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애플 실리콘 2세대, M1칩과 M2칩 개선사항 비교

Jason Cross | Macworld 2022.06.13
M1은 탁월한 칩이다. 기본적으로 A14 칩에서 파생됐고 A14 칩의 고성능 CPU 코어, GPU 코어, 메모리 대역을 2배 늘렸다. 데스크톱뿐 아니라 태블릿, 얇고 가벼운 노트북에서도 마찬가지로 뛰어난 성능을 발휘한다. 비슷한 전력을 소비하는 경쟁 칩을 손쉽게 제치고, 최소 2배 더 많은 전력을 소비하는 프로세서와 성능이 비슷하다.
 
ⓒ Apple

이제 오리지널 M1 칩이 출시된 지 1년 반이 지났고 더 강력한 버전인 M1 프로, M1 맥스, M1 울트라가 나왔으니 차세대 제품이 등장할 차례다. WWDC에서 발표되고 신형 맥북 에어와 13인치 맥북 프로에서 처음 모습을 드러낼 M2는 예상한 것처럼 기본적으로 시스템온칩이다. M1과 A14의 관계, 그리고 M2와 A15의 관계는 동일하다. M1보다 25%가 더 많은 200억 개의 트랜지스터가 실리고, 5나노 공정인 것이 아쉽지만 그래도 새롭게 보강된 2세대 5나노 제조 공정으로 만들어진다. 

M1 칩과 비교해 M2 칩에서 이루어진 가장 중요한 개선 요소를 정리했다.
 

M2 vs. M1: CPU 

M2는 고성능 CPU 코어 수를 A15보다 2배 늘어난 8개로 구성했다. 고성능 코어 4개와 고효율 코어 4개라는 점은 M1과 같다. 

아키텍처 면에서는 성능 코어의 공유 L2 캐시가 12MB에서 16MB로 증가해서 클럭 속도도 약간 더 높아질 것이다. 효율 코어는 M1과 캐시가 동일하고, 다른 아키텍처 개선이 이루어진다(A15에서처럼 최대 클럭 및 메모리 액세스 속도 개선). 

전체적으로 애플은 M2 칩의 CPU 성능이 M1 칩보다 18% 향상되었다고 말했다. 긱벤치 5 CPU 테스트 점수가 약 8,800~9,000 사이라는 이야기인데, 비슷한 점수를 받은 제품으로는 라이젠 7 3800X 데스크톱이 있다. 물론 전력 소비량이 20% 정도 적다.

최근 출시된 다른 저전력 모바일용 칩과 비교해보자. 인텔 최고의 신형 CPU인 코어 i7-1255U는 7,000을 약간 밑도는 점수를 나타내고, 그러면서도 2배 이상의 전력을 소비한다. 속도만 보자면 분명히 인텔과 AMD에는 더 빠른 노트북 프로세서가 있지만 전력 소비량이 큰 CPU이므로 향후 출시될 M2 맥스나 M2 울트라와 비교하는 것이 적절할 것이다. 
 
애플은 M2 칩의 CPU 성능이 M1보다 18% 개선됐다고 주장했다. ⓒ Apple
 

M2 vs. M1 : GPU 

A14와 비교할 때 A15에는 흥미로운 변화가 있다. GPU 코어 수가 4개에서 5개로 증가했는데, 5번째 코어가 아이폰 13 프로와 프로 맥스에서만 작동한다는 점이다. M2는 GPU 코어를 A15보다 2배 늘렸고 (M1과 A14의 관계와 동일) 따라서 GPU 코어 개수는 10개다. 그러나 보급형 맥북 에어의 GPU 코어 개수는 8개에 그친다.

GPU 코어가 25% 늘었다면 GPU 성능도 25%가량 늘 것이라고 생각하겠지만, 대다수 그래픽 성능이 좌우하는 작업은 메모리 대역폭의 제한을 받는다. 그리고 M2는 이 부분에서 큰 개선을 이루었다. 다른 정교화와 함께(아마도 정제된 제조 공정에 의한 최대 클럭 속도 증가) 애플은 GPU 성능이 M1보다 최대 35% 향상되었지만 전력 소비도 약간 늘었다고 밝혔다. 실제로 애플이 공개한 차트를 보면 35%의 성능 이득을 강조하지만 전력 증가 폭도 거의 비슷하다. 그러나 애플은 전력 소비량이 비슷할 경우 M2 칩이 M1보다 25% 더 성능이 늘었다고 주장한다.
 
M2 GPU가 최대 35% 빨라졌지만 전력 소비량도 그만큼 늘었다. 소비량이 같을 경우의 성능 증가폭은 25% 정도다. ⓒ Apple

그럼에도 불구하고 M2 칩의 GPU는 지극히 전력 효율적이다. 애플은 동일한 전력 수준에서 인텔 코어 i7-1255U보다 2.3배 더 빠르다면서 무모한 비교를 하려고 한다. 이 부문에서는 보통 AMD가 인텔을 앞서기 때문인지, AMD의 울트라포터블 노트북 칩과는 비교하지 않았다. 

어떤 면에서는 크게 문제될 것이 없다. 그래픽 성능 개선은 언제나 환영할 일이지만, 3D 그래픽 성능은 어도비 프리미어 같은 콘텐츠 제작 앱에 영향을 주는 경우에 한해서만 윈도우 PC와 비교된다. 아키텍처가 다른 프로세서를 비교하는 것은 애매하기 짝이 없고, GPU 연산, 실시간 3D 렌더링 등의 그래픽 성능의 일반화는 말할 것도 없다. 

따라서 M2의 GPU가 25% 크니까 속도도 그 정도로 더 빠르다고 말하면 충분하다. 마치 A15와 A14의 비교와 흡사하다. 어느 정도 패턴이 보이지 않는가?
 

M2 vs. M1 : 메모리 

하지만 메모리 하위 시스템은 M2와 A15, M1과 A14를 대입하는 패턴에 맞지 않는다. A14와 A15의 주 메모리 하위 시스템 규격은 동일하다. 즉, 64비트 LPDDR4x 인터페이스다. M1의 경우 128비트 LPDDR4x, 최고 속도는 68.25GB/s다. M2 칩은 LPDDR5x 기술을 도입했고 메모리 대역폭을 100GB/s로 높였다.

M1 프로 역시 LPDDR5x로 전환해 256비트 메모리 인터페이스, 메모리 대역폭은 200GB/s이고, M1 맥스는 2배 늘어난 512비트 인터페이스로 2배 늘려 400GB/s의 메모리 대역을 얻는다.

따라서 M2의 메모리 대역폭이 M1보다 50% 더 늘어나긴 했지만, M2 프로와 M2 맥스에서도 같은 공식이 적용될 것이라고 단정하기는 어렵다. 그렇게 하려면 더 넓은 메모리 버스를 만들어야 하고, 가능하기는 해도 값비싸고 복잡하다. 

메모리 대역폭 증가 외에 RAM도 최대 24GB로 늘었다. M1은 8GB와 16GB로 제공됐는데 이 점은 M2 칩도 마찬가지다.

명시적으로 언급되지는 않았지만 시스템 수준 캐시 역시 M2에서 50%가 더 클 것이라고 예상할 수 있다(칩의 모든 측면에 액세스할 수 있는 온-칩 캐시). 애플은 이 캐시의 크기를 A14의 16GB에서 A15의 32MB로 높였다. M1의 SLC는 24MB이기 때문에 M2에서는 48MB로 2배 늘어날 것을 예상할 수 있다. M2 맥북이 7월 출시된 후 철저히 테스트할 때까지는 모를 일이지만, SLC 캐시 크기는 중요하다. CPU, GPU, 뉴럴 엔진, 미디어 인코더 등으로 액세스할 수 있기 때문이다. 
 
ⓒ Apple


M2 vs. M1 : 여타 개선 사항

물론 애플은 M2가 CPU, GPU, RAM 사양 그 이상임을 강조하고 있다. 완벽한 시스템-온-칩이고, 애플이 맥OS와 아이패드OS에 계속 추가되는 고급 기능에 쓰이는 하드웨어 가속 블록이 들어 있다. 뉴럴 엔진이 16코어지만, 초당 최대 15조 8,000억 회의 연산을 수행할 수 있다. M1 뉴럴 엔진 연산 11조 회보다 40% 이상 개선된 수치다. A14에서 A15로 업그레이드될 때의 도약과 동일하다. 

음성∙영상의 암호화와 복호화를 가속하는 미디어 엔진 역시 A14 엔진에서 A15 엔진으로 업그레이드되었다. 최대 8K 해상도까지 H.264 및 HEVC 암호화 및 복호화를 지원하고 프로레스(ProRes) 영상 가속 지원을 포함한다. M1 칩에는 미디어 엔진 버전이 없지만 M1 프로와 M1 맥스에는 있다. 기본적으로 M1은 A14 미디어 엔진이 포함되고, M1 프로, 맥스, 울트라 및 M2에는 A15 미디어 엔진(M1 맥스에 2개, M1 울트라에 4개)이 있다.

A16에서 미디어 엔진은 다시 한 번 업그레이드 될 것이고(AV1 하드웨어 가속 가능성 있음), M2 프로, 맥스, 울트라역시 같은 버전으로 업그레이드 될 가능성이 크다. 

전체적으로 M2는 M1의 멋진 업그레이드 버전이다. A15에서 보았던 모든 아키텍처 개선을 수용하고, M1, A14와 정확히 똑같은 방식으로 얇고 가벼운 노트북 등급 칩으로 응용한다. 그리고 후반에 출시된 M1 변형(M1 프로, 맥스, 울트라)에서 LPDDR5x, 신형 미디어 엔진 등의 발전이 있었음을 감안하면 아직 개선의 여지도 있다.

M2 프로, M2 맥스, M2 울트라로의 진화를 바라보는 일은 흥미로울 것이다. 아마도 TSMC 3나노 공정 기술로 개발될 것 같은데, 아이폰 14 프로가 발표되는 올해 말에는 A16에서 이루어지는 몇몇 개선이 포함될 수 있다. 향상된 미디어 엔진, 그리고 어쩌면 신형 뉴럴 엔진도 포함될지 모른다. M2 칩은 맥과 아이패드 프로에 동력을 제공할 애플 실리콘 2세대로의 멋진 출발이다. 
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