인텔 하스웰 마이크로아키텍처
Haswell.
1. 개요
IDF 2012에서 처음 공개된 인텔의 마이크로아키텍처로 샌디브릿지의 뒤를 잇는 아키텍처이다. 소켓은 LGA 1150을 사용하며 인텔의 틱톡전략에 의해 나온 22nm 공정의 '톡' 아키텍처로 2013년 6월 4일에 정식 발표되었다.#처음에는 그냥 하스웰이란 이름으로 출시가 되었으며, 11개월 후에 기본 클럭을 올려서 하스웰 리프레시란 이름으로 또 출시했다. 이들중에서 i5-4690K와 i7-4790K는 데빌스 캐년이라고 특별하게 불린다.
모바일 사용자에겐 내장 그래픽 성능향상, 전력소모 감소, 모바일 특화 기술의 도입으로 하스웰 노트북은 큰 성능향상을 이뤄 많은 인기를 구가하며 첨단을 달리던 선구자 취급을 받았으나, 데스크톱 사용자에겐 아이비브릿지 이후 미미한 성능향상과 짧은 소켓 변경주기, 2019년 기준으로도 꺼지지 않는 하스웰 가격거품, CPU 성능 향상의 둔화, 쓰지도 않는 내장 그래픽 올인, 아이비브릿지부터 솔더링 대신 사용된 서멀 그리스와 FIVR로 인해 발열을 제대로 잡지 못하게 되면서, 특히 FIVR 때문인지 하스웰은 전압을 조금만 올려도 온도가 급증하는 특징이 있기 때문에(영상 4분 15초)일명 '''핫스웰'''이라고 불리는 등등 인텔의 CPU 독점기의 악몽의 시작이라고 할 수 있는 라인업이다.
라자 코두리가 2009년 인텔 그래픽 팀에서 일했을 당시 죽여주는 노트북용 SoC를 개발하고 있다는 사실을 타진했는데 그 SoC가 바로 이 하스웰이었다.
2. 상세
인텔 코어 마이크로아키텍처가 발표된지 6년만에 최초로 백엔드 포트 수를 증가시켰으며[6], HNI, AVX2, gather, BMI1, BMI, ABM, FMA3과같은 새로운 명령어들이 추가되었다.
Hardware Transaction Memory를 지원하는 Transactional Synchronization Extensions(TSX) opcode(CPU 명령어)란 것도 추가되었다. 기존 CPU에서 무시되면서 호환성을 가지는 Hardware Lock Elision(HLE)와 호환되지 않으면서 Transaction(처리과정) 내에서 실행을 보장할 수 없을 때 fallback code를 지정할 수 있는 Restricted Transactional Memory(RTM) 2가지로 구분된다. 모두 일반 사용자 수준에서는 체감하기 힘들지만 컴파일러와 라이브러리가 받쳐만 준다면 개발자가 매우 편해질 수 있는 기술이다. Hardware Transaction Memory는 학계에서 꾸준히 연구, 논의되었고, IBM에서는 일부 메인프레임급 컴퓨터에 탑재되는 프로세서에 적용된 적이 있으며, 그 밖에 매우 적은 구현된 사례가 있으나, 본격적으로 일반 사용자를 대상으로 하면서 대량 양산이 되는 범용 CPU에 채용되는 것은 처음이다. 실리콘 레벨의 버그로 인해 인텔에서 TSX disable patch 배포로 사용할 수 없다. 그래도 데빌스캐년과 브로드웰은 TSX를 사용할 수 있다.
인텔의 x86 CPU 중에서는 처음으로 다이에 전압 레귤레이터가 들어가는데, FIVR(Fully Integrated Voltage Regulator)이라는 이름으로 소개하고 있다. 덕분에 이전과 비교해 훨씬 빠른 전압 변동이 가능해졌으며, 아이들 시 전력 소모가 절감되었고 링버스가 CPU와 완전 분리되어 개별적인 클럭 및 전압을 가지고 작동하기 때문에 아이들 상태에서의 병목 현상이 완화되었다.
하지만 막상 뚜껑이 열리자 아이비브릿지 대비 성능 향상이 많지 않고, 사실상 체감이 되지 않는 수준이라는 말이 나오고 있다.[7][8] 또한 오버클럭도 그닥 기대받지 못하고 있다. FIVR 탑재로 발열이 늘었음에도 불구하고, 아이비 때처럼 일반 서멀 그리스를 사용했기 때문에, 오히려 아이비보다 온도가 훨씬 더 살벌하다. 그렇다고 아이비 때처럼 뚜따를 하려니 다이 크기가 더 커졌을 뿐더러, 리퀴드 프로 같은 금속성 서멀 그리스를 들이 부었다간 쇼트나는 구조인 관계로 뚜껑 딴다고 객기 부리는 사례는 줄어들 것으로 보였으나 2014년 현재는 그냥 아이비 때와 같이 바이스라는 만원정도의 기기에게 농락 당하고 있는 상황. 쇼트 나지 않게 하기 위해 1자회로에 실리콘 코팅을 하는 방법까지 고안이 되었기 때문에 뚜따는 지금도 아주 쉽다. 금속성 서멀을 붓기 전에 1자 회로 코팅만 하면 된다. 하지만 방심해서 코팅이 완전히 안된 상태로 금속성 그리스를 바르다가는 램 인식이 안될 수 있으니 주의.
2013년 8월, 인텔 9시리즈 칩셋은 PSU나 메모리 버스와 같은 칩셋과 소켓간의 배선과 전력 배분이 다르기 때문에 기존 하스웰 제품군과 호환성 논란이 있을 것으로 예상되었지만, 2016년 기준 이 논란은 완전히 무의미한 것이며, 오히려 8 시리즈 칩셋과 하스웰 리프레시간의 호환성에 주의를 요하고 있다.[9]
스마트 커넥트라 불리는 기술이 적용되어 대기 모드에서도 Wi-Fi에 연결되어 있는 동안에는 새로운 트윗이라든가 메일이 왔을 경우에 자동으로 업데이트가 된다. 맥북에서 볼 수 있었던 썬더볼트가 지원된다.(원래 인텔과 애플이 합작한 기술이다)
울트라북용 플랫폼에서는 사우스 브리지가 제거되어 CPU에 통합된다.[10] 일반 노트북과 데스크탑 플랫폼은 그대로 2칩 체제.
모바일 CPU로선 매우 매력적인 요소(전력 소모 절감, 내장 그래픽 성능 대폭 상승[11])을 갖추고 있기 때문에, 가벼운 게임을 즐기는 노트북 이용자에게는 좋은 선택이 될 수 있다.
2.1. 하스웰, 하스웰 리프레시
하스웰은 8시리즈 칩셋, 하스웰 리프레시는 2014년 4월에 9시리즈 칩셋과 함께 출시되었는데, 하스웰 리프레시를 8시리즈 칩셋에서 사용하려면 반드시 바이오스를 업데이트해야된다. 하스웰은 9시리즈 칩셋에서 문제없이 작동한다. 특히 제온E3계열이 i5와 차이나지 않는 가격대에 성능은 i7급이라서 정말 인기가 좋았다. i7-4770과 i7-4790은 가성비면에서 경쟁력이 너무 떨어지고 K버전과 제온E3계열의 가성비 대결이 항상 말 많았다. 하지만 스카이레이크부터는 판매량 팀킬(...)을 방지하고자 인텔 코어 i 시리즈 칩셋과는 호환되지 않게 만들면서 찾는사람이 줄어들게 됐다. 9시리즈 칩셋부터 NVMe를 지원하는 M.2 슬롯이 본격적으로 탑재되기 시작했다. 하지만 DMI2.0을 사용하기때문에 PCIe 2.0 x 2(=10Gb/s)로 작동된다. PCIe 3.0 x 4는 100시리즈[12] 칩셋부터 사용할 수 있다.
하스웰-E는 2014년 9월 1일에 공개되었으며 8코어 데스크탑 CPU인 5960X가 포함되어 있다. 특히 5960X는 코어 수가 늘었음에도[13] 가격은 이전과 거의 같아[14] 역대 가장 성공적인 HEDT CPU로 꼽힌다.
특히 이 CPU의 가장 큰 수혜를 입은 모바일 디바이스로는 맥북 에어 2013년형이 손꼽힌다. 안그래도 배터리 광탈로 불만사항이 폭주하던 맥북에어였는데 하스웰의 도입으로 소비전력을 줄임으로써 약 80%정도 늘어난 사용시간을 확보하게 되었다. 드디어 하스웰에 이르러서 13인치 맥북에어 모델 사용시간이 10시간을 넘게 되었다.[15]
하스웰 리프레시(+데빌스 케년)에는 TIM (Thermal Interface Material) 열전도 물질 개선과 패키징 개선이 이루어졌다고 한다. 한마디로 인텔 측이 더욱 진보된 서멀구리스를 사용했다(...)고 호언장담했지만 어쨌든 똥서멀은 똥서멀이라 발열을 해소하고 높은 배수로 오버클럭을 하기 위해서는 뚜따가 필수나 마찬가지었다.
2.2. 데빌스 캐년
'''Devil's Canyon'''
데빌스 캐년, 데빌스 캐니언 등으로 불린다.
i5-4690K, i7-4790K 즉 하스웰 리프레시 중 배수락이 해제된 제품들이다. 이름만 특별하게 붙인거고 (하스웰 i5-4570, 하스웰R i5-4590 이상의 모든 하스웰 프로세서 모델들은 원래 TSX 명령어를 지원하는 스펙으로 출시되었으나, 버그로 사용이 막혔다)
i7-4790K는 기본 4.0GHz, 터보 부스트 4.4GHz로 클럭이 크게 상승했다. 그래서 오버클럭을 안하는 사람들도 깡클럭때문에 많이 쓰고 있다. 하지만 그만큼 발열도 심해서 기본쿨러로는 온도제어가 잘 안된다. 인텔 측에서 성능을 높인 써멀구리스를 사용했다고 하지만, 만족하지 못한 유저들은 뚜따를 시도했다. 오버클럭을 하게 된다면 타워형 상급이나 2열 일체형 수랭쿨러를 사용하는 것이 권장됐다. 덕분인지 후에 스카이레이크부터 배수락 해제제품들은 기본쿨러가 포함되지 않는다. 사제쿨러를 반드시 사야하는데 이를 잘모르는 사람들은 컴퓨터를 구매했더니 작동이 안되고 쿨러를 나중에 알고서야 구매하는 경우가 종종 생겼다.
2018년 기준으로도 i7-4790k의 경우 벤치마크상 i5 8400~8500에 필적하는 높은 성능에 DDR3 메모리의 끝판왕이라서 중고가 방어가 매우 잘되었다. 오픈마켓에서는 20만원 중후반~30만원대라는 양심없는 가격에 올라와있고, 유저 중고가도 20만원 초반대를 유지하며 높은 중고가를 자랑했지만 2019년 이후에는 10만원 중후반대 수준이면 구매할 수 있다. 마티스[16]의 출시가 큰 영향을 미친 것으로 보인다.
2.3. 브로드웰
IDF 2013에서 처음 소개되고 인텔 코어 i 시리즈의 5세대 제품군에 사용된 마이크로아키텍처. 코드네임은 브로드웰이며, 하스웰의 공정 미세화판이다.'''"14nm 공정의 첫 타자인 5세대 코어 프로세서, 브로드웰은 사실상 버리는 카드나 다름 없다.[17]
기존 22nm 에서 14nm로 미세 공정을 전환하기 위해 너무 많은 시간을 허비하게 되면서 그 첫 타자의 데뷔 시기가 6개월 이상 늦어지게 됐다."'''
2013년 말에 양산될 계획이었으나 연기되어 2014년 9월이 돼서야 겨우 투입된 14nm 공정의 제품으로 2015년 1월 5일에 나머지 모바일 프로세서들이 런칭되었고, 2015년 6월에 데스크탑 프로세서가 조용히 출시되었다.
소켓은 하스웰과 동일한 LGA 1150이며 9시리즈 칩셋에서만 사용할 수 있고 8시리즈 칩셋에서는 사용할 수 없다.[18]
22nm[19] 공정에서 탈피한 첫 14nm 공정으로 나오지만 15년 6월이라는 뒤늦은 시기에 출시가 예정되어 있다는 것이 문제. 다음 세대 '톡' 버전 아키텍처인 스카이레이크가 그로부터 두 달 정도 뒤인 8월 6일에 출시되었다.
CES 2015에서 상위 모바일 라인이 공개되었다. 이미 선행 공개된 코어 M(기존의 Y 시리즈)에 이어 두 번째로 공개된 것은 U 시리즈로, H/K 시리즈는 4분기에나 나온다고 한다. 참조 http://gigglehd.com/zbxe/12361498
현재까지 알려진 브로드웰 스펙은 하스웰에 비해 TDP가 19W씩이나 감소한 65W의 설계 전력을 가지고[20], 내장 그래픽도 하스웰이나 하스웰 리프레시 / 데빌스 캐니언에 적용된 HD4600이 아닌 상위 노트북 프로세서에만 적용되던 인텔 최고 성능 내장 그래픽인 Iris 6200 Pro 등이 탑재될 예정이다.
이는 최근의 CPU가 서버용 등 특수 목적이 아닌 이상 자체 연산 성능의 향상보다는[21] 내장 GPU의 강화, 전기 사용량 절감을 통한 모바일, HTPC, 태블릿 적합성을 높이는 쪽으로 가고 있음을 보여준다. 즉 갈 수록 컴퓨터 내에서 GPU 집중도가 높아져가는 셈.
2015년 1월 19일, 브로드웰은 데스크탑용 제품이 출시되지 않을 것이며, 6세대 스카이레이크에서 데스크탑 제품이 출시될 것임이 발표되었다. 스카이레이크는 2015년 하반기에 출시될 것이라고 한다. 그런데 페이크였다(!) 브로드웰은 배수락 해제 버전인 K버전만 나오고 일반 버전은 안나온다고 한다. 다만 K가 아닌 C라는 네이밍을 사용했다.
데스크탑용 브로드웰C(i7 5775C, i5 5675C)의 벤치마크 결과가 공개되었는데 내장 그래픽 성능이 '''AMD/APU를 큰 차이로 제친''' 것으로 알려졌다.[22] 참조 하지만 아직까지는 가성비가 영 좋지 않은 데다 보통 저런 CPU를 구입한다 하면 열에 아홉은 별도의 그래픽 카드까지 장착하기 때문에 작은 시스템을 만드는 목적 외에는 별 의미가 없다.
2015년 6월 2일에 출시 예정이었던 데스크탑용 브로드웰 I5-5775C와 5675C의 출시가 6월 하순으로 연기되었다.[23] 인텔의 제품 발매 치고는 거의 소식이 없는 상태라서 기사를 찾기가 힘들 정도. 발매가 연기되었음에도 불구하고, 별다른 소식이 없는 것은 브로드웰에 대한 기대가 거의 없음을 보여주는 증거가 되시겠다. 실제로 인텔에서도 내다 버린 자식 취급인 듯... 전날의 980Ti 발매 분위기와는 너무 큰 온도차를 보여주고 있다.
브로드웰의 성능은 역시 클럭이 낮으므로 하스웰이나 스카이레이크에 미치지 못하지만, 같은 클럭이라면 하스웰보다는 스카이레이크와 비슷한 성능이 나온다. 물론 오버클럭으로 4.2GHz가 한계지만 이정도로 하스웰 4.5GHz 이상의 성능을 발휘하므로 가격만 제외하면 브로드웰 자체의 성능은 선방했다고 보는것이 옳을 것이다. L3 캐시는 적지만 그것을 쌈싸먹는 128MB의 L4 캐시(eDRAM)의 존재가 큰듯.
그리고 가성비와 L3캐시 일부를 포기하여 얻은 내장그래픽인 Iris 6200 Pro의 성능은 딱 기대만큼만 쓸만하다. 듀얼채널 램 기준 GT 730 GDDR5를 살짝 능가하는 성능을 발휘한다. 2010년 처음 등장한 클락데일의 내장그래픽을 생각한다면 5년의 세월동안 가히 상전벽해가 이루어진 셈. 별도의 그래픽카드를 구성하지 않는 ITX 시스템을 구성할 생각이라면 브로드웰도 구미가 당기게 될 선택지임은 분명하다.
9월말 10월초에 MS 오피스 2016에서의 브로드웰이 결함이 제기되었다. MS 오피스 2016 및 몇몇 프로그램(스팀 게임 일부 및 VMware/VirtualBox 등의 가상화 소프트웨어) 등에서 프리징과 더불어 MACHINE_CHECK_EXCEPTION 또는 CLOCK_WATCHDOG_TIMEOUT 문구의 BSOD가 발생한다. 그런데 이미 6월부터 가상화 소프트웨어에 리눅스를 설치해 쓰는 사람들 중 일부가 이미 겪고 있던, 매우 스트레스 받는 문제이며# ## 현재 인텔도 이를 인지하고 메인보드 제조사의 바이오스 업데이트를 통해서 해결할 예정이라고 한다. 해외참조1해외참조2국내참조1국내참조2
10월~11월 간, MSI를 시작으로 ASUS, ASRock, GIGABYTE등 대부분의 메인보드 제조사에서 브로드웰 쿼드코어 프로세서의 마이크로코드 관련 문제에 대응한 바이오스 업데이트가 실시되었다. 그런데 해결한 방식이...
브로드웰-EP가 16년 3월 31일에 출시되었으며, 외적으론 기존의 하스웰-EP/EX 대비 대략 전성비 27% 증가[24], 가격은 20-30%가 감소되었다. 또한 662mm^2라는 네할렘-EX 이후 최대 크기였던 하스웰-EX의 다이 크기가 브로드웰-EX에서는 456mm^2로 감소하였다.[25] 내적으로는 파이프라인의 개량[26]이 있었으며, 하스웰 이전까진 낮은 속도로 고정되던 AVX 워크로드의 터보 부스트와 스칼라 워크로드의 터보 부스트의 값이 다르게 작동하게 변경되었다. 또한 링 버스 구조가 완벽하게 대칭적으로 변경되어 레이턴시의 일관성 확보가 용이하게 되었다. E5-2699 v4는 24개에서 2개가 컷팅된 22코어 제품인데, 이 대칭성을 유지하기 위해 양쪽 링에서 하나씩 비활성화했다고 한다. 하지만 틱톡 전략의 관할에 있는 제온 제품군중 가장 적은 개량이 이루어진 제품이기도 하다.
브로드웰-E가 2016년 6월 출시되었다. 데스크탑 프로세서로서는 처음으로 10코어 모델인 i7-6950X가 출시하였다. 가격은 무려 '''1723달러'''... 그외에도 6900K, 6850K, 6800K 모델이 있다. 각각 5960X, 5930K, 5820K의 후속이다. 하스웰-E 대비 약 10%가량의 IPC상승이 있다고 한다. 소켓은 LGA2011-3이며 칩셋 변경이 없어 바이오스 업데이트로 X99 칩셋 보드에서 사용이 가능하다.
3. 사용 모델
인텔 하스웰 마이크로아키텍처/사용 모델 문서 참조.
4. 관련 문서
[1] 브로드웰의 경우 아래쪽 제품명 폰트가 조금 다르다. 여기서는 셀러론이 브로드웰.[2] 이 로고로 디자인 된 스티커의 뒷면을 보면 CPU 다이(Die)가 새겨져 있다. 실제 하스웰 다이 인지는 미지수.[3] 아이비브릿지 모델 중 말기에 나온 일부 모델에도 이 로고가 사용된 적이 있다.[4] 처음 공개되었을 때 꽤나 큰 파란을 일으킨 디자인으로, 마침 처음으로 공개된 사진이 중국 시장에서 찍힌 사진이었다 보니 '중국의 합성이다.', '저건 새 CPU가 아니라 중국 수출용으로 리네이밍해 재포장 한거다'니 촌스러운 디자인을 두고 논란이 많았다. 하스웰이 맞다는게 확실시 되면서, 흉상이 흉측하다거나 무섭게 생겼다는 의견도 돌아다녔고 인텔에 잡혀서 고문당하고 있는 외계인의 초상화라는 농담도 돌아다녔다.(...) 아마 CPU 상자 디자인으로만 따지면 가장 큰 구설수를 불러온 세대.[5] 스카이레이크가 나온 시기이다보니 자연스레 스카이레이크 스타일의 패키징을 따르게 되었다.[6] 28개에서 56개로 2배로 확장되었다.[7] IPC상으론 샌디브릿지 대비 10% 정도, 아이비브릿지 대비 5% 정도 상승되었다. 다만 네할렘-샌디브릿지에선 클럭 자체가 2GHz대에서 3GHz대로 많이 올랐기 때문에 최종적인 체감은 큰 편이었던 반면 샌디브릿지/아이비브릿지-하스웰/브로드웰의 경우 클럭이 거의 답보 상태였던 것도 큰 원인이다.[8] 그러나 멜트다운 패치 이후 아이비브릿지와 하스웰 간의 성능차가 벌어지자 재평가를 받기도 했다.[9] 8 시리즈 칩셋에서는 바이오스 업데이트를 해야 하스웰 리프레시를 지원한다.[10] 정확히는 CPU 다이와 함께 패키징 되어 있다. 2칩 패키징.[11] 예컨데 HD5500의 성능은 NVIDIA Geforce 9600GT와 동급의 성능을 보여준다. 더군다나 Vulkan API도 지원한다.[12] 단 H110은PCIe 2.0 x 4로 지원하지 않는다.[13] 샌디브릿지-E 3960X와 아이비브릿지-E 4960X는 6코어[14] 3960X와 4960X는 1059달러, 5960X는 999~1059달러[15] 라자 코두리가 인생 노트북으로 뽑은 최고의 노트북이 바로 하스웰이 달린 맥북 에어 2013년형. 7년이 넘은 지금까지도 이걸 사용하고 있는지는 불분명. 당시 하스웰 노트북이 가진 성능이 끝내주긴 했다. 맥북 에어 2013년형은 명기로 유명했다.[16] 그중에서도 3300X. 동일한 코어/스레드에 가격거품이 껴도 15만원 선에서 구할 수 있으며, 성능은 7700K를 능가한다.[17] 브로드웰을 아주 명확하게 요약한 글귀로 이 글귀 하나면 브로드웰을 설명 가능하다. 14나노 공정으로의 이행이 늦어져 출시일이 너무 늦춰진 바람에 일반 사용자들에겐 기억에도 남아있지 않다. 아마도 메인보드 변경 때문에 잔뜩 욕만 먹고 사라진 세대로 기억되었을 것이다. 얼마 안가 스카이레이크가 출시되면서 확실히 인텔의 버리는 카드가 되었다.[18] 바이오스 업데이트로 지원할 것이라는 이야기가 있었지만, 결국 지원되지 않았다.[19] 인텔 아이비브릿지 마이크로아키텍처[20] 이게 듀얼코어인 울프데일 E8400, 샌디브릿지 펜티엄. G620, G840 등과 동일 전력이다. i5 뿐만 아닌 i7 모델까지.[21] 2011년 나온 샌디브릿지에서 2014년의 하스웰 리프레시까지 CPU 본연의 성능은 10퍼센트 정도 상승.[22] 다만 이것은 128MB의 eDRAM의 공헌이 상당히 크다. iGPU 자체의 성능은 AMD/APU 쪽이 더 좋다. 게다가 가격도 두 배(...) 이상이다. [23] 14nm의 수율이 별로 좋지 못해서 연기되었다. 문제는 이것이 스카이레이크까지 수율이 안 좋아서 공급이 잘 안되는 상황에 브로드웰-E/EP모델도 두 차례나 출시가 연기되었다.[24] 동일 모델넘버 기준.[25] 18코어의 하스웰-EX의 트랜지스터 개수는 대략 56억 9천 개이고, 브로드웰-EX의 트랜지스터 개수는 대략 72억 개이므로 거의 2배의 집적도 향상이 있는 셈.[26] 벡터 FP 곱셈/나눗셈의 사이클이 5클럭에서 3클럭으로 간소화