AMD는 젠(Zen) 아키텍처를 출시한 이후 세대를 거듭하며 성능을 개선해왔으며 지난해(2020년 하반기) 젠3(Zen 3) 아키텍처로 4세대인 라이젠 5000 시리즈를 새롭게 출시했다. 

7nm 공정 최적화와 새로운 구조, IPC 향상 등이 더해진 라이젠 5000 시리즈는 인텔과는 일반 성능부터 게이밍에 이르는 모든 분야에서 경쟁력을 갖추게 됐다. 

특히 그동안 부족했던 게이밍 성능은 AMD CPU를 선택에서 주저하게 만들었지만 인텔 CPU 이상으로 향상이 이루어지며 출시 이후 공급이 부족할 정도로 인기를 누리고 있다.

라이젠 5000 시리즈, 인텔 CPU에 대응하는 경쟁력 갖춰

이에 라이젠 5000 시리즈의 대표적인 제품 중 하나인 라이젠 7 5800X와 인텔 10세대 코어의 대표 CPU인 코어 i9 10900K를 통해 AMD 라이젠 5000 시리즈가 가진 경쟁력과 가능성을 살펴봤다.

AMD 라이젠 5000 + 라데온 RX 6000 + X570/ B550 메인보드(라라랜드)

AMD 라이젠 5000 시리즈는 라데온 RX 6000 시리즈, 500 시리즈 메인보드(X570/ B550)와 조합되었을 때 향상된 성능을 기대할 수 있다. 이를 라라랜드(라이젠 + 라데온 + 500 시리즈 칩셋)라 부르며 3개의 조합이 이루어지면 성능 향상이 가능하며 몇 프레임(FPS)이 아쉬운 환경에서 조금 더 원활한 게임 프레임 확보가 가능하다.

라라랜드의 핵심을 담당하는 CPU는 라이젠 5000 시리즈다. AMD는 젠(Zen)과 젠+(Zen+)를 이어 라이젠 5000 시리즈에 적용한 젠3(Zen 3) 아키텍처를 연이어 공개하며 프로세서의 성능 향상을 이어가고 있다. 7nm 공정 최적화와 칩렛 디자인(Chiplet Design), CCX 당 코어 수 증가와 L3 공유 캐쉬, IPC(Instruction per Clock) 향상이 더해지며 이전 세대 대비 개선된 성능과 전력 효율을 제공하게 됐다.

새로 발표한 라이젠 5000 시리즈 프로세서는 젠2가 1개의 CCX에 4코어와 L3 캐쉬 16MB, 1개의 CCD에 2개의 CCX를 이용해 4코어부터 최대 16코어를 구성했다. 젠3는 1개의 CCX로 8코어와 기존 대비 2배(2X) 늘어난 L3 32MB 공유 캐쉬를 제공하며 전체 캐쉬 용량은 같지만 하나의 CCX에 캐쉬를 공유해 데이터 교환이나 레이턴시(Latency) 즉 지연시간면에서 유리하다.

이러한 구조 변화와 함께 캐쉬 프리패칭(Cache Prefetching), 실행 엔진(Execution Engine), 분기 예측(Branch Predictor), Micro-op Cache, 프론트 엔드(Front End), 로드/스토어(Load/Stor) 등의 개선을 통해 19%의 IPC 향상, 전력 효율도 1세대 라이젠 7 1800X(Ryzen 7 1800X) 대비 2.4배(2.4X)의 전력 대비 성능비(전성비) 개선, 코어 i9 10900K 대비 2.8배(2.8X)의 개선이 이루어졌다고 밝혔다.

AMD 라이젠 5000 시리즈는 최대 16코어 32스레드(16C/ 32T)의 라이젠 9 5950X(Ryzen 9 5950X)와 12코어 24스레드(12C/ 24T) 라이젠 9 5900X(Ryzen 9 5900X), 8코어 16스레드(8C/ 16T)의 라이젠 7 5800X(Ryzen 7 5800X), 6코어 12스레드(6C/ 12T)의 라이젠 5 5600X(Ryzen 5 5600X)의 4종의 라인업이 출시됐다. 299달러($299)부터 799달러($799)의 가격을 형성한다.

또한 AMD가 출시한 500 시리즈 메인보드 중 X570과 B550 칩셋 기반 제품군은 PCIe 4.0 규격(PCIe Gen4)을 지원한다. X570은 PCIe 4.0 지원 스토리지와 CPU와 칩셋 사이 링크, 다른 장치 지원 부분에서도 PCIe 4.0 규격이 적용되나 B550은 PCIe 4.0 스토리지 지원에 한정되어 차이를 보인다. 인텔은 11세대 코어 프로세서와 차세대 Z500 시리즈 메인보드를 통해 지원할 것으로 알려진 만큼 PCIe Gen4를 활용할 수 있는 플랫폼은 라이젠과 AMD 500 시리즈 기반의 AMD 플랫폼이 유리한 상황이다.

AMD는 라데온 RX 5000 시리즈와 지난해(2020년) 하반기 공개한 라데온 RX 6000 시리즈 그래픽카드는 PCIe 4.0을 지원해 이를 이용 가능하다. 하지만 기존 PCIe 3.0(PCIe Gen3) 규격에서도 성능을 발휘하는데 충분한 대역폭을 제공해 그래픽카드의 성능 향상폭이 크지는 않아 차후 더 높은 대역폭을 요구하는 그래픽카드와 장치가 등장하면 PCIe 4.0의 혜택을 볼 수 있을 것으로 예상된다. 현재는 PCIe 4.0 지원 그래픽카드 외에도 고성능 NVMe M.2 SSD에서 PCIe 4.0의 활용이 가능하다. 고성능 SSD는 더 높은 순차 읽기와 쓰기 등에서 PCIe 3.0 SSD 대비 향상된 성능을 기대할 수 있다.

라라랜드의 핵심 중 하나인 라데온 RX 6000 시리즈는 TSMC 7nm 제조 공정과 2세대 RDNA 아키텍처(RDNA 2)를 기반으로 전력 효율을 극대화하고 성능을 향상한다. 고성능 컴퓨트 유닛(Compute Units)과 GPU에 새로 도입된 대용량 인피니트 캐쉬(Infinity Cache), 고속의 고클럭 동작, 진보된 다양한 기능들을 탑재한다. 

컴퓨트 유닛은 RDNA1과 같이 64CUs 단위로 최대 5120 스트림 프로세서(Stream Processor, SP), 7nm 공정 최적화와 클럭 게이팅 개선을 최대 2GHz 이상의 클럭 적용, 파이프 라인의 공격적인 리밸런싱(Rebalancing), 데이터 효율적인 처리를 위한 데이터 경로(Data Paths) 재다지인이 이루어져 성능 효율을 높여준다.

RDNA 2 아키텍처는 차세대 PC부터 콘솔과 모바일 기기 지원이 가능하며 약 2배의 성능 향상과 RDNA 아키텍처 대비 54% 높은 와트당 성능을 제공한다. 4K 및 1440p에 적합한 고성능의 상위 레벨 데이터 캐시 메모리인 AMD 인피니티 캐시(Infinity Cache)는 128MB 온다이(on-die) 캐시를 제공해 지연 시간과 전력 소모량을 줄이고 효율을 높여 향상된 게이밍 성능을 구현한다. 고정 기능 레이 액셀러레이터 엔진(RA)을 각 컴퓨트 유닛에 추가해 다이렉트X 레이트레이싱(DirectX Raytracing, DXR) 지원으로 실시간 라이팅과 그림자 및 실제와 같은 반사감을 제공해 향상된 그래픽 효과, 하이브리드 렌더링을 가능하게 해주는 AMD 피델리티FX(Fidelity FX)와 페어링 시 개발자들은 래스터화 및 레이트레이싱 효과를 결합해 최적의 이미지 품질과 성능을 제공할 수 있게 됐다.

스마트 액세스 메모리(SAM, Smart Access Memory)는 AMD 시스템을 기반으로 메모리 액세스 효율을 높이는 기술이다. AMD 라이젠과 라데온을 조합해 성능이 향상된다는 의미로 라라랜드로 불리게 된 것도 SAM 덕분이다. 라데온 RX 6000 시리즈 그래픽카드와 라이젠 5000 시리즈(Ryzen 5000 Series) 프로세서 또는 AMD B550/ X570 메인보드와의 조합으로 게임 플레이 시 고속 GDDR6 그래픽 메모리에 직접 연결해 CPU 처리 가속화한다. 기존에는 CPU가 GPU VRAM(그래픽카드 메모리)에 접근하는데 256MB의 제한으로 데이터 전송 효율이 낮았다면 SAM에서는 PCIe 인터페이스 대역폭을 기반으로 데이터 채널을 확장해 VRAM 접근 효율을 높일 수 있다. 프로세서에서 VRAM 사이의 접근 효율성이 높아져 병목 현상이 해결되고 결과적으로 시스템 성능의 향상으로 이어진다. AMD에서는 게임 타이틀에 따라 최대 11%의 향상이 가능하다고 밝혔다.

AMD의 SAM을 활성화하기 위해서는 라이젠 5000 시리즈 프로세서와 라데온 RX 6000 시리즈 그래픽카드, 500 시리즈 메인보드를 비롯하여 64bit 운영체제, SAM 지원 UEFI(AGESA 1.1.0.0. 이후), 라데온 소프트웨어 아드레날린 20.11.2 또는 그 이상이 필요하다. 메인보드 바이오스(BIOS)의 UEFI 메뉴에 따라 약간의 차이를 보일 수 있으나 Above 4G Decoding 옵션 활성화가 필요하다. ASUS 메인보드라면 Advanced의 PCI Subsystem Setting에 위치하며 Above 4G Decoding를 활성화(Enabled)로 설정하면 Re-Size BAR Support가 나타나고 활성화(Enabled)로 변경하면 동작한다. SAM은 PCI Express 기능 중 하나인 Base Address Register(BAR)를 적용해 GPU 메모리 매핑을 조절하는 기술이다.

라이젠 7 5800X vs 코어 i9 10900K 게이밍 성능

AMD 라이젠 5000 시리즈와 라데온 RX 6000 시리즈, 500 시리즈 메인보드의 조합을 통해 이전보다 향상된 성능을 제공 가능하게 되었으며 게임을 통해 인텔 플랫폼과의 차이를 살펴봤다. 

게임 테스트는 엔비디아 지포스 게임 레디(GeForce Game Ready) 460.97 핫픽스(Hotfix), AMD는 라데온 소프트웨어 아드레날린 2020 에디션(Radeon Software Adrenalin 2020 Edition) 20.12.2(dec17) 드라이버, 메인보드는 X570 기반 ASUS Crosshair VIII Hero와 Z490 기반 Maximus XII Hero, 메모리 클럭은 각 CPU가 기본으로 지원하는 DDR4-3200MHz(라이젠 7 5800X)와 DDR4-2933MHz(코어 i9 10900K)를 적용했다.

AMD 라이젠 5000 시리즈와 라데온 RX 6000 시리즈의 등장에 따라 인텔과 엔비디아 지포스 RTX 30 시리즈에 게임 성능으로 본격적인 대결 구도가 형성됐다. 라데온 RX 6000 시리즈는 파스(Fire Strike) 머신으로도 불리는 만큼 기본에 SAM이 더하면 5만 스코어를 쉽게 넘어선다. 라이젠 7 5800X와 라데온 RX 6800 XT, X570(Crosshair VIII Hero) 플랫폼 조합은 인텔 코어 i9 10900K와 Z490(Maximus XII Hero) 플랫폼 조합 대비 전반적으로 향상된 성능을 보이는데 실제 게임에서도 이와 유사한 결과를 보일 것으로 예상해볼 수 있다.

사이버펑크 2077(Cyberpunk 2077)과 콜 오브 듀티: 블랙 옵스 콜드 워(Call of Duty: Black Ops Cold War), 와치 독스: 리전(Watch Dogs: Legion) 등을 포함한 8종의 게임을 통해 게임 성능을 살펴봤다. 게임 성능은 AMD 라이젠 7 5800X와 라데온 RX 6800 XT/ 지포스 RTX 3080 모두의 조합에서 전반적으로 인텔 코어 i9 10900K 대비 전반적으로 우수한 성능을 제공하는 것으로 나타났다. 게임에 따라서는 라이젠 7 5800X와 라데온 RX 6800 XT 조합이 라이젠 7 5800X/ 코어 i9 10900K와 지포스 RTX 3080 조합을 앞서기도 했다.

이는 젠3(Zen 3) 아키텍처와 7nm 공정 최적화, 더 높아진 맥스 부스트 클럭, IPC 향상, 1개의 CCX(Core Complex)에 8코어와 L3 캐쉬 32MB 구성으로 기존 1개의 CCX에 4코어와 L3 캐쉬 16MB 대비 코어와 공유 캐쉬가 2배(2X)로 증가하며 데이터 교환이나 레이턴시(Latency) 즉 지연시간에서 유리해지는 등 CPU 성능을 향상한 라이젠 7 5800X로 인해 가능해졌다. 

이제 더 이상 인텔 CPU만이 최고의 게이밍 성능을 위한 CPU로 보기 어려워졌으며 라이젠과 라데온 조합으로도 향상된 게이밍 성능을 기대할 수 있다. AMD 라이젠 5000 시리즈와 라데온 RX 6000 시리즈, 500 시리즈 메인보드의 조합인 일명 라라랜드, 스마트 액세스 메모리(SAM)를 적용하면 추가로 성능 향상을 기대할 수 있으며 경쟁 플랫폼에서의 지원 소식도 들려오고 있으나 현재는 AMD만이 누릴 수 있는 기술 중 하나다. 스마트 액세스 메모리(SAM) 활성화를 통해 부족한 프레임 확보로 보다 원활한 게임 플레이 환경을 만들어낼 수 있는 것으로 나타났다. 여기에 경쟁 GPU 대비 넉넉한 GDDR6 16GB를 제공하므로 추가 그래픽 옵션 설정이나 영상 및 사진 편집 작업 등에도 활용 가능하다.

1세대 레이 트레이싱, 다음 세대 GPU에서 향상 기대

일반 게임 성능에 이어 게임 내의 레이 트레이싱(Ray Tracing) 처리 부분에서도 AMD 라이젠 7 5800X (3.8GHz, 8코어 16스레드, 8C/ 16T)는 라데온 RX 6800 XT와 지포스 RTX 3080 각 조합 모두 인텔 코어 i9(Core i9) 10900K(3.7GHz, 10코어 20스레드, 10C/ 20T) 플랫폼 대비 높은 성능을 제공했다. 라데온 RX 6800 XT의 레이 트레이싱 처리 성능은 지포스 RTX 3080 대비 상대적으로 낮았으며 1세대 RT 코어를 탑재한 지포스 RTX 3070(GeForce RTX 3070)급의 성능으로 알려졌다. 현재 라데온 RX 6000 시리즈의 레이 트레이싱(Ray Tracing) 처리는 하드웨어 기반이지만 1세대인 만큼 경쟁 플랫폼과 격차가 있다.

하드웨어 기반으로 처음 레이 트레이싱을 지원하는 라데온 RX 6000 시리즈는 본격적으로 DXR(DirectX Ray Tracing)을 위한 그래픽 엔진을 제공하며 1세대 RT 엔진을 적용했다. 듀얼 컴퓨트 유닛(Dual Compute Unit)으로 엔비디아가 RT 코어(RT Core, 지포스 RTX 30 시리즈는 2세대 RT 코어로 이전 대비 2배 높은 처리량과 동시 레이 트레이싱, 셰이딩, 컴퓨팅 및 58 RT-테라플롭스 처리 능력)로 불리는 DXR 처리 전용 하드웨어를 제공하는데 반해 AMD는 그래픽 실행 유닛의 단위인 컴퓨트 유닛(CU, Compute Unit)을 할당해 레이 트레이싱을 처리한다. RA(Ray Accelerator)로 부르며 일반적인 그래픽 유닛은 컴퓨트 유닛으로 레이 트레이싱 처리시 RA로 할당된 컴퓨트 유닛이 이를 처리하는 방식이다. 

RA는 그래픽과 레이 트레이싱을 유연하게 처리하는 것으로 라데온 RX 6000 시리즈는 RA 코어가 RX 6900 XT(80)/ RX 6800 XT(72)/ RX 6800(60)으로 지포스 RTX 3090(82)/ RTX 3080(68)/ RTX 3070(46)의 실시간 레이 트레이싱 RT 코어와 유사한 갯수를 할당하고 있다. 다만 라데온 RX 6000 시리즈는 1세대 RT 엔진을 탑재한 만큼 2세대 RT 코어를 탑재해 효율을 개선한 지포스 RTX 30 시리즈와의 경쟁은 다음 세대 GPU에서 제대로 겨루어볼 수 있을 것으로 예상된다.

레이지 모드(Rage Mode, 성능 - 튜닝 - 사전 설정 - 격렬히)

AMD는 라이젠과 라데온 RX 6000 시리즈 그래픽카드를 적용했을 때 스마트 액세스 메모리(Smart Access Memory, SAM)와 레이지 모드(Rage Mode)를 지원한다. 레이지 모드는 라데온 RX 6000 시리즈 그래픽카드를 기본 설정보다 향상된 클럭으로 동작 가능하게 해줘 SAM과 함께 추가적인 GPU 성능 향상을 기대할 수 있다. 라이젠 7 5800X와 라데온 RX 6800 XT 조합의 레이지 모드는 SAM 대비 성능 향상폭은 높지 않으나 SAM에 추가로 약간이나마 프레임(FPS)을 더 확보할 수 있는 것으로 나타났다.

라이젠 7 5800X와 라데온 RX 6800 XT 조합은 인텔 코어 i9 10900K와 라데온 RX 6800 XT 조합 대비 10W 전후로 더 적은 전력 소모량을 보여주며 라이젠 7 5800X와 지포스 RTX 3080 조합 대비 일반 성능은 유사하면서 45-50W 가량 낮은 전력 소모량을 보여 성능 외에도 전력 효율면에서도 유리한 것으로 나타났다. 고성능 제품일수록 높은 전력 소모량은 감수해야 하지만 동급의 성능에 전력 효율이 높다면 전력 효율이 높은 CPU와 그래픽카드 기반의 플랫폼이 나은 선택이다.

올라운드 플레이어, AMD 라이젠 5000 시리즈

AMD 라이젠 5000 시리즈 CPU의 등장은 그동안 게이밍 시장을 오랫동안 이끌어온 인텔 CPU의 입지를 흔들리도록 만들기에 충분했으며 최고의 게이밍 CPU 타이틀도 차지했다. 

새로운 구조와 아키텍처 개선을 바탕으로 성능 향상이 이루어지면서 일반 성능부터 게이밍 성능, 스트리밍, 멀티 태스킹에 이르기까지 인텔 CPU를 넘어서는 모습을 보여줬으며 멀티코어 확장에서도 앞서며 CPU 시장의 변화를 이끌어내고 있다.

여기에 라이젠 5000 시리즈와 라데온 RX 6000 시리즈 그래픽카드, 500 시리즈 메인보드를 조합하는 라라랜드(라이젠 + 라데온)로 스마트 액세스 메모리(Smart Access Memory, SAM)를 통해 게이밍 성능을 추가로 향상했으며 레이지 모드(Rage Mode)는 조금 더 프레임을 향상하며 보다 원활한 게이밍 환경을 구축할 수 있도록 해줬다.

라데온 RX 6000 시리즈 GPU 역시 기본 성능이 이전 세대 대비 크게 향상하며 성능 경쟁도 가능해졌으며 1세대로 시작한 레이 트레이싱은 아쉽지만 다음 세대에서의 발전 가능성을 기대할 만큼 라이젠 5000 시리즈와 함께 이번 세대에서 시장 경쟁력을 향상했다.

올라운드 플레이어, AMD 라이젠 5000 시리즈

최근에는 코로나19(COVID-19)와 공급 문제로 최신 CPU와 그래픽카드를 구입하는 일도 어려워졌다. 이로 인해 PC를 구성하는 일도 쉽지 않은 상황이며 PC 업그레이드 또는 새로 구입하는 사용자의 고민은 깊어만 가고 있다.

이러한 상황에서 라이젠 5000 시리즈 CPU와 라데온 RX 6000 시리즈 GPU 조합은 PC를 새로 구성하려는 사용자에게 하나의 대안이 될 수 있을 것이다.