Apple M1 chip에 대하여
애플 M1 칩은 애플이 설계한 최초의 ARM 기반 SoC다. 2020년 11월 17일 공개되었으며, 4세대 맥북 에어, 5세대 맥 미니, 13인치 5세대 맥북 프로, 5세대 아이패드 프로에 탑재되었다. 5나노미터 공정을 사용하여 제조된 최초의 개인용 컴퓨터 칩으로, 160억 개의 트랜지스터를 집적하고 있다.
M1 칩은 다음과 같은 주요 기능을 제공한다.
- 8코어 CPU: 4개의 고성능 코어와 4개의 저전력 코어로 구성되어 있다. 고성능 코어는 싱글 코어 성능을 향상시키고, 저전력 코어는 전력 효율성을 향상시킨다.
- 8코어 GPU: 그래픽 성능을 크게 향상시킨다
- 16코어 뉴럴 엔진: 머신 러닝 성능을 크게 향상시킨다
- 통합 메모리: 고대역폭, 저지연 메모리를 제공한다
M1 칩은 출시 이후 여러 테스트에서 인텔과 AMD의 경쟁 제품을 능가하는 성능과 효율성을 입증했다. 특히, 맥북 에어의 경우 M1 칩 탑재로 배터리 수명이 크게 향상되었다.
M1 칩은 애플의 컴퓨터 제품군에 큰 변화를 가져왔다. 애플은 M1 칩 기반의 새로운 맥 제품을 계속 출시하고 있으며, 2022년에는 M2 칩을 탑재한 맥 제품도 출시했다.
M1 chip 제조공정
M1 칩은 TSMC의 5나노미터 공정(N5)을 사용하여 제조된다. 5나노미터 공정은 기존의 7나노미터 공정보다 트랜지스터를 더 작게 만들 수 있어, 성능과 전력 효율성을 향상시킬 수 있다.
M1 칩에는 160억 개의 트랜지스터가 집적되어 있다. 이는 이전의 맥 제품에 사용된 인텔 코어 i9-9980HK 칩의 10억 개의 트랜지스터보다 16배 더 많은 수치다.
M1 칩의 제조 공정은 다음과 같은 장점을 제공한다.
- 성능 향상: 트랜지스터를 더 작게 만들면 더 빠른 속도로 작동할 수 있다.
- 전력 효율성 향상: 트랜지스터를 더 작게 만들면 더 적은 전력을 사용한다.
- 집적도 향상: 더 많은 트랜지스터를 집적할 수 있으므로 더 복잡한 기능을 구현할 수 있다.
M1 칩의 제조 공정은 애플의 컴퓨터 제품군에 큰 변화를 가져왔다. M1 칩은 인텔 칩에 비해 성능과 전력 효율성이 크게 향상되어, 맥북 에어의 경우 배터리 수명이 크게 향상되었다.
M1 chip 패키징 공정
M1 칩의 패키징 공정은 TSMC의 CoWoS-S(Chip on Wafer on Substrate) 기술을 사용한다. 이 기술은 칩을 기판에 직접 실장하는 기존의 패키징 공정과 달리, 칩을 인터포저(interposer)라는 중간 기판에 먼저 실장한 다음, 인터포저를 기판에 실장하는 방식이다.
M1 칩의 패키징 공정은 다음과 같은 단계로 진행된다.
1) 칩 실장: 먼저 칩을 인터포저에 실장한다. 이 단계에서 칩의 핀은 인터포저의 패드에 연결된다.
2) 인터포저와 기판 연결: 인터포저를 기판에 연결한다. 이 단계에서 인터포저의 패드와 기판의 핀이 연결된다.
3) 패키징: 패키지 기판을 추가하고, 배선, 히트싱크, 기타 부품을 추가한다.
CoWoS-S 패키징 공정은 다음과 같은 두 가지 주요 기술을 사용한다.
- 솔더볼 연결(Solder Ball Interconnect, SBI): 칩과 인터포저, 인터포저와 기판을 연결하는 기술이다. 솔더볼은 금속 덩어리로, 칩과 기판의 패드에 융합된다.
- 레이저 리본 본딩(Laser Ribbon Bonding, LRB): 인터포저의 패드와 기판의 핀을 연결하는 기술이다. 레이저를 사용하여 인터포저의 패드와 기판의 핀을 연결한다.
M1 vs. M1 Pro
M1 칩과 M1 Pro 칩은 모두 애플이 설계한 ARM 기반 SoC다. 그러나 두 칩은 다음과 같은 주요 차이점이 있다.
인텔 및 AMD 제품과 비교
M1 칩과 비교 대상이 되는 인텔과 AMD 제품은 다음과 같습니다.
인텔
12세대 코어 i5-12600K (12코어/16스레드, 10nm 공정)
12세대 코어 i7-12700K (12코어/20스레드, 10nm 공정)
12세대 코어 i9-12900K (16코어/24스레드, 10nm 공정)
AMD
Ryzen 7 6800H (8코어/16스레드, 6nm 공정)
Ryzen 9 6900HX (12코어/24스레드, 6nm 공정)
Ryzen 9 6900HS (8코어/16스레드, 6nm 공정)
이 제품들은 모두 M1 칩과 동일한 10nm 또는 6nm 공정을 사용하여 제조된다. 또한, CPU 코어 수, GPU 코어 수, 통합 메모리 용량, TDP 등에서 M1 칩과 유사한 사양을 가지고 있다.
그러나 M1 칩은 ARM 기반 칩인 반면, 인텔과 AMD 제품은 x86 기반 칩이다. 따라서 두 플랫폼 간의 차이로 인해 성능과 효율성에서 차이가 발생할 수 있다.
일반적으로, M1 칩은 싱글 코어 성능에서 인텔과 AMD 제품보다 우수하지만, 다중 코어 성능에서는 인텔과 AMD 제품과 비슷하거나 약간 떨어진다. 또한, M1 칩은 그래픽 성능에서 인텔과 AMD 제품보다 우수하다.
전반적으로, M1 칩은 성능과 효율성에서 인텔과 AMD 제품과 경쟁할 수 있는 제품으로 평가받고 있다.
인텔이 M1을 따라잡기 위해서
인텔 제품이 M1 칩을 따라잡으려면 다음과 같은 부분을 발전시켜야 한다.
1) 제조 공정: 인텔은 현재 10nm 공정을 사용하고 있지만, M1 칩은 5nm 공정을 사용한다. 따라서 인텔은 5nm 공정으로 전환하여 성능과 효율성을 향상시킬 수 있다.
2) 아키텍처: 인텔은 x86 아키텍처를 사용하고 있지만, M1 칩은 ARM 아키텍처를 사용한다. ARM 아키텍처는 x86 아키텍처보다 효율성이 뛰어나기 때문에, 인텔은 ARM 아키텍처를 도입하거나, x86 아키텍처의 효율성을 개선할 수 있다.
3) 전력 관리: M1 칩은 전력 관리 기술이 뛰어나 배터리 수명이 길다는 장점이 있다. 인텔은 M1 칩과 같은 수준의 전력 관리 기술을 개발하여 배터리 수명을 향상시킬 수 있다.
4) 소프트웨어 지원: M1 칩은 애플의 자체 개발 소프트웨어에 최적화되어 있다. 인텔은 M1 칩에 최적화된 소프트웨어를 개발하여 성능과 효율성을 향상시킬 수 있다.
인텔은 이러한 부분을 발전시켜 M1 칩을 따라잡으려고 노력하고 있다. 최근에 인텔은 12세대 코어 프로세서를 출시하여 x86 아키텍처의 효율성을 개선하고, 7nm 공정으로 전환을 시작했다. 또한, 인텔은 ARM 기반 칩 개발을 위한 연구를 진행하고 있다.
그러나 인텔이 M1 칩을 따라잡기 위해서는 상당한 시간이 걸릴 것으로 예상된다. 인텔은 M1 칩의 성공으로 인해 PC 시장에서 큰 위협을 받고 있으며, M1 칩을 따라잡기 위한 노력을 더욱 강화할 것으로 예상된다.