인텔의 AI PC용 루나레이크 CPU 출시가 2024년 3분기로 확정되었습니다. 루나레이크가 기대되는 이유는 TSMC가 CPU와 GPU를 생산하기 때문입니다. 이로 인해 생산 일정과 성능 측면에서 실망시키지 않을 것으로 보입니다. 또한, 삼성의 최신 LPDDR5X 디램이 온패키지 형태로 통합되기 때문에, 애플의 M1 칩이 처음 발매되던 때의 충격을 인텔 CPU에서도 느낄 수 있을 것입니다.
루나레이크 성능
인텔의 차세대 프로세서 루나레이크는 NPU 성능이 45 TOPS에 도달하며, 이는 이전 세대보다 거의 3배 향상된 성능을 보여준다. 루나레이크는 CPU와 GPU의 결합 컴퓨팅 성능이 60 TOPS를 초과하여 총 AI 처리 능력이 100 TOPS를 넘어설 것으로 예상된다. 이와 같은 성능 향상은 AI 애플리케이션에 최적화된 혁신적인 기술력을 입증하며, AI 기반 PC의 새로운 표준을 제시한다.
애플의 최신 고급형 맥북(MacBook)의 M3 칩과 비교하여 속도가 58% 증가하고 배터리 수명이 연장된 것으로 나타났다. 또한, 이들은 마이크로소프트의 AI 챗봇인 코파일럿을 지원한다.
루나레이크와 M3의 비교
루나레이크 출시일
인텔은 5월 20일, 차세대 프로세서 루나레이크의 출시일을 3분기로 앞당긴다고 발표했으며, 이번 발표로 20개의 브랜드가 80개의 모델을 출시할 예정이다.
2024일 6월 20일경 대만 디지타임스가 루마레이크의 출시 연기 가능성을 보도하였습니다. 이번 칩은 TSMC에서 생산하기 때문에, 출시가 연기된다면 설계 결함이나 기타 문제일 수 있어 우려를 낳았습니다.
이후, 온라인 커뮤니티에서는 인텔발 오피셜로 루나레이크가 9월 둘째주에 출시될 것이라고 알려졌습니다
루나레이크 TSMC의 생산 및 패키징
인텔의 차세대 모바일 프로세서인 루나레이크는 멀티 칩렛 디자인을 채택하여 성능과 효율성을 극대화하고 있습니다. 다음은 루나레이크의 생산 및 패키징에 대한 세부 사항입니다.
CPU 타일
루나레이크의 CPU 타일은 성능 코어(Lion Cove)와 효율성 코어(Skymont)를 포함하며, TSMC의 N3B(3nm) 공정 노드에서 제조됩니다. 이 첨단 제조 공정을 통해 인텔은 높은 성능과 낮은 전력 소모를 동시에 달성할 수 있습니다.
패키징
루나레이크 패키지는 LPDDR5X 메모리 칩을 프로세서 패키지에 직접 통합합니다. 이를 통해 메인보드의 공간을 절약할 수 있으며, 시스템의 전체적인 성능과 효율성을 향상시킵니다. 루나레이크 패키지의 크기는 약 27mm x 27.5mm로, 이전 메테오레이크 패키지보다 약간 더 큽니다.
3D Foveros 패키징 기술
인텔은 3D Foveros 패키징 기술을 사용하여 다양한 칩렛과 타일을 수직으로 쌓아 단일 패키지로 통합합니다. 이를 통해 성능과 공간 효율성을 극대화할 수 있습니다. 구체적인 구성 요소는 다음과 같습니다:
CPU 타일: TSMC N3B (3nm)
SoC 타일: TSMC N6 (6nm) 예상
GPU 타일: TSMC N5 (5nm) 예상
베이스 다이: 인텔 22FFL
루나레이크 온패키지 메모리
인텔의 차세대 루나레이크 모바일 프로세서는 고성능과 플랫폼 풋프린트를 줄이기 위해 온-패키지 LPDDR5X 메모리를 탑재할 예정이다. 루나레이크는 16GB 또는 32GB의 LPDDR5X-8533 메모리를 프로세서 패키지에 직접 통합합니다. 인텔은 삼성과 계약하여 루나레이크용 LPDDR5X 메모리 칩을 공급받을 예정이며, 마이크론과 SK하이닉스 등 다른 벤더의 LPDDR5X도 검증하여 세컨 벤더로 사용될 수 있습니다.
CPU와 동일한 패키지에 메모리를 통합하면 전통적인 랩톱 디자인에서의 별도 메모리 모듈이나 칩과 비교해 공간 절약과 성능 향상이 가능합니다. 온-패키지 LPDDR5X 설계는 루나레이크 플랫폼에서 100-250제곱밀리미터의 보드 면적을 절감할 것으로 예상됩니다.
애플의 M 시리즈 칩으로 시작된 이 트렌드는 인텔이 얇고 가벼운 노트북 프로세서의 성능 대비 전력 효율을 높이기 위해 채택하고 있습니다. 요약하면, 루나레이크는 높은 대역폭과 전력 효율성을 제공하는 LPDDR5X 메모리를 CPU 패키지에 직접 통합하여 더 작고 강력한 얇고 가벼운 노트북 디자인을 가능하게 할 것입니다.
루나레이크에 채용된 삼성 LPDDR5X
루나레이크에는 시스템반도체와 메모리가 하나로 패키징되는 ‘통합 메모리’ 기술이 적용되는데, 이는 연산 속도와 성능을 획기적으로 향상시키는 기술이다. 특히 삼성전자의 LPDDR5X D램이 적용되어 최고 속도인 8.5Gbps를 자랑하며, AI 성능을 세 배 이상 높일 것으로 기대된다. 이로 인해 고성능 메모리 수요가 급증할 것으로 예상되며, 메모리 시장의 호황기를 이끌 것으로 보인다.
삼성은 2024년 5월 차세대 LPDDR5X를 공개 했습니다. AI 애플리케이션의 증가로 온디바이스 AI의 중요성이 커짐에 따라 삼성의 10.7Gbps LPDDR5X D램이 저전력, 고성능 메모리의 필요성을 충족시키고 있습니다. 이 차세대 D램은 이전 세대보다 성능을 25%, 용량을 30% 향상시켰으며, 단일 패키지 용량을 최대 32GB까지 확장하여 온디바이스 AI 애플리케이션에 최적의 솔루션을 제공합니다.
또한, 최적화된 전력 변동 기술과 확장된 저전력 모드 인터벌을 통해 전력 효율을 25% 향상시켜 모바일 장치의 배터리 수명을 연장하고 서버의 에너지 사용을 줄여 총 소유 비용을 최소화합니다. 10.7Gbps LPDDR5X의 양산은 올해 하반기부터 시작될 예정입니다.
루나레이크와 경쟁하는 AMD의 차세대 Zen5
인텔의 차세대 루나레이크 프로세서에 대해 AMD는 현재 직접적인 CPU 경쟁 제품을 가지고 있지 않습니다. 루나레이크는 인공지능(AI) 성능과 전력 효율성에 중점을 둔 차세대 모바일 CPU로, 얇고 가벼운 노트북을 대상으로 합니다. 반면, AMD의 현재 라인업은 Zen 4 아키텍처를 기반으로 한 라이젠 7000 모바일 CPU로, 인텔의 기존 랩터레이크 및 곧 출시될 메테오레이크 프로세서와 경쟁하고 있습니다.
2024년에 출시될 AMD의 차세대 Zen 5 모바일 CPU는 Zen 4 대비 약 20% 성능 향상을 제공할 것으로 예상되지만, 이는 메테오레이크 대비 25-35% 성능 향상을 목표로 하는 루나레이크에 비해 다소 뒤처질 수 있습니다. 루나레이크는 강화된 신경 처리 장치(NPU)를 통해 AI 작업에 최적화되어 있는 반면, AMD는 아직 Zen 5에 대한 전용 AI 하드웨어 세부 사항을 제공하지 않았습니다.
따라서 AMD는 AI 작업에서 소프트웨어 최적화와 GPU 가속에 더 많이 의존할 가능성이 있습니다. 결국 2024년 모바일 CPU 시장에서 Zen 5가 루나레이크와 직접 경쟁하게 될 것이지만, AI 성능과 효율성 측면에서 인텔이 우위를 점할 가능성이 큽니다.
특히, AMD는 온패키지 디램이 적용된 모바일 CPU에 대해 언급하지 않고 있습니다. 이는 TSMC가 인텔에게 온패키지 디램 관련 기술을 독점적으로 제공하고 있기 때문일 것으로 추측됩니다. 만약 루나레이크가 크게 성공한다면, AMD는 수세에 몰릴 수밖에 없습니다. 따라서 AMD가 삼성 파운드리를 활용하여 온패키지 디램을 탑재한 CPU 생산에 뛰어들 가능성이 있다고 전망해봅니다.