80286~80386 (1982~1985년)
8086 또는 더 오래된 태초의 프로세서들도 있지만, 사실상의 첫 PC용 프로세서는 80286부터라고 해도 무방하다. 80286은 16비트 최후의 프로세서이며, 80386은 32비트 명령어를 처음 사용한 32비트 최초의 프로세서였다. 국내에서는 80286이나 80386 모두 당시 한국 경제 수준에 비해 어마어마하게 비싼 물건이었기 때문에 널리 보급되지 못했다. 당시 PC는 부유한 가정에만 있는 물건 취급을 받았다.
i486 (486DX, 486SX)
인텔은 과거 80x86로 불렀던 네이밍에서 80 대신 인텔을 뜻하는 i를 넣었다. 80 시리즈에서 I로 변경되었지만, 이전 프로세서인 80386과 큰 차이가 없었기 때문에 프로그램 호환성은 문제가 없었다. i486은 크게 부동소수점 연산용 코프로세서를 장착한 DX 버전과 부동소수점 연산 기능을 제외한 저가형 SX 버전으로 나뉜다. 저가형인 SX 버전은 후속 모델인 SX2까지 출시되었으며, DX 버전은 클럭을 향상시킨 DX2, DX4까지 출시되었다. i486의 가장 중요했던 상징성은 처음으로 단일 프로세서에 트랜지스터가 100만개가 넘게 집적되었다는 것이다. 그리고 이 시기부터 본격적으로 PC가 국내 가정에 보급되기 시작한다.
펜티엄
펜티엄(Pentium)은 인텔에서 만든 제5세대 마이크로프로세서라는 의미로, 현재까지도 사용되고 있는 브랜드이다. 기존에는 숫자로만 이뤄진 브랜드를 사용했지만, 숫자 자체에 대한 상표권을 인정받지 못하자 새로운 브랜드를 만든 것이다. 처음 생긴 브랜드였음에도 윈도우 95 출시와 맞물리면서 인텔을 대표하는 브랜드로 자리매김하게 된다. (펜티엄은 이후 인텔의 새로운 브랜드인 코어 2, 코어 i가 생기면서 보급형 브랜드로 바뀌었다) 펜티엄이 가지는 의미는 처음으로 100nm 단위의 미세 제조공정으로 진입했다는 것이다. 기존 i486까지는 제조공정이 1000nm 이상이었지만, 첫 펜티엄의 제조공정은 800nm이었다.
펜티엄 MMX
펜티엄 MMX는 펜티엄과 동일한 구조를 하고 있었지만, 성능을 대폭 향상시킬 수 있는 MMX 명령어 세트가 추가되었다. i486에서 펜티엄으로 CPU 클럭은 크게 향상되었지만, L1 캐시 용량은 16KB로 똑같았다. 하지만 펜티엄 MMX는 이보다 2배 늘어난 L1 캐시가 32KB가 되면서 보다 고클럭으로 작동되었다. 펜티엄 MMX는 펜티엄과 펜티엄 2 사이에 출시되었지만, 펜티엄 2의 초창기 비싼 가격 때문에 이를 대체하는 가성비 CPU로 자리 잡으면서 펜티엄 3가 나올 때까지도 꾸준히 판매되었다.
펜티엄 프로
인텔은 펜티엄의 아키텍처인 P5에서 개선된 P6 아키텍처를 적용하고 L2 캐시를 내장한 펜티엄 프로를 선보였다. 펜티엄 프로의 성능은 월등히 뛰어났지만, 16비트 기반 프로그램을 실행했을 경우 펜티엄 보다 떨어지는 성능이 발목을 잡았다. 당시 32비트로 넘어가는 시기였지만, 여전히 16비트 기반 프로그램을 많이 사용했기 때문에 문제점이 컸으며, 가격도 비싸 성공하진 못했다.
펜티엄 2
인텔은 펜티엄 프로의 P6 아키텍처를 기반으로 16비트 성능을 개선시킨 펜티엄 2를 선보인다. 원래 펜티엄 2는 x86 기반 6번째 아키텍처라는 의미에서 ‘헥사’(6번째)와 ‘펜티엄’의 합성어인 ‘헥티엄’이 될 예정이었지만, 펜티엄 브랜드의 성공으로 인해 펜티엄 2로 명명했다. 펜티엄 2는 소켓형 CPU이 아닌 슬롯형 CPU였으며, 펜티엄 프로처럼 비싼 가격 때문에 제대로 자리를 잡지 못했다.
펜티엄 3
인텔의 제조공정은 계속 미세화되고 있었으며, 첫 펜티엄 3의 제조공정은 250nm에 달했다. 펜티엄 3는 크게 250nm 제조공정인 ‘카트마이’, 180nm 제조공정인 ‘코퍼마인’, 130nm 제조공정인 ‘투알라틴’으로 나뉜다. 1세대 펜티엄 3인 카트마이는 250nm 제조공정이었던 펜티엄 2와 큰 차이가 없었지만, 2세대 펜티엄 3인 코퍼마인부터 성능이 크게 향상된다. 펜티엄 2의 클럭 속도는 최대 450MHz였지만, 180nm 제조공정인 코퍼마인의 클럭 속도는 500MHz로 시작해 드디어 1GHz를 돌파하게 된다. 130nm 제조공정이었던 투알라틴은 1.4GHz를 달성했다.
펜티엄 4
7번째 x86 아키텍처 프로세서인 펜티엄 4는 싱글 코어 시대의 마지막 프로세서이다. 180nm 제조공정이었던 1세대 ‘윌라멧’, 130nm 제조공정이었던 2세대 ‘노스우드’를 거쳐 3세대 ‘프레스캇’에서는 제조공정이 10nm 단위인 90nm까지 미세화되었다. 클럭 속도가 2.4GHz에서 3.8GHz까지 높아졌지만, 발열이 너무 심해져 ‘프레스핫’이라는 굴욕적인 별명까지 얻게 된다. 이후 제조공정이 65nm로 미세화된 4세대 ‘시더밀’도 등장했지만, CPU 시장은 이미 듀얼 코어 시대로 진입했기 때문에 금방 잊혀졌다.
펜티엄 D
펜티엄 D는 인텔 최초의 듀얼 코어 프로세서지만, AMD를 제치고 ‘세계 최초 듀얼 코어’라는 타이틀을 따내기 위해 급조한 수준에 불과했다. 고전력&고발열의 대명사로 유명한 ‘프레스캇’을 2개 붙였기 때문에 전력과 발열 모두 더 높아져 제대로 사용할 수 있는 CPU가 아니었다. ‘스미스필드’와 ‘프레슬러’ 시리즈로 발표되었지만, 반년 후 제대로 된 듀얼 코어 프로세서가 등장하며 빠르게 사라진 CPU이다.
코어2 듀오
최초로 듀얼 코어가 적용된 CPU는 펜티엄 D이지만, 제대로 된 인텔의 첫 듀얼 코어는 코어 2 듀오이다. 제조공정은 45nm가 되었으며, 발열을 줄이고 전력 소모도 효율적으로 낮췄다. 코어 2는 크게 듀얼 코어인 ‘코어 2 듀오’, 쿼드 코어인 ‘코어 2 쿼드’, 플래그십 쿼드 코어인 ‘코어 2 익스트림’으로 나뉜다. ‘코어 2 듀오’는 ‘콘로’부터 ‘울프데일’까지 다양한 모델명으로 생산됐으며, 1.06~3.33GHz 속도의 코어 2개가 협업하는 구조로 동작했다. 경쟁사의 추격을 받긴 했지만 잘 막아내고 점차 성능 격차를 키워나갔다.
코어2 쿼드
쿼드코어 CPU인 ‘코어 2 쿼드’는 ‘켄츠필드’부터 ‘요크필드’까지, ‘코어 2 익스트림’은 ‘콘로 XE’부터 ‘요크필드 XE’까지 코드명이 존재했다. 참고로 명칭에 ‘데일’, ‘필드’가 붙는데 ‘데일’로 끝나면 듀얼 코어, ‘필드’로 끝나면 쿼드 코어를 의미한다. 특히 인텔 최초의 일반 사용자용 쿼드 코어 ‘켄츠필드’는 오버클럭이 잘 되었기 때문에 ‘켄츠할배’로 불리면서 오랫동안 사랑받았다. 네이티브 쿼드코어가 아니라는 비판도 있었지만, 성능이 워낙 좋았기 때문에 큰 의미 없는 비판이었다.
인텔은 코어 아키텍처 이후부터 ‘틱-톡’(Tick-Tock) 2년 주기 전략을 사용한다. ‘틱’에서는 더 미세한 제조공정을 도입해 보다 진보된 제조공정 기술을 선보이고, ‘톡’에서는 새로 만들어진 제조공정에서 효율성을 높이기 위한 새로운 명령어 세트나 다양한 하드웨어 기능 추가 등 아키텍처를 발전시키는 방식이다.
코어i 1세대 (네할렘)
65nm 제조공정에서 45nm 제조공정으로 바뀌면서 더 낮은 전력과 발열에 더 높은 성능을 내는 CPU를 설계할 수 있게 되었다. 경쟁사인 AMD보다 더 미세한 제조공정을 확보하면서 인텔 CPU의 압도적인 성능 자랑이 시작되었다. 인텔은 코어 2 시리즈의 후속 모델이자 ‘톡’ 전략에 만들어진 ‘네할렘’ 아키텍처를 적용한 네할렘 프로세서 ‘블룸필드’ 제품군을 출시하면서 브랜드도 ‘코어 i’로 바꾼다.
새로운 제조공정이 적용되면서 많은 것이 바뀌었다. 먼저 코어 2 쿼드는 듀얼 코어를 2개 넣어 만든 쿼드 코어였지만, 네할렘 아키텍처가 적용된 쿼드 코어는 처음부터 코어가 4개인 네이티브 쿼드 코어였다. 또한, 프로세서를 코어와 언코어 부분으로 나누면서 보다 다양한 라인업을 만드는 것이 가능해졌다. 게다가 하이퍼스레딩 기술이 다시 추가되고 터보 부스트 등의 기술도 새롭게 넣었다.
‘블룸필드’는 뛰어난 성능을 지녔지만, 쿼드 코어를 탑재한 코어 i7 라인업만 있었기 때문에 가격 부담이 상당했다. 이에 인텔은 ‘블룸필드’의 하위 모델인 ‘린필드’를 출시하기에 이른다. 린필드도 쿼드 코어였지만, 4코어 8스레드였던 코어 i7 모델과 4코어 4스레드였던 코어 i5 모델로 나뉜다. 또한, 코어 i7 모델이라도 블룸필드와 달리 QPI 대신 DMI를 사용하면서 성능이 낮았다.
코어i 1세대 리프레시 (웨스트미어)
‘톡’ 전략이 적용되었던 ‘네할렘’ 프로세서의 후속으로 ‘틱’ 전략이 적용된 ‘웨스트미어’ 프로세서가 등장했다. 하지만 아키텍처는 여전히 ‘네할렘’이기 때문에 같은 세대로 본다. ‘웨스트미어’ 프로세서는 기존 45nm 제조공정에서 32nm 제조공정이 되었으며, 발열과 전력 소모, 생산 효율 등이 개선되었다.
더 세밀해진 크기만큼 남는 공간에 내장 GPU를 넣은 ‘클락데일’과 ‘애런데일’이 등장했다. 이때부터 인텔 CPU에 내장 GPU를 넣기 시작한다. 또한, 내장 GPU 대신 CPU 코어를 더 늘린 헥사(6) 코어 ‘걸프타운’이 출시되기도 했다.
코어i 2세대 (샌디브릿지)
인텔이 코어 i를 브랜드화하면서 세대를 구분 짓기 시작한 것은 ‘샌디브릿지’부터이다. 제조공정은 ‘웨스트미어’ 프로세서와 같은 32nm지만, 아키텍처가 ‘샌디브릿지’로 바뀌면서 성능 면에서 큰 발전을 이뤘다. 처음으로 10억개가 넘는 트랜지스터가 집적했으며, 모든 CPU에 내장 GPU를 넣은 최초의 세대이기도 하다.
또한, 코어 2때는 코어 개수에 따라 솔로/듀오/쿼드로 불렀지만, 샌디브릿지부터 코어 i는 성능에 따라 코어 i3, 코어 i5, 코어 i7 등 숫자를 넣기 시작한다. 당연히 숫자가 클수록 성능이 더 높은 CPU를 의미한다. 샌디브릿지 아키텍처는 코어 i 시리즈 이외에 펜티엄, 셀러론으로도 생산되었으며, 그만큼 긴 수명을 자랑했다.
참고로 샌디브릿지부터 7세대인 카비레이크까지 한동안은 종류 별로 코어 수와 스레드 수는 고정되었다. 코어 i3는 2코어 4스레드, 코어 i5는 4코어 4스레드, 코어 i7은 4코어 8스레드였다.
코어i 3세대 (아이비브릿지)
‘틱’ 전략인 3세대인 ‘아이비브릿지’는 제조공정을 22nm로 더 세밀화하고 14억개의 트랜지스터를 집적시켰다. 또한, 물리적인 한계를 극복하기 위해 최초로 평면에서 벗어난 3차원인 3D 트랜지스터 구조로 집적시켜 성능 향상과 함께 전력 소비효율도 높였다.
단, 발열을 잘 잡았던 모바일 아이비브릿지와 달리 데스크톱 아이비브릿지는 기존 샌디브릿지에 비해 발열이 심했다. 이는 기존처럼 코어를 납땜하는 솔더링이 아니라 서멀 컴파운드를 채우는 방식을 사용했기 때문이다. 인텔은 아이비브릿지부터 서멀 컴파운드 방식을 해오다가 9세대인 커피레이크 리프레시 일부 제품부터 다시 솔더링 방식으로 변경했다.
아무튼 서멀 컴파운드 방식은 발열이 심했기 때문에 오버클럭 효율이 상당히 떨어졌다. 이에 보다 높은 오버클럭을 하기 위해 CPU의 A/S를 포기하고 ‘뚜따’(CPU의 뚜껑 따기)를 감행한 사람도 종종 있었다.
코어i 4세대 (하스웰, 데빌스캐년)
‘톡’ 전략인 4세대 ‘하스웰’은 제조공정이나 트랜지스터 집적도가 전작과 같은 수준으로 성능 변화는 그리 크지 않았다. 트랜지스터를 늘린 것은 하스웰-E 5820K, 5930K 같은 익스트림 시리즈로, 약 26억개의 트랜지스터가 집적되었다. ‘하스웰’도 서멀 컴파운드 방식이었는데 이전에도 같은 방식을 사용했던 ‘아이비브릿지’보다 더 높은 발열을 자랑해 ‘핫스웰’이라고 놀림 받았다.
인텔은 ‘하스웰’ 출시 이후 다음 세대인 ‘브로드웰’ 출시에 난항을 겪는다. 이에 공백을 메우기 위해 ‘하스웰 리프레시’와 오버 클럭이 가능한 리프레시 버전 ‘데빌스 캐년’을 내놓는다. ‘하스웰 리프레시’와 ‘데빌스 캐년’은 데스크톱 버전만 출시되었으며, 큰 성능 향상은 없었다.
코어i 5세대 (브로드웰)
5세대는 ‘틱’ 전략에 따라 제조공정이 더 세밀해져야 했다. 하지만 14nm 제조공정으로 개선하는 데 많은 시간이 소요되었다. 인텔의 CPU는 매년 출시되었지만, ‘브로드웰’은 출시일을 맞추지 못하고 모바일 버전만을 먼저 출시하고 데스크톱에는 앞서 소개한 ‘하스웰 리프레시’와 ‘데빌스 캐년’으로 대체한다. 데스크톱 버전 ‘브로드웰’은 그보다 1년 더 늦게 출시되었지만, 2달 후 출시된 6세대 ‘스카이레이크’에 묻히고 만다.
‘브로드웰’의 특징은 14nm로 좀 더 미세화된 제조공정, 그에 따른 전력 효율 개선과 내장 GPU의 성능 향상 등이다. 여담으로 이때 14nm 제조공정을 만든 인텔은 5년이 지난 10세대까지도 14nm 공정에서 못 벗어 나오고 있어 ‘14나노 장인’이라 불리고 있다.
코어i 6세대 (스카이레이크)
인텔은 미세 제조공정에 난항을 겪자 기존 ‘틱-톡’의 2년 주기에서 ‘P(Process, 공정)-A(Archtecure, 아키텍처)-O(Optimization, 최적화)’의 3년 주기로 전략을 수정한다. ‘스카이레이크’는 ‘A’에 해당하는 아키텍처를 변경한 세대이다.
‘스카이레이크’는 CPU 성능 향상보다 내장 GPU 성능 향상에 중점을 두었다. 인텔은 5년 전에 출시된 CPU와 비교해 CPU 성능은 2.5배, GPU 성능은 30배 증가했다고 밝혔다. 당시 경쟁 업체인 AMD 제품과 비교했을 때 CPU 성능이 충분히 앞서 있기 때문에 특별히 강화할 필요가 없다고 판단했기 때문이다. 물론 이때의 판단은 충분히 틀렸다는 것을 현재 결과로 쉽게 알 수 있다.
‘스카이레이크’는 내장 GPU 성능이 높아졌지만, 이전 세대보다 높은 성능의 CPU를 원하는 사람들에게는 외면 받았다. CPU 자체 성능은 앞서 출시된 ‘브로드웰’이나 ‘데빌스 캐년’보다 낮거나 비슷한 수준이었기 때문이다. 또한, 이때부터 윈도우 버전에 제약이 걸렸는데 ‘스카이레이크’에서는 윈도우 XP를 설치할 수 없었으며, 윈도우 7도 USB 3.0 드라이버가 포함되어야 설치가 가능했다.
코어i 7세대 (카비레이크)
‘카비레이크’는 새로 바뀐 ‘P-A-O’ 전략 중 최적화인 ‘O’에 해당하는 제품이다. 원래 대로의 ‘틱-톡’ 전략이었다면 10nm 제조공정이 적용되는 ‘스카이몬트’지만, ‘P-A-O’ 전략이 되면서 최적화인 ‘카비레이크’와 제조공정 과정을 미세화하는 ‘캐논레이크’로 변경되었다.
‘카비레이크’는 ‘스카이레이크’와 비교해 아키텍처와 IPC에서는 큰 변화가 없었지만, 소폭 상승한 클럭 속도, 전력 효율 향상 등 14nm 제조공정의 최적화가 이뤄졌다. 또한, 인텔 옵테인 기술 추가, 동영상 디코딩 및 인코딩 등 미디어 하드웨어 성능이 향상되었다. 인텔은 카비레이크의 제조공정을 14nm가 아니라 14nm에서 향상되었다는 의미로 14nm+로 명명한다.
윈도우 버전 제약이 또 추가되었는데, 이번에는 윈도우 XP에 이어 윈도우 7도 사용이 불가능해졌다. 우회 프로그램을 통해 설치할 수는 있지만, 자체적으로 윈도우 7이 막힌 것은 ‘카비레이크’부터이다.
코어 i 8세대 (카비레이크-R, 카비레이크-G, 위스키레이크, 엠버레이크, 커피레이크, 캐논레이크)
코어 i 8세대는 종류와 사용 용도에 따라 이름이 달라 파편화가 엄청났다. 가장 먼저 등장한 모바일용 ‘카비레이크 리프레시’, 인텔 CPU에 AMD 내장 GPU를 넣은 혼종 ‘카비레이크 G’, ‘카비레이크 리프레시’의 개선판인 U 시리즈 ‘위스키레이크’, Y 시리즈 ‘앰버레이크’, 데스크톱용 ‘커피레이크’, 마지막으로 10nm 제조공정이 적용된 ‘캐논레이크’이다.
원래대로라면 모든 제조공정에 10nm 제조공정이 적용되어야했지만, 10nm 제조공정 개발은 지지부진했다. 뒤늦게 유일하게 등장한 ‘캐논레이크’ 코어 i3-8121U가 크기만 작아지고 더 낮은 성능에 전력 소모가 크다는 것이 알려지면서 사실상 포기해버렸다.
이렇다 보니 이번에도 14nm 제조공정에 머물렀다. 인텔은 다시 최적화 단계를 갖고 14nm++ 제조공정인 ‘커피레이크’를 선보였다. 경쟁사인 AMD의 새로운 CPU인 ‘라이젠’이 일반 사용자용 제품에도 6~8코어를 탑재하는 것에 위기의식을 느꼈는지 인텔도 일반 사용자용 CPU에 6코어 이상 제품을 출시하기 시작한다.
‘커피레이크’의 코어 i3는 4코어 4스레드, 코어 i5는 6코어 6스레드, 코어 i7은 6코어 12스레드가 적용되었다. 이와 함께 클럭 속도도 다소 높아져 단일 코어 성능은 물론, 멀티 코어 성능도 크게 향상되었다. 특히 x86 프로세서 아키텍처 40주년 기념 한정판인 코어 i7-8086K는 최초로 단일 코어 클럭 5GHz를 달성한 CPU로 기록됐다.
이 당시 CPU에 ‘멜트다운’과 ‘스펙터’라는 중대한 보안 취약점이 발견되는 CPU 게이트가 발생한다. 인텔의 경우, 현역에서 사용 중인 제품 대부분이 해당되어 타격이 컸다. 하드웨어 취약점이기 때문에 이를 OS와 커널 등 소프트웨어에서 해결하려면 하드웨어 성능이 하락할 수밖에 없었다.
인텔은 이러한 결함을 ‘커피레이크’ 출시 전 미리 알고 있었지만, 출시를 강행했다는 것이 알려져 비난받았다. 결국, 문제를 인정하고 다음 제품부터는 보안 취약점의 부분적인 하드웨어 패치를 추가했다.
코어 i 9세대 (커피레이크 리프레시)
‘커피레이크 리프레시’는 이름에서도 보이듯이 또다시 안정화 작업을 진행한 것이다. 원래 ‘P-A-O’ 전략이었지만, ‘P-A-O-O-O’ 전략이 되어버렸다. ‘커피레이크 리프레시’는 코어 i7보다 높은 단계인 코어 i9를 일반 사용자용으로 출시했다는 것에 의의를 둔다. 이와 함께 내장 GPU를 제외한 F 시리즈와 저전력 데스크톱 제품군인 T 시리즈도 선보였다.
각 제품에 탑재되는 코어 수와 스레드 수가 또 변경되었다. 코어 i3와 코어 i5는 ‘커피레이크’와 같지만, 코어 i7은 하이퍼 스레드 기술이 제외되면서 8코어 8스레드가 되었고 최상위 제품인 코어 i9은 8코어 16스레드를 탑재했다. 클럭 속도도 함께 올라갔으며, 빠른 클럭 속도를 바탕으로 게이밍에 최적화된 모습을 보여줬다. 다만, 발열이 상당했기 때문에 코어 i7 이상에서 제대로 된 성능을 내려면 수랭쿨러 또는 상급 공랭 쿨러를 갖추는 편이 좋다.
코어 i 10세대 (코멧레이크, 아이스레이크, 코멧레이크-S)
코어 i 10세대는 모바일용이 먼저 출시되었다. 크게 14nm++ 제조공정인 ‘코멧레이크’와 10nm+ 제조공정인 ‘아이스레이크’로 나뉜다. 먼저 ‘코멧레이크’는 최대 6코어 12스레드로 CPU 성능 향상에 주력했으며, ‘아이스레이크’는 최대 4코어 8스레드인 대신 내장 GPU 성능을 향상시키는 데 주력했고 전 세대 대비 약 50% 높은 성능의 GPU가 내장됐다. 또한, 고성능 모바일용은 ‘코멧레이크’로만 출시되었다.
데스크톱용 코어 i 10세대는 ‘코멧레이크-S’로 출시되었는데 또 다시 14nm++ 최적화 단계였다. ‘커피레이크 리프레시’ 보다 더 많은 코어와 더 높은 클럭 속도를 가진다.
‘코멧레이크-S’의 특징이라면 모든 라인업에 하이퍼 스레딩이 적용된 점이다. 코어 i3는 4코어 8스레드가 되면서 7세대 이전 코어 i7와 같게 되었고 코어 i5는 6코어 12스레드가 되면서 커피레이크 코어 i7처럼 되었다. 코어 i7는 8코어 16스레드가 되면서 커피레이크 리프레시 코어 i9처럼 되었다. 덕분에 모든 라인업에서 가성비가 크게 개선되었다. 코어 i9은 보다 높은 성능을 위해 10코어 20스레드가 되었으며, 단일 코어 최대 클럭을 5.3GHz까지 높여 명실상부한 현존 최강 게이밍 CPU가 되었다.
