최근 몇년간 스마트폰 CPU가 노트북이나 컴퓨터에 탑재되고 있는 경우가 많다. 이는 ARM 아키텍처를 기반으로 한 칩셋으로 기존 인텔이나 AMD 대비 성능과 전력 효율성 그리고 발열 제어까지 모든 면에서 눈부신 발전을 이루었기 때문이다. 가장 대표적으로 애플의 M1, M2가 있고 안드로이드 전영에서는 스냅드래곤 엘리트가 그중 하나다.
이러한 변화는 생각보다 많은 변화를 이루어냈다. 애플은 기존 인텔의 가장 큰 파트너 회사 중 하나였으나 m1 칩 기반을 통해 인텔에 대한 의존도가 현저하게 줄어들었다. 그래서 인텔 이라는 기업이 AMD 그리고 스마트폰 CPU 회사에도 고전하는 모습을 보이고 있는데 과연 컴퓨터 CPU의 미래는 어떻게 발전 할지 오늘은 이부분에 대한 이야기를 해보고자 한다.
성능과 효율성의 변화
애플이나 퀄컴은 ARM 아키텍처의 우위 ARM 기반 CPU는 RISC 아키텍처를 채택하게 되면서 전력 사용은 줄이고 발열도 잡아내면서 기존 컴퓨터 CPU와 차별점을 보여주었다. 실제로 작업성능에서 능력은 기존 컴퓨터 CPU에 뒤쳐지지 않았으며 전기 사용도 현저하게 줄었다는 점을 고려하면 마치 스마트폰이 처음 등장 했던것처럼 많은 사람들이 놀랄만한 업적이라고 할 수가 있다.
하지만 이러한 부분은 최근에만 진행 되었던게 아니라 과거에도 이미 여러번 진행되었던 사업이었다. 다만 당시에 제대로된 성공을 하지 못했던 것은 기존의 x86 아키텍처로 구동되던 프로그램 호환성의 문제였다. 즉 우리가 알고 있는 윈도는 구동이 되는 것이 가능 했으나 그렇다고 윈도우에서 사용하던 모든 프로그램을 정상적으로 사용할수는 없다는 것이다. 깊게 설명하면 어렵지만 간단하게 설명하자면 결과는 윈도우여도 진행과정은 기존과 완전히 다르다고 생각하면 된다.
현재 컴퓨터 CPU도 놀라운 발전을 이루어내고 있지만 과거만큼 급성장 하는 모습을 보여주지 못하고 있다. 하지만 ARM을 기반으로한 스마트폰 관련된 CPU발전은 눈부시도록 이루어내고 있다. 이는 단순히 반도체 설계에서 끝나는 것이 아니라 CPU제조에 대한 엄청난 기술력 발전 그리고 패키징 기술력 때문에 스마트폰을 넘어서 컴퓨터 자리까지 넘보게 되는 것이다.
이제는 AI시대라는 말을 여러번 들어 봤을 것이다. 스마트폰 CPU는 GPU, NPU와 같은 AI 가속기를 통합하여 머신러닝, 이미지 프로세싱 등 특화된 작업에서도 매우 우스한 능력을 보여준다. 때문에 여기에 대한 관심도가 매우 높아지고 있는 상황이고 앞으로는 갈수록 이와 관련된 노트북 그리고 컴퓨터가 출시할 예정이라고 보면 된다.
현재 컴퓨터의 문제
x86 아키텍처는 수십 년간 컴퓨터 CPU 시장을 지배해왔다. 하지만 이제는 한계가 드러나고 있는 상황이다. 비싸고 성능이 좋은 CPU는 더이상 정품 쿨러로는 발열 제어가 안되는 상황이라 고성능의 공랭쿨러 또는 수냉쿨러가 필요한 시점이 되었다. 이러한 부분만 보더라도 ARM 기반 칩셋에 비해 열세라는 점을 알수가 있는데 ARM기반 노트북은 노팬으로도 발열이 가능할 정도라는 점을 보면 얼마나 차이가 나는지를 알수가 있다.
물론 인텔이나 AMD도 가만히 있는 것은 아니다. 인텔은 효율 코어인 E코어 그리고 고성능 코어라고 하는 P코어 형태로 하이브리드 아키텍처를 도입하는 방식으로 ARM칩셋에 대하여 대응을 하고 있으며 AMD 역시 젠 아키텍처를 활용하여 멀티코어 성능과 전력 효율성은 물론 게임성능에 집중하는 모습을 보여주고 있다. 안타깝게도 더이상 인텔의 왕국은 없다. 컴퓨터 분야에서도 애플의 독립으로 인한 점유율이 현저하게 줄어들고 있으며 2인자였던 AMD에게도 자리를 위협받고 있는 상황이다.
컴퓨터의 미래
ARM 기반 칩셋은 이미 애플의 M 시리즈와 같은 성공 사례를 통해 데스크톱과 노트북 시장을 점령 할수 있다는 사례를 지시하였다. 아직까지 게임 성능 부분에서는 컴퓨터 CPU와 큰 차이점을 보여주는 것은 사실이나 영상편집, 사진폅집 등 여러 작업 사례에서는 오히려 우위를 차지 하는 모습을 보여주는 만큼 점차 고성능 컴퓨팅 시장에서 주요한 경쟁자로 자리잡을 가능성이 크다는 점은 누구도 부정하지 못할것이다.
이러한 경쟁은 소비자에게 많은 선택권을 제공할수 있고 기업간의 경쟁은 소비자에게 이득이 되는 가격을 제시하는 만큼 좋은 상황이라고 볼수가 있지만 미래의 컴퓨터 CPU는 더욱 통합적인 형태로 발전할 것으로 보이기 때문에 좋은 상황이라고 볼수가 있다.
오픈소스 아키텍처인 RISC-V는 컴퓨터 CPU 시장에서 새로운 가능성을 가르키고 있다. 기존의 상용 아키텍처와 달리, RISC-V는 유연성과 확장성이 뛰어나다는 점이 매우큰 장점이고 여기에 전력 효율성이 매우 눈부시다. 몇몇 연구는 RISC-V가 향후 ARM과 함께 CPU 시장의 주요 플레이어로 부상할 수 있다고 주장하는 만큼 앞으로의 기대감이 크다.
시간이 필요해
ARM 기반 CPU와 같은 새로운 아키텍처가 컴퓨터 시장에서 널리 사용 되기까지는 어느정도 시간이 필요할 것이라고 본다. 성능은 많이 상승 했지만 위에서 언급 했듯이 프로그램 호환성이 아직은 완벽하지 않기 때문이다. 물론 애플이나 퀄컴은 자체 기술을 통해서 프로그램을 구동하고 있으나 이는 완벽한 호환성이라고 주장할수가 없다.
여기에 CPU 제조 기술은 점점 더 미세화되고 있다는 점은 장점이다 단점이다. 이미 2mm 이하로 공정을 발전하기에는 많은 부분이 제약될수 있고 물리적인 한계가 가까워지고 있는 것은 사실이기 때문이다. 즉 이이상의 설계를 어떻게 해야할지가 가장큰 관건이라고 볼수가 있다. 모든 CPU는 여기에서 어떠한 도약을 할지 궁금한 부분이며 이때 우리에게 또 얼마나 놀라운 변화를 보여줄지 그리고 컴퓨터 CPU의 미래는 어떻게될지가 정해지는 구간이 아닐까 싶기도 하다.