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M1 울트라는 기본적으로 애플의 기존 M1 맥스 칩 다이 두 개를 단일 패키지로 결합했다. 연결에는 애플의 울트라퓨전(UltraFusion)이란 실리콘 인터포저(Interposer)를 사용했다. 그 결과, 성능 코어 16개, 효율 코어 4개를 갖춘 완전한 20코어 ARM CPU가 탄생했다. 이 칩을 탑재한 첫 제품은 함께 발표한 3,999달러짜리 워크스테이션인 애플 맥 스튜디오이다.
애플 하드웨어 기술 담당 수석 부사장 조니 스루지는 M1 칩의 차기 버전을 설계하는 데 “물리적인 한계”가 있었다고 밝혔다. 또 두 개의 M1 맥스 다이를 하나로 결합함으로써 “놀라운 성능”을 가진 SoC(System on Chip)을 만들어냈다고 강조했다.
그렇다면, M1 울트라의 성능은 어느 정도일까?
스루지의 설명에 따르면, M1 울트라는 총 20코어로 CPU 코어수가 두 배로 늘어난다. 애플은 M1 울트라의 공정에 대해 따로 설명하지 않았지만, 전작과 마찬가지로 5나노 공정을 사용한다. 570억 개의 트랜지스터를 집적한 칩의 크기는 기본적으로 M1 맥스의 두 배이다.
두 개의 M1 맥스 다이는 울트라퓨전 아키텍처로 연결되는데, 두 칩 간에 총 2.5TB/s의 대역폭을 제공한다. 스루지는 기존 멀티 칩 상호연결 기술보다 4배 넓은 대역폭이라고 주장했다. 메모리 대역폭 역시 800GB/s로 증가했으며, 총 128GB의 통합 메모리를 지원한다.
여러 실리콘 다이를 하나로 연결하는 것은 획기적인 기술은 아니다. 실제로 AMD는 같은 날 라이젠 쓰레드리퍼 프로 5000 칩을 발표했다. AMD는 프로세서 코어수를 늘린다는 명확한 목적으로 쓰레드리퍼를 개발했으며, 멀티코어 실리콘 다이 여러 개를 결합하는 설계를 채택했다. 예를 들어, 신형 24코어 쓰레드리퍼 프로 3945WX는 3개의 8코어 CCD(Core Chiplet Dies)를 하나의 칩으로 연결했다. CCD의 연결에는 AMD의 인피니티 패브릭 기술을 사용한다.
CPU 성능에 대해 스루지는 M1 울트라가 가장 빠른 16코어 PC 데스크톱 칩(인텔 코어 i9-12900K)보다 90% 더 높은 성능을 제공한다고 주장했다. 또한 12900K보다 100W 더 적은 전력을 사용하면서 똑같은 기본 성능을 낸다고 밝혔다. 하지만 이런 주장의 근거가 되는 벤치마크는 언급하지 않았다.
같은 맥락에서 애플의 GPU 성능 역시 두 배 정도 강화된 것으로 추정할 수 있다. 애플은 M1 울트라의 GPU 코어수가 64개로, M1 맥스의 두 배라고 밝혔다. 스루지는 최상급 GPU인 엔비디아 지포스 RTX 3090보다 더 빠르면서도 전력은 200W 더 적게 사용한다고 주장했다. 이번에도 구체적인 벤치마크 결과는 사용하지 않았다.
한 가지 흥미로운 부분은 울트라퓨전 인터포저가 2개의 GPU 역시 연결한다는 점으로, 많은 사람이 예상치 못한 부분이다.
마지막으로 M1 울트라는 32개의 뉴럴 엔진 코어를 탑재해 머신러닝을 가속화할 수 있다. 애플은 미디어 엔진 역시 2배 빨라졌다고 밝혔다.
애플 M1 프로는 8개의 성능 코어와 2개의 효율 코어, 16개의 GPU 코어를 탑재했다. M1 맥스는 8개의 성능 코어와 2개의 효율성 코어, 32개의 GPU 코어를 탑재했다. M1 울트라는 M1 맥스보다 두 배 많은 코어로 성능 면에서 이미 충분한 경쟁력을 갖췄다.
PCWorld의 M1 맥스 성능 평가를 기억해보면, 10코어 애플 M1 맥스가 14코어 인텔 12세대 코어 i9 노트북을 간발의 차이로 뒤쫓았다. M1 울트라의 성능이 M1 맥스의 정확히 두 배는 아니더라도 두 배에 가까울 것이다. 어떤 식으로 계산하든 애플 M1 울트라가 큰 차이로 앞설 것은 분명하다.
널리 사용되는 긱벤치를 적용해도 마찬가지이다.
하지만 우려사항도 있다. GPU 성능을 측정할 때 PCWorld의 초기 테스트에서는 M1 GPU 성능이 뒤처지는 데다가 PC 생태계를 따라잡기에는 격차가 큰 것으로 나타났다. 긱벤치의 연산 성능 테스트는 GPU를 사용해 심도, 안면 인식, 입자 물리 등 11개의 연산 부하를 실행한다. 테스트는 두 개의 크로스 플랫폼 API를 OpenCL, 벌칸, 엔비디아 CUDA, 애플 메타 API에서 사용한다.
정리해 보면, 애플 M1 울트라가 애플의 주장대로 완전한 괴물 칩이라는 것은 부인할 수 없다. 이제 PC 업계의 대응을 지켜봐야 한다.
editor@itworld.co.kr
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