A17 칩 프리뷰 : 애플 최초의 3nm 칩, 아이폰 15를 어떻게 바꿀까

GPU 성능과 기능

GPU는 A17에서 아주 흥미로울 가능성이 많은 부문이다. 새로운 A 칩이 출시될 때마다 GPU 성능은 평균 20%가량 향상됐지만 그 폭은 사실 15%부터 30%까지 조금씩 달랐다. GPU의 전반적 기능 세트는 크게 변하지 않았다. 속도도 빨라지고, 가변 래스터화 속도, GPU 컴퓨팅용 SIMD 개선 등 새로운 기능이 추가됐지만 레이 트레이싱 같은 중요한 가속 기술에서 애플은 데스크톱 GPU보다 몇 년은 뒤처져 있다.

A16에 새로운 GPU 아키텍처가 적용될 예정이었으나 제때 준비되지 않아 A15와 같은 GPU를 탑재했다는 소문도 있었다(하지만 메모리 대역폭이 넓어지면 성능은 향상된다). 사실인지는 확실치 않으나 애플은 개발자용 메탈(Metal) 기능 세트를 A16 포함으로 업데이트하지 않았다.

A17칩을 위해서는 GPU 아키텍처 업데이트가 출격할 가능성이 높다고 생각한다. 레이 트레이싱 가속 같은 기능은 아이폰에는 중요도가 낮을 수도 있지만, 새로운 GPU 아키텍처는 미래의 맥 프로세서 M 시리즈로 가는 길을 찾을 것이다. M 시리즈는 레이 트레이싱 가속 같은 고급 GPU 기능이 없어 트렌드에 뒤처지고 있다.

연산에 GPU를 사용하는 현재의 3D 게임과 애플리케이션에서도 성능 개선을 기대해 본다. 아키텍처가 변경되면 속도도 변화할 가능성이 있다. 어떤 것은 훨씬 빨라질 것이고 다른 것은 상대적으로 그렇지 않을 것이다.
 

약 20%의 속도 개선 폭이 유지된다면 긱벤치 5기준으로 GPU 연산 점수는 1만 8,000점이 넘는다. 이 벤치마크는 3D 그래픽 렌더링 역량이 아니라 GPU 연산 성능을 측정하는 것이라는 점을 유념해야 한다.
 

3D 그래픽에 있어 20%의 속도 개선은 현대 3D마크 와일드 라이프 언리미티드(3DMark Wild Life Unlimited) 테스트 결과 88fps 수준이 된다. A16은 74fps였다. 스냅드래곤 8 2세대는 이 테스트에서(그리고 다른 3D 그래픽 테스트에서도 마찬가지로) A16보다 높은 점수를 얻었다. 그러나 20% 속도가 개선되면 애플이 스냅드래곤 8 2세대보다 조금 앞서게 된다.

CPU 개선과 비교하면 GPU 개선은 해마다 변하는 경향이 있다. A15에서 A16으로 바뀔 때의 변화 폭은 적었다. 클럭 속도와 메모리 대역폭이 아주 약간 좋아졌을 뿐이다. 올해 새로운 GPU 아키텍처와 새로운 제조 공정 개선이라는 두 가지 변화가 있다면 성능 개선 폭이 훨씬 클 것이다.

GPU는 보통 미디어 엔진과 어느 정도 관련이 있으므로 AV1 형식의 인코딩과 디코딩을 가속화하는 하드웨어를 기대해 볼 만하다. 향후에도 애플은 H.264, HEVC, 프로레스(ProRes) 포맷용 인코딩 성능과 전력 효율성에 계속 투자할 것으로 예상한다.
 

ML과 AI에 계속 집중하다

애플은 머신러닝과 AI에 큰 관심을 보인다. ChatGPT, 미드저니(Midjourney), 스테이블 디퓨전(Stable Diffusion) 같은 프로젝트가 주도하는 생성형 AI 경쟁에서 다른 업체만큼 투자하고 있지는 않지만, 여러 해 동안 운영체제와 앱 전반에 AI와 머신러닝을 적용했다. 사진에서 텍스트를 선택하는 등의 새로운 기능을 항상 도입하고, 기계 학습을 위한 가속기인 뉴럴 엔진에도 많은 기여를 하고 있다.

A16 칩에서 애플은 뉴럴 엔진에 큰 변화를 주지 않았다. 여전히 코어는 16개이고, 초당 연산은 17조번으로 A15 뉴럴 엔진보다 8%정도 빠르다. 단순히 클럭 속도가 빨라졌다고 말하기에는 개선 폭이 작다. 사실 더 많은 개선을 기대했었다.

3nm 공정으로 트랜지스터를 대폭 늘릴 수 있으므로 아마도 뉴럴 엔진은 크게 개선될 것이다. 코어를 더 늘리거나 코어 작동 방식의 설계를 크게 변경할 수도 있고, 둘 다일 수도 있다. “초당 수조 번의 연산”이 과연 가장 좋은 성능 측정 방식인지는 의견이 갈리겠지만, 최소 연산 속도는 초당 20조 번 이상이 될 것이 거의 확실해 보인다.
 

더 빠른 LPDDR5x RAM

A15칩에서 LPDDR4x를 쓰던 애플은 A16에 와서 LPDDR5로 RAM을 개선했다. 스냅드래곤 8 2세대 같은 최상위 칩이 LPDDR5x를 써서 같은 전력을 쓰면서도 대역폭을 33% 개선하고 메모리 지연율을 낮췄기 때문이다.

메모리 대역폭이 더 높으면 특히 전력을 적게 사용할 때 장점이 많다. 가장 확실한 수혜자는 메모리 대역폭의 한계를 뛰어넘는 방식으로 CPU와 GPU에 부하를 주는 하이엔드 3D 게임이다.

새로운 메모리 표준을 가장 빨리 도입하는 업체는 아니지만, 애플은 메모리 대역폭과 대용량 캐시를 우선으로 하고, 단순히 더 빨리 처리하는 것보다 더 빠르게 이동하는 것의 이점을 분명히 인식하고 있는 것 같다. 현재로서 A17에 LPDDR5x RAM이 추가될 확률은 50%다.
 

올해까지는 스냅드래곤 모뎀 쓴다

애플은 내년부터 자체 5G 모뎀을 사용할 예정이다. 아마도 봄에 아이폰 SE를 출시하면서부터, 순조롭다면 가을 아이폰 16 라인업에서 5G 모뎀을 탑재할 것으로 보인다.

아이폰 15에 탑재할(최소 프로 모델) 모뎀은 스냅드래곤 X70이 될 것으로 보인다. X70의 최상위 기능 대부분이 아이폰 14 프로의 X65와 동일하지만, 연결 상태를 지속적으로 모니터링하고 최적화하는 작은 통합 AI 프로세서가 있어서 더 안정적이고 최적화된 연결을 제공할 것으로 보인다. 실제 속도나 배터리 수명 역시 함께 개선될 것으로 보는 것이 타당하다.
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