 장착시 CPU 코어 파손을 방지하고, 좁은 면적의 코어에서 발생하는 열을 넓고 빠르게 분산하기 위한 용도의 IHS(Integrated Heat Spreaders) 사이에 쓰이는 열 전달 물질 TIM(Thermal interface material)은 최신 데스크탑 프로세서의 필수 요소이다.

 

인텔은 3세대 코어 프로세서인 아이비브릿지부터 CPU의 TIM으로 서드파티 CPU 쿨러 구매시 동봉되는 열전달 물질인 써멀 그리스를 사용해왔다. 일반 판매되는 제품들과는 다르겠지만, 2세대 코어 프로세서인 샌디브릿지까지 쓰이던 인듐 합금을 이용한 솔더링 방식(Solder TIM, STIM)에 비해 열전달 효율이 낮고, 코어와 IHS간의 간극 조절이 충분히 세밀하지 못하면 발열이 높아지는 단점이 있다.

대신 '접착' 방식인 솔더링보다 CPU 코어 파손 위험성이 낮고 비용면에서도 유리한 반면 발열 문제가 불거질 가능성이 높기에, 오버클러커들 중에는 '뚜따'를 통해 CPU 코어와 쿨러를 직접 접촉하거나, 기본 써멀 그리스보다 열 전도율이 높은 액체금속 서멀 그리스를 재도포하는 번거로움을 감수하기도 했다.

이 과정에서 '뚜따'의 편의를 위한 툴, IHS를 벗기고 CPU와 쿨러를 직접 접촉하는 사용자들을 위해 코어 깨짐 방지를 위한 CPU 가드도 등장했다.

 

그러나 9세대 코어 프로세서에서는 6세대를 이어온 서멀 그리스 방식 대신, 샌디브릿지까지 지원되어 왔던 솔더링 방식을 도입되면서, CPU 오버클럭을 시도할 때 굳이 코어 파손 위험을 동반하는 '뚜따'를 할 필요성이 낮아졌다.

솔더링(STIM)에 주로 쓰이는 인듐의 열전도율은 81.8 W/(m·K)로, 고성능 서멀 그리스로 오버클러커들 사이에 잘 알려진 그리즐리 크라이오넛(일명 곰서멀)의 연 전도율이 12.5W/(m·K)인 것과 비교하면, 여섯 배 이상 높은 열 전달력을 갖췄다.

 

단지, 인텔은 9세대 코어 프로세서에 솔더링을 적용하면서 코어의 두께를 8세대 대비 약 두 배 수준으로 높였는데, 이는 서로 열 팽창율이 다른 코어와 솔더링(STIM), IHS의 열팽창 특성에 의해 코어가 파손될 위험을 낮추기 위한 조치로 보인다.

오버클럭하는 입장에서는 다이 높이가 커짐에 따라 열전달 효율이 낮은 구간이 길어지면서 쿨링 효율에 손해를 보게 되는 점은 아쉬운 부분이지만, 덕분에 14nm 공정에서 성능을 한계까지 끌어올린 코어 i9-9900K를 제외한 코어 i7-9700K와 코어 i5-9600K는 만족스런 쿨링 특성을 갖춘 것으로 평가받고 있다.

 

얇아진 PCB를 두껍게, 전력 안정성과 고장력 쿨러 대응?

지난 2015년 출시된 인텔 6세대 코어 프로세서인 스카이레이크는 전세대 제품군보다 PCB 두께가 얇아져 같은 쿨러를 사용해도 PCB가 파손되는 경우가 보고되면서 한 동안 이슈가 되었다.

 

고성능 쿨러를 이용하고, '뚜따'도 감행하는 오버클러커라면 얇아진 PCB는 그냥 넘기기 불안한 내용이었다. 때문에 메인보드 제조사를 비롯해 쿨링/ 튜닝 기어 제조사에서는 앞서 이야기한 '뚜따' 가드를 선보이는데 그치지 않고, 'No 뚜따' 사용자들도 쓸 수 있는 CPU PCB 가드도 내놓기에 이른다.

 

서멀그리스 TIM과 함께 오버클러커들의 고민 거리 중 하나였던 얇은 PCB 두께는, 9세대 코어 프로세서에서 다시 두꺼워 지면서 오버클러커나 일반 사용자들의 부담을 줄여 주었다.

번들 쿨러나 저소음 환경 구축이 주목표인 보급형 리테일 쿨러 사용자에겐 특별히 의미있는 변화가 아니겠지만, 시스템 성능 극대화를 위해 CPU 오버클럭용 고성능 쿨러를 선택해야하는 사용자라면 쿨러 장력에 의한 PCB 파손 걱정을 덜 수 있다는 것 만으로도 의미 있는 변화로 볼 수 있다.

인텔은 다시 PCB 두께를 키운 이유에 대해 공식적으로 언급하지 않았지만, 발열 상승에 따른 고성능 쿨러 장착시 안정성 확보외에도, CPU에 더 많은 전력을 안정적으로 공급하기 위해 전력 라인을 강화한 때문으로 받아들여지고 있다.

 

9세대 코어 프로세서 오버클럭, CPU외 신경 쓸 부분은?

8세대와 비교해 9세대 코어 프로세서는 오버클럭 시 예전처럼 뚜따를 고민할 필요도, 쿨러 부착 시 CPU PCB가 파손되지 않을지 고민을 덜 수 있다.

단지, 8세대와 비교해 코어가 늘어난 코어 i9-9900K와 코어 i7-9700K는 전세대와 TDP가 95W로 동일하지만, 14nm 기반 제조공정이 유지된데다 특별한 아키텍처 변화가 동받되지 않아 실제 소비전력과 발열은 그만큼 증가했다.

때문에, 이러한 9세대 코어 프로세서의 오버클럭에 도전한다면 전 세대 CPU보다는 다음과 같은 부분에 조금 더 신경을 쓸 필요가 있다.

 

CPU에 전력을 공급해줄 메인보드의 전원 공급 및 쿨링 설계가 얼마나 충실한지 잘 따져 보아야 한다. 특히 별도로 오버클럭하지 않은 상태에서도 소비전력과 발열이 만만찮은 코어 i9-9900K의 오버클럭을 시도하겠다면, 코어 i7-9700K나 코어 i5-9600K보다 메인보드의 전원부 설계에 조금 더 신경을 써줄 필요가 있다.

 

9세대 코어 시리즈와 함께 등장한 Z390 칩셋 메인보드들은 대부분 Z370 칩셋 메인보드와 비교해 전원부 설계가 강화된 만큼, 9세대 코어 프로세서 기반의 신규 시스템에서 오버클럭을 시도하겠다면 Z390 칩셋 메인보드가 권장된다.

특히, 9세대 코어 프로세서는 CPU 자체의 발열 쓰로틀링 외에도 전류와 전력, 전원부 온도까지 감안해 쓰로틀링을 조정하기 때문에, 메인보드의 중요성이 더욱 높아졌다.

 

CPU 오버클럭은 특정 코어만이 아닌 전체 코어의 클럭을 동시에 올리는 것이 보통이고, 이는 필연적으로 발열이 높아지는 부작용이 따르게 마련이다.

비록 9세대 코어 프로세서가 솔더링(STIM)을 적용했지만 그 자체로 CPU의 발열을 낮춰주는 것이 아니다. 최대 6코어에서 8코어로 늘어난데다, 기본 동작 클럭도 높이면서 따라온 발열을 빨리 외부로 발산하기 위한 조치로 보는 것이 맞다.

따라서, 8코어 오버클럭에서 화산처럼 터져나올 발열을 빠르게 해소하기 위해 쿨러에 더욱 신경을 써야하는 것은 명확하므로, 공랭 쿨러보다는 2열 이상의 수랭 쿨러를 고려할 필요가 있다.

현재 일체형 수랭 쿨러는 120mm/ 140mm 쿨링팬이 쓰이는 라디에이터를 기준으로 1열/ 2열/ 3열 제품군들이 나와 있으니, 최고의 쿨링 성능을 원한다면 커세어  하이드로 시리즈 H150i 프로 RGB 360mm 같은 3열 제품군 중에 선택하거나, 상황이 허락한다면 직접 워터 펌프와 냉각수 탱크, 라디에이터 등을 선택해 수로를 구성하는 커스텀 수랭을 꾸미는 것도 고려해 보자.

 

파워서플라이도 빼놓을 수 없다.

오버클럭하지 않은 시스템에서도 뻥파워로 대표되는 불안정한 파워서플라이를 사용시 아차하면 파워서플라이는 물론 메인보드, CPU, 그래픽 카드등 다른 PC 컴포넌트도 동반 사망하는 경우가 있다.

오버클럭은 인위적으로 동작 클럭을 높이고, 더 높은 전압을 인가해 고성능을 얻어내는 대신 더 많은 전력을 소비하며, 파워서플라이에 가해지는 부하도 더욱 높아진다. 9세대 코어 프로세서는 최대 코어가 8개로 늘어나면서 오버클럭 시 전력 불안정이 발생할 가능성이 커질 수 있으니, 오버클럭까지 감안하면 충분한 출력은 물론이고 고부하 상태에서도 안정적으로 전력 공급이 가능한 제품을 신경써서 선택해야 할 것이다.
이 기사의 의견 보기
그린데이 / 18-11-12 15:20/ 신고
파워도 엄청 처먹고 열도 보일러 수준이고 ㅋㅣ ㅋ ㅣ버그 발현시 성능 반토막날텐데 ㅋㅋ 누군가 또 고쳐주길 바라고 있겠지
게스트 / 18-11-14 20:14/ 신고
영어를 번역했나요? 우리말이 좀 어색해요. 문장이 너무 길고, 수식어가 많고, 주어를
찾기 힘듭니다
프리스트 rubychan님의 미디어로그 가기  / 18-11-19 12:23/ 신고
14nm 공정의 우려먹기는 언제 끝날지..
즐거운하루 rbear님의 미디어로그 가기  / 18-11-21 15:44/ 신고
14nm공정은 9세대로 마감되길 바래봅니다. 하지만 예전 생각나는 발열과 보안이슈 등 아직 해결할 문제가 산적한데.. 향후 대응은 어떨런지 지켜봐야 겠네요..
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