M3 칩셋, M2에서 얼마나 발전했을까

CPU 성능 발전

‘겁나게 빠르게(Scary Fast)’라는 다소 직접적인 키워드로 등장한 M3 칩셋은 얼마나 빠를까. 11월 애플 이벤트에서 애플은 M3의 성능 발표를 하면서 비겁하게도 전 세대인 M2가 아닌 2세대 전 제품인 M1과의 직접 비교를 선택했다. 그렇다면 M2와 비교하면 성능에서 얼마나 많은 발전을 이뤘을까. 우선은 TSMC의 3나노 공정을 택하며 트랜지스터 수가 20~30% 정도 늘었다.

	M3	M2
공정	TSMC 3nm	TSMC 5nm
트랜지스터 수	250억(M3)	200억(M2)
	370억(M3 Pro)	400억(M2 Pro)
	920억(M3 Max)	670억(M2 Max)
		1340억(M2 Ultra)
CPU 코어	최대 8, 12, 16개 코어	최대 8, 12, 12, 24개 코어
GPU 코어	최대 10, 18, 40개 코어	최대 10, 19, 38, 76개 코어
최대 클럭스피드	최대 3.8GHz(추정치)	3.49~3.7GHz
TDP	알려지지 않음	23W ~ 60W
뉴럴 엔진	최대 16개 코어(향상됨, 15% 더 빠름)	최대 16개 및 32개 코어;
뉴럴 엔진	최대 16개 코어(향상됨, 15% 더 빠름)	15.8 TOPS 및 31.6 TOPS
통합 메모리(RAM)	최대 24GB, 36GB, 128GB	최대 24GB, 32GB, 96GB, 192GB
메모리 대역폭	100GBps(M3)	100GBps(M2)
	150GBps(M3 Pro)	200GBps(M2 Pro)
	300GBps(14코어 CPU M3 Max)	400GBps(M2 Max)
	400GBps(16코어 CPU M3 Max)	800GBps(M2 Ultra)
최대 10, 18, 40개 코어	LPDDR5(추정)	LPDDR5

트랜지스터 수는 CPU의 직접적인 성능 향상에 영향을 미친다. 많을수록 좋은데, 초미세공정을 도입하며 더 많은 트랜지스터를 사용할 수 있게 되었다. 기존 M2칩은 사실상 M1칩과 거의 같은 설계를 사용해 M1+ 정도의 칩셋이었다면, 3nm 공정을 도입한 M3야말로 새로 태어난 칩셋이다.

애플은 M1 대비 M3가 35% 더 높은 성능을 내며, 절반의 전력으로 동일한 성능을 제공한다고 발표했다. M2의 경우 M1 대비 멀티 코어 성능에서 약 18% 개선된 것을 고려해 보면 M2에서 M3도 비슷한 정도의 CPU 성능 향상을 이룬 것으로 볼 수 있다.

GPU 성능의 비약적인 발전

M3 칩셋 내에서 가장 비약적인 발전을 이룬 것은 GPU다. 애플은 M1 대비 65% 더 높은 성능을 낸다고 발표했다. M1에서 M2로 넘어갈 때 약 30%의 발전을 이뤘으므로 거기서 더 높은 발전을 이뤄냈다고 예상해 볼 수 있다. 기본적으로 GPU 코어 수가 늘었다.

애플은 GPU에 새로 도입한 동적 캐싱(다이내믹 캐싱)의 특허를 2020년에 취득한 바 있는데, 이 동적 캐싱이 드디어 적용된 제품이 등장했다. 모든 작업에 같은 캐시와 메모리 공간을 할당하는 기존 방식과 달리 작업의 부하에 따라 할당량을 다르게 적용함으로써 메시 셰이딩과 레이 트레이싱 같은 무거운 작업을 가능케 했다. 따라서 비싼 외장 GPU급의 성능을 비슷하게나마 구현할 수 있게 되었다.

애플은 GPU 성능 발전을 통해 그래픽 아티스트, 건축 설계 등의 전문가들에게 어필할 수 있게 되었으며, 다소 뒤처져 있는 게임 시장에도 진출할 수 있게 되었다. 아이폰용으로 발매되는 AAA급 게임인 ‘바이오하자드: 빌리지’, ‘바이오하자드 4 리메이크’, ‘어쌔신 크리드: 미라지’ 등은 같은 설계를 사용하는 M3 맥북 프로에서도 사용할 수 있을 가능성이 매우 높다. 즉, 아이폰 15 프로 시리즈와 M3 맥북 프로는 콘솔급 게임의 수요를 일부 가져갈 것이다.

메모리 성능

메모리는 LPDDR5를 그대로 사용한 것으로 추정된다. 그러나 코어 용량이 늘었다. 기본은 24GB로 같지만, 32에서 36GB로, 96GB에서 128GB로 최대 용량이 늘었다. 특히 128GB 통합 메모리는 100GB가 넘는 렌더링 파일을 실시간으로 돌릴 수 있는 수준으로, 기존에는 맥 제품 중에서도 맥 스튜디오 이상의 제품들에서만 가능한 수준이었다. 물론 128GB로 구성할 경우 M2 맥 스튜디오와 M3 맥북 프로는 비슷한 가격(700만원대)가 된다.

다만 함정이 하나 숨어있는데, M3 프로 모델의 메모리 대역폭이 M2(200Gbps)보다 줄었다(150Gbps). M3 맥스의 경우에도 400Gbps 단일 대역폭이었던 이전 제품과 달리 사양에 따라 300Gbps와 4000Gbps로 나뉜다. 즉, 메모리 전체의 용량은 늘었지만 속도 자체는 줄어든 셈이다. 이러한 문제는 동적 캐싱 등으로 해결하거나, 아니면 더 많은 돈을 지불하고 높은 용량의 메모리를 사는 방법으로 해결할 수밖에 없다. 애플은 놀라운 장사꾼이다.

뉴럴 엔진(AI 반도체)

애플은 M2 뉴럴 엔진보다 M3의 뉴럴 엔진이 15% 더 빠르다고 주장했다. 그러나 AI 반도체의 성능 단위인 TOPS 수치는 공개하지 않았다. 이는 뉴럴 엔진에서 큰 성능 변화가 없다는 것을 의미한다.

미디어 엔진

8K 코덱인 AV1 디코딩 지원이 추가됐으며, 유튜브, 트위치 등에서 AV1 인코딩 비디오를 스트리밍할 수 있다. H.264, HEVC, ProRes, ProRaw 같은 코덱도 여전히 지원한다.

결론

코어 수를 늘리고 공정 개선 과정만 거쳐서 성능을 일부 상승시킨, 사실상 M1+라고 불러야 할 M2 칩셋보다 높은 사양을 갖게 된 것만은 확실하다. 특히 전력 소비와 GPU 성능 면에서 이전 세대 제품들을 압살할 것이다. CPU는 약 17~20%, GPU는 약 35% 물리적 성능 개선에 동적 캐싱 등으로 더 높은 성능 향상이 기대된다. 문제는 맥북 에어가 출시되지 않았고, 가격이 239만원부터 시작하는 것을 두고 애플이 “합리적”이라고 말했다는 것이다. 애플이 생각하는 합리는 대체 무엇일까.

글. 바이라인네트워크
<이종철 기자> jude@byline.network