[IT동아 강형석 기자] AMD 라이젠 프로세서는 선택지가 다양하다. 6 코어부터 16 코어까지 촘촘한 제품군 구성에 캐시 메모리(예비 데이터 저장 공간) 용량을 확대한 X3D 제품까지 있다. 많은 소비자는 X3D 제품에 더 많은 관심을 보인다. 대용량 캐시 메모리로 게이밍과 전문작업 등에서 뛰어난 성능을 제공하기 때문이다.

AMD가 야심 차게 선보인 5세대 중앙처리장치, 라이젠 9000 시리즈 프로세서에도 3D V-캐시 기술이 적용되고 있다. 2024년 11월에 출시된 라이젠 7 9800X3D를 시작으로 2025년 3월 중에는 ▲라이젠 9 9900X3D ▲라이젠 9 9950X3D가 합류한다. 이 중 16 코어 구성으로 AM5 규격 중앙처리장치 중 최고 사양인 라이젠 9 9950X3D의 성능을 확인해 봤다.

2세대 3D V-캐시 기술과 16 코어의 조합

일반적인 중앙처리장치는 명령어를 처리하는 코어와 캐시 메모리(예비 데이터 저장 공간)를 함께 둔다. 코어의 명령어 처리 속도가 빨라도 100% 실시간 처리는 어렵기 때문이다. 따라서 캐시 메모리에 명령어를 두고 우선순위에 따라 처리하는 구조를 갖는다.

캐시 메모리는 대용량에 속도가 빠를수록 성능 확보에 유리하지만, 가격 상승의 원인이 된다. 그래서 코어와의 거리에 따라 단계별로 캐시 메모리를 배치한다. 1단계(L1)부터 3단계(L3)까지 배치된다. 속도가 빠르지만, 저용량 구성의 1단계와 2단계는 중앙처리장치 코어마다 배치되고, 속도는 느려도 대용량 구성이 가능한 3단계는 코어 전체가 공유하는 방식이다.

라이젠 9 9950X3D는 3단계 캐시 용량을 기본형 대비 두 배 이상 제공한다. 중앙처리장치 칩 위에 캐시 메모리를 적층한 것이다. AMD는 이를 ‘3D V-캐시(Cache)’라 부른다. 코어가 접근 가능한 메모리 영역이 확대되면서 명령어 처리에 여유가 생겼다.

라이젠 7000 시리즈까지는 적층형 캐시 메모리를 중앙처리장치 칩 위에 배치했다. 하지만 라이젠 9000 시리즈부터는 칩 아래에 적층형 캐시 메모리를 둔다. 캐시의 위치만 바꿨을 뿐인데 성향은 크게 달라진다. 3D V-캐시보다 상대적으로 뜨거운 중앙처리장치 칩이 냉각장치 바닥과 직접 맞닿아 열 관리에 유리해지기 때문이다. AMD의 자료에 따르면 이전 3D V-캐시 기술 대비 열 저항성을 최대 46% 개선했다. 이 외에도 코어 다이와 3D V-캐시 사이에는 구리 배선을 직접 연결하는 구조로 배치해 안정적인 데이터 전송과 전력 효율성 등을 갖추고자 했다.

라이젠 9000 프로세서에 적용된 5세대 젠 설계(Zen 5)에 따른 기본기도 주목할 부분이다. 먼저 고급 분기 예측이 포함된 듀얼 파이프 펫치(Dual Pipe Fetch with Advanced Branch Prediction로 클럭당 명령어 처리 성능(Instruction Per Clock)이 향상됐다. 초기 데이터 처리에 필요한 통로를 2중 배치(Dual decode pipes)해 지연 시간은 낮추고 정확도는 높였다. 산술연산장치(ALU) 구성도 6개로 늘렸고 정수 연산 장치도 추가 배치해 명령어 처리 구조도 최적화했다.

데이터 처리를 위해 쓰이는 예비 공간, 캐시 메모리 용량은 2차(L2) 16MB와 3차(L3) 64MB 구성이었다. 라이젠 7 9950X3D는 64MB 용량 3차 캐시가 추가되면서 총 144MB가 된다. 캐시 메모리가 증가와 성능 향상이 비례하지 않지만, 일정 수준 확보되면 데이터 처리에 유리한 부분이 있다. AMD는 2세대에 걸쳐 대용량 캐시 메모리가 성능 향상에 도움이 된다는 것을 입증했다. 3세대에 해당하는 라이젠 7 9950X3D는 어느 정도 성능을 보여줄까?

AMD 라이젠 9 9950X3D의 성능은?

AMD 라이젠 9 9950X3D의 성능을 확인해 볼 차례다. 원활한 성능 측정을 위해 에이수스 X870E ROG 크로스헤어 히어로(Crosshair Hero) 메인보드와 지스킬 DDR5-6000 트라이던트 Z5 네오(Trident Z5 Neo) RGB 메모리 등 시스템이 꾸며졌다. 그래픽카드는 라데온 RX 7900XTX를 사용했다.

4.7GHz에서 5.2GHz 사이에서 작동하는 제품이기에 발열을 효과적으로 억제하는 게 중요하다. 냉각장치는 마이크로닉스 아이스락(Icerock) MLD-420 화이트 제품을 썼다. 일체형 수랭식 냉각장치로 420mm 길이(두께 27mm)의 라디에이터와 140mm 냉각팬 3개를 조합해 프로세서의 발열을 억제한다. 최대 분당 2500회 회전(rpm)하는 펌프는 냉각수 순환이 원활하게 이뤄지도록 돕는다. 워터펌프 본체 상단에는 지름 53mm(2.1인치) 사양의 IPS LCD를 달아 ▲시스템 정보 ▲정지화상 ▲GIF 애니메이션 등을 출력해 보여준다.

전원공급장치는 마이크로닉스 클래식 2 골드 풀모듈러(Classic II Gold) ATX 3.1(PCI-E 5.1) 화이트 제품을 썼다. 80 플러스 골드 230V EU 등급이지만 80 플러스 플래티넘 등급 수준인 92%에서 94% 가량의 출력 효율을 제공한다. 자체 개발한 전원공급장치 플랫폼인 하이브리드-E로 2세대 ▲GPU-VR 기술 ▲애프터 쿨링 ▲제로 팬 모드 등 안정적인 출력과 다양한 기능을 담았다.

성능을 확인하기 위해 먼저 시네벤치 R23을 실행했다. 프로세서의 자원으로 이미지 렌더링 작업 성능을 측정하는 도구다. 단일 코어를 쓰는 싱글 스레드(Single Thread) 모드와 모든 코어를 활성화하는 멀티 스레드(Multi Thread) 모드가 있다.

싱글 스레드 모드 성능은 2295점으로 라이젠 9800X3D 대비 100점 높았지만, 라이젠 9 9950X 프로세서의 2272점과 비교하면 큰 차이가 없다. 멀티 스레드 모드 성능도 4만 1921점을 기록해 라이젠 9 9950X 프로세서의 4만 1528점과 거의 동일하다. 복잡한 연산 작업이 아닌 렌더링 작업이라면 X3D에 적용된 대용량 캐시 메모리의 효과는 느끼기 어려워 보인다.

라이젠 9 9950X3D의 성능을 종합적으로 보기 위해 PC마크 10 벤치마크 도구를 실행했다. 성능은 점수로 표시되고 ▲앱 실행 ▲화상회의 처리 ▲웹 브라우저 처리 성능을 가늠하는 에센셜(Essentials), ▲스프레드시트 ▲문서 작성 성능을 보는 생산성(Productivity), ▲사진 편집 ▲렌더링 ▲영상 편집 성능을 측정하는 디지털 콘텐츠 창작(Digital Content Creation), ▲그래픽 효과 ▲물리 연산 등을 보는 게이밍(Gaming) 등으로 분류된다.

작업 처리 능력은 아쉬움이 없다. 브라우저 실행을 1초 내외로 해내는 수준이며, 화상 회의 진행 시 30 프레임(초당 30회 화면 깜박임)에서 268 프레임 수준(초당 268회 화면 깜박임)의 부드러운 움직임을 구현한다. 문서 작업도 생성과 복사 등 대부분 작업을 2초 내외에 마무리하는 것으로 측정됐다. 테스트 내 ▲사진 편집 ▲렌더링 ▲영상 편집 과정도 1초 정도면 끝이다. 용량이 큰 PNG 규격 저장에는 9초가 소요됐다.

게이밍 성능은 그래픽카드 영향이 큰데, 라데온 RX 9070 XT 조합으로 종합 272 프레임(초당 272회 화면 깜박임)~313 프레임(초당 313회 화면 깜박임)을 1초에 그려내는 것으로 나왔다. 그래픽 처리와 물리 연산 등을 복합적으로 처리하는 종합 게이밍 테스트에서도 1초에 110 프레임(초당 110회 화면 깜박임)을 구현할 정도다.

블렌더 프로그램의 처리 성능을 확인했다. 테스트는 ▲몬스터 ▲정크샵 ▲클래스룸으로 총 3가지로 진행된다. 먼저 몬스터 결과를 보면 1분에 275.778357개 샘플을 출력했다. 정크샵 테스트에서는 199.004500개, 마지막 클래스룸 테스트는 135.810615개라는 결과가 나왔다. 참고로 라이젠 9 9950X가 ▲몬스터 260.709938 ▲정크샵 188.648813 ▲클래스룸 136.937411을 기록한 바 있다. 소소한 차이지만, 라이젠 9 9950X3D이 조금 더 많은 데이터 처리가 가능했음을 보여준다.

게이밍 성능을 가늠하기 위해 3D마크 벤치마크 도구 중 파이어 스트라이크(Fire Strike) 항목을 실행했다. 중앙처리장치의 성능을 따져보는 것이므로 그래픽 점수(Graphics Score)보다 물리 점수(Physics Score)를 비교했다. 대상은 8코어 구성이지만, 같은 2세대 V-캐시 기술이 적용된 라이젠 7 9800X3D다.

라이젠 7 9800X3D는 물리 점수 3만 9771점을 기록했다. 반면, 라이젠 9 9950X3D는 5만 2707점으로 약 32.5% 가량 성능 차이가 있다. 두 배 많은 코어 구성이 게임 내 물리 연산 처리에 영향을 준 것이다. 코어를 많이 활용하는 게임에서는 라이젠 9 9950X3D가 여유로운 경험을 제공하리라 예상된다.

이어 타임 스파이(Time Spy) 항목을 실행했다. 더 복잡한 그래픽 처리가 이뤄지는 환경 내에서 라이젠 7 9800X3D는 물리 점수 1만 5019점을 기록했다. 반면, 라이젠 9 9950X3D는 1만 6666점을 기록해 파이어 스트라이크 결과와 비교해 성능 향상 폭이 10% 수준으로 축소됐다.

게임 성능을 확인하고자 사이버펑크 2077을 실행했다. 그래픽카드는 라데온 RX 9070 XT를 사용했다. 풀HD 해상도(1920 x 1080)에 그래픽 효과는 최고 높은(울트라) 사양을 적용했다. 추가로 ▲AMD FSR 3.0 기술 ▲광선추적(레이 트레이싱) 효과까지 함께 적용했다. 라이젠 9800X3D는 평균 158.71 프레임(초당 158회 화면 깜박임)을 기록했다. 해상도를 높이면 프레임 저하가 있겠지만, 16코어 중앙처리장치의 게이밍 처리 능력으로는 충분하다.

검은신화 : 오공 벤치마크 도구를 실행하며 성능을 확인했다. 사이버펑크 2077과 동일한 해상도와 그래픽 효과를 모두 적용한 상태에서 평균 130 프레임(초당 130회 화면 깜박임)을 기록했다. 그래픽카드 프레임 생성 기술을 적용한 결과지만, 게임을 쾌적하게 즐기는 데 문제없는 수준이다. 최적 게이밍 경험의 기준이 되는 60 프레임(초당 60회 화면 깜박임)의 두 배 이상 출력이 가능하기 때문이다. 고해상도로 갈수록 출력 성능의 폭은 줄어들겠지만, 이때는 중앙처리장치보다 그래픽카드를 교체해야 된다.

목적만 뚜렷하다면 최고의 선택지

▲16 코어 ▲144MB 용량의 캐시 메모리 등 뚜렷한 특징을 품은 라이젠 9 9950X3D. AM5 규격에 대응하는 중앙처리장치 중 끝판왕 답게 사양은 압도적이다. 다만, 가격도 699 달러(약 101만 7000원)로 고가이기에 선택에 신중을 기해야 된다. 게임 실행 비중이 높다면 라이젠 7 9800X3D 쪽이 유리하다. 479 달러(약 69만 6700원)에 최적의 게이밍 성능을 제공하기 때문이다.

게임은 즐기지만 코어를 많이 쓰는 전문 작업 비중이 더 높은 소비자는 라이젠 9 9950X3D가 최고의 선택지다. 다만 굳이 X3D 기술을 원하지 않는다면 일반형 라이젠 9 9950X를 구매해도 된다.

이번에도 걸림돌은 고환율과 초기 공급량이다. 2025년 3월 11일 기준 원달러 환율은 1달러당 1453원이다. 여기에 세금과 기타 부대비용 등을 더하면 초기 판매 가격은 최소 140만 원~150만 원대일 가능성이 높다. 공급이 부족하다면 라이젠 7 9800X3D 처럼 초기 프리미엄이 붙어 소비자 부담으로 이어질 것이다. AMD와 유통사의 노력이 필요하다.

IT동아 강형석 기자 (redbk@itdonga.com)