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애플의 M4 칩 발표 및 영향 분석

일일 보고서 2024. 6. 3.
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목차

  1. 도입부
  2. M4 칩의 주요 성능과 기능
  3. M4 칩과 M3 칩의 비교
  4. M4 칩의 AI 활용 및 향후 제품 적용 전망
  5. 기타 기술 및 산업적 영향
  6. M4 칩의 발표와 애플의 전략
  7. 용어집
  8. 결론
  9. 출처 문서

1. 도입부

  • 본 리포트는 애플이 발표한 최신 M4 칩의 성능 및 주요 기능, M3 칩과의 비교, 그리고 애플의 실리콘 전략이 IT 업계에 미치는 영향을 다룹니다.

2. M4 칩의 주요 성능과 기능

  • 2-1. M4 칩의 3나노미터 아키텍처

  • 애플의 M4 칩은 TSMC의 2세대 3나노미터(N3E) 공정을 사용합니다. N3E는 이전의 N3B 공정보다 밀도는 낮지만, 성능과 전력 효율 면에서 향상된 기능을 제공합니다. 이 기술의 도입으로 M4 칩은 더 복잡한 작업을 효율적으로 처리할 수 있으며, 이는 싱글 코어와 멀티 코어 성능이 높아지는 결과를 낳고 있습니다.

  • 2-2. M4 칩의 CPU 및 GPU 성능 개선

  • M4 칩은 10개의 CPU 코어(4개의 고성능 코어와 6개의 효율 코어)와 10개의 GPU 코어를 포함하고 있습니다. CPU 성능은 M2 칩에 비해 최대 50% 향상되었으며, GPU는 M3의 아키텍처를 기반으로 하여 레이 트레이싱, 메쉬 셰이딩, 동적 캐싱 등의 기능을 제공합니다. M3 칩과의 비교에서 M4는 싱글 코어 성능에서 3,595점에서 3,824점, 멀티 코어 성능에서 13,910점에서 14,748점 사이의 점수를 기록했습니다.

  • 2-3. M4 칩의 Neural Engine 성능

  • M4 칩의 Neural Engine은 16코어 디자인을 유지하면서도, 초당 38조 작업을 처리할 수 있는 성능을 자랑합니다. 이는 M3의 18TOPS에 비해 두 배 이상의 성능 향상을 보여줍니다. 애플은 이 기술을 통해 AI 및 머신 러닝 기능의 성능을 크게 향상시켰습니다.

  • 2-4. 벤치마크 결과 및 분석

  • Geekbench 벤치마크 결과에 따르면, M4 칩은 싱글 코어 테스트에서 3,595에서 3,824점, 멀티 코어 테스트에서 13,910에서 14,748점을 기록하였습니다. 이는 M3 칩에 비해 현저한 성능 향상을 보여주는 결과입니다. M2 칩과 비교해도 멀티 코어 성능이 45% 이상 향상되었으며, 이는 애플의 CPU 코어 건축과 ARMv9 아키텍처의 도입 덕분입니다.

3. M4 칩과 M3 칩의 비교

  • 3-1. M4와 M3 칩의 CPU 및 GPU 구성 비교

  • M4와 M3 칩은 각각의 CPU와 GPU 구성에서 차이를 보입니다. M3 칩은 8코어 CPU(4개의 성능 코어와 4개의 효율 코어)와 8코어 또는 10코어 GPU 및 16코어 Neural Engine을 탑재하고 있습니다. 반면, M4 칩은 9코어 또는 10코어 CPU(각각 3개 또는 4개의 성능 코어와 6개의 효율 코어)와 10코어 GPU 및 16코어 Neural Engine을 특징으로 합니다. 이러한 구성상의 차이는 성능에서 소폭의 향상을 이끄는 요소가 됩니다.

  • 3-2. Neural Engine 성능 비교

  • Neural Engine의 성능 측면에서 M4 칩은 38 trillion operations per second (TOPS)를 수행할 수 있으며, 이는 현재 AI PC의 어떤 Neural Processing Unit보다 우수합니다. 참고로, M2 칩은 15.8 TOPS, M3 칩은 18 TOPS를 기록했습니다. 그러나 실질적으로 데이터 타입을 INT8로 통일해 비교할 경우, M4 칩의 성능이 M3 칩보다 약 5% 정도 더 높은 수준입니다.

  • 3-3. 메모리 대역폭 및 처리 능력 비교

  • M4 칩은 120Gbps의 메모리 대역폭을 제공하며, 이는 M3 칩의 100Gbps에 비해 확대된 수치입니다. 또한, M4 칩은 28 billion 트랜지스터를 포함하고 있으며, M3 칩은 25 billion 트랜지스터로 이루어져 있습니다. 이러한 향상된 메모리 대역폭과 트랜지스터 수는 칩의 전반적인 처리 능력에 긍정적인 영향을 미칩니다.

  • 3-4. 전력 효율성 비교

  • M3와 M4 칩 모두 3nm 제조 공정을 활용하고 있습니다. M4는 2세대 3nm 칩으로서, 소폭의 효율성 향상과 출력 성능을 제공합니다. 이러한 전력 효율성의 미세한 차이는 M4 칩이 장기적으로 더 나은 성능을 제공할 수 있는 기반이 됩니다.

4. M4 칩의 AI 활용 및 향후 제품 적용 전망

  • 4-1. M4 칩의 AI 기능

  • 애플의 M4 칩은 AI 성능 향상에 중점을 두고 설계되었습니다. Neural Processing Unit(NPU)은 16코어 디자인으로 초당 최대 38조 연산을 처리할 수 있으며, 이는 이전 세대인 M3의 18 TOPS를 크게 상회합니다. M4 칩은 또한 2세대 3nm 기술을 사용하여 전력 효율성과 과열 문제를 해결했습니다. 이로 인해 M4 칩은 M2 칩 대비 50% 빠른 CPU 성능을 제공합니다.

  • 4-2. Neural Processing Unit(NPU)의 역할

  • M4 칩의 Neural Processing Unit(NPU)은 16코어 디자인으로 AI 및 머신러닝 작업의 성능을 대폭 향상시켰습니다. 초당 38조 연산을 처리할 수 있는 이 NPU는 애플의 첫 Neural Engine 대비 60배 더 빠르며, 고성능 및 고효율을 동시에 제공합니다. 이는 M4 칩이 AI 기반 작업을 더욱 빠르고 효율적으로 처리할 수 있게 합니다.

  • 4-3. 차세대 macOS와 iOS에서의 AI 활용

  • 애플의 M4 칩은 차세대 macOS와 iOS에서도 AI 기능이 강화될 예정입니다. 애플은 macOS 15에서 M4 칩의 AI 처리 능력을 강조할 계획입니다. 많은 AI 기능이 원격 서버가 아닌 장치 자체에서 실행되며, 더 빠른 칩이 이러한 기능을 강화할 수 있습니다. 예를 들어, 차세대 macOS에서는 ML/AI 가속기를 활용하여 더 나은 예측 및 자동화 기능을 제공할 예정입니다.

  • 4-4. 향후 애플 제품에 적용될 M4 칩

  • 애플의 M4 칩은 향후 모든 주요 제품 라인업에 적용될 예정입니다. OLED iPad Pro에서 처음 발표된 이후, M4 칩은 2024년 말부터 MacBook Pro, Mac mini, iMac 등의 새로운 모델에도 도입될 예정입니다. 예를 들어, MacBook Air는 2025년 봄에 출시될 예정이며, 새로운 Mac Studio와 Mac Pro 모델은 각각 2025년 중반과 말에 출시될 예정입니다.

5. 기타 기술 및 산업적 영향

  • 5-1. 애플 M4 칩과의 ARMv9 아키텍처 채택

  • 애플의 M4 칩은 ARMv9 아키텍처를 채택하여 성능을 크게 향상시켰습니다. 2024년 5월 9일 유출된 정보에 따르면, ARMv9 아키텍처를 사용하여 이전 NEON 아키텍처보다 더 복잡한 작업을 효율적으로 처리할 수 있게 되었습니다. 이는 Geekbench 6에서 높은 싱글코어 및 멀티코어 점수를 기록하게 만든 주요 요인 중 하나로 평가받고 있습니다. M4 칩은 TSMC의 2세대 3nm 공정을 통해 제작되었으며, 10개 코어를 탑재한 CPU 모델이 가장 주목받고 있습니다. 이는 M3와 M2를 포괄적으로 능가하며, M3 Pro 및 스냅드래곤 X Elite와 비교해도 우위를 점하고 있습니다. M4 칩이 SME(Scalable Matrix Extension)를 지원한다는 점도 중요한 특징으로, 이는 이 칩의 성능 향상에 큰 역할을 하고 있다는 점이 전문가들에 의해 확인되었습니다.

  • 5-2. 반도체 시장에 미치는 영향

  • 반도체 시장에서는 기술 발전과 새로운 아키텍처의 도입이 지속적으로 이루어지고 있습니다. 인텔과 삼성전자는 반도체 패키징 기술의 발전을 통해 파운드리 시장에서 경쟁 및 협력을 병행하고 있으며, 특히 인텔의 '포베로스' 3차원 패키징 기술이 주목받고 있습니다. 이는 반도체 간 신호 전달의 병목 현상을 극복할 수 있도록 설계된 것으로, 삼성전자의 LPDDR5X 메모리를 통합하여 성능을 극대화하고 있습니다. 이러한 발전은 반도체 시장에서의 경쟁 구도를 더욱 첨예하게 만들고 있으며, 동시에 협력을 통한 윈윈 전략을 추구하고 있습니다. 삼성전자는 또한 새로운 D램 기술 개발에 박차를 가하고 있으며, 3D D램 등을 통해 HBM 시장에서의 지배력을 다시금 확보하려는 움직임을 보이고 있습니다.

  • 5-3. 경쟁사와의 기술 비교 및 추세

  • 애플의 M4 칩은 ARMv9 아키텍처를 통해 높은 성능을 갖추고 있으며, 이는 경쟁사의 제품과 비교했을 때도 우위를 점하고 있습니다. 반면, 인텔과 삼성전자는 파운드리 및 반도체 패키징 기술에서 협력을 통해 경쟁력을 강화하고 있습니다. 인텔의 '루나레이크' 칩셋은 삼성전자의 LPDDR5X 메모리와 결합하여 성능을 극대화하고 있으며, 이는 인텔과 삼성전자의 긴밀한 협력의 결과로 볼 수 있습니다. 또한, 삼성전자는 RISC-V 기반 AI 칩을 양산하여 AI 반도체 시장에서의 경쟁력 확보를 목표로 하고 있습니다. 이러한 움직임은 반도체 업계에서의 기술적인 진보와 경쟁 구도의 변화를 반영하고 있습니다.

6. M4 칩의 발표와 애플의 전략

  • 6-1. 애플의 M4 칩 발표 주요 내용

  • 애플은 M4 칩을 발표하면서 업계 최고 수준의 전력 효율성 및 성능을 제공하는 새로운 시스템 온 칩(SoC)을 공개했습니다. M4 칩은 이전 세대의 M2 칩에 비해 최대 1.5배 빠른 CPU 성능을 제공하며, 최대 10코어 GPU는 M2에 비해 4배 빠른 렌더링 성능을 자랑합니다. 또한, 애플의 새로운 뉴럴 엔진은 초당 38조 번의 연산을 수행할 수 있어, 최초의 뉴럴 엔진인 A11 바이오닉에 비해 60배의 성능 향상을 이루었습니다. M4 칩은 또한 2세대 3나노미터 공정 기술을 사용하여 제작된 280억 개의 트랜지스터로 구성되어 있어, 전력 효율성을 더욱 높였습니다. 이 칩은 특히 AI 애플리케이션에 최적화되어 있어, 복잡한 AI 작업을 신속하고 효율적으로 처리할 수 있습니다.

  • 6-2. 애플의 반도체 전략 변화

  • 애플은 이번 M4 칩 발표를 통해 반도체 전략에 큰 변화를 시도하고 있습니다. M4 칩은 기존의 맥북 라인업보다 아이패드 프로에 우선적으로 도입되었습니다. 이는 아이패드가 맥북 에어나 일부 맥북 프로 모델보다 더 강력한 성능을 발휘할 수 있음을 의미합니다. 애플의 반도체 전략은 전력 효율성을 극대화하면서도 높은 성능을 제공하는 방향으로 계속 진화하고 있으며, 이는 애플 실리콘이 AI 및 전력 효율성 측면에서 최고 수준의 성능을 제공하려는 목표를 보여줍니다. Tim Millet 애플 플랫폼 아키텍처 부문 부사장은 M4의 뉴럴 엔진이 현재 AI PC에 탑재된 어떤 뉴럴 프로세싱 유닛보다 더 강력하다고 밝혔습니다.

  • 6-3. M4 칩이 발표된 'Let Loose' 이벤트

  • 애플의 최신 M4 칩과 관련된 발표는 'Let Loose' 이벤트에서 이루어졌습니다. 이 이벤트에서 애플은 M4 칩이 탑재된 새로운 아이패드 프로를 공개하며 참석자들을 놀라게 했습니다. 이번 이벤트는 이전의 아이패드 발표와 달리 매우 화려하고 주목할 만한 내용이 많았습니다. 특히 M4 칩이 기존의 M3 칩보다 두 배 이상 빠른 뉴럴 엔진 성능을 자랑하며, 아이패드 프로의 올레드 디스플레이에 최적화된 새로운 디스플레이 엔진도 소개되었습니다. 이 새로운 디스플레이 엔진은 아이패드 프로의 10Hz-120Hz의 동적 주사율, 밝기, 색상 보정 등을 지원하며, Tandem OLED 기술을 통해 두 개의 올레드 디스플레이를 겹쳐서 사용합니다.

7. 용어집

  • 7-1. M4 칩 [제품]

  • M4 칩은 3나노미터 아키텍처를 기반으로 하여, 높은 CPU 및 GPU 성능을 제공하며, 강화된 Neural Engine을 통해 AI 성능을 크게 향상시켰습니다. 이는 애플의 차세대 제품들에 적용되어 사용자 경험을 크게 증대시킬 것으로 기대됩니다.

  • 7-2. Neural Engine [기술]

  • Neural Engine은 AI 작업을 처리하는 칩셋 부분으로, M4 칩에서는 초당 38조의 연산을 처리할 수 있어 이전 칩 보다 60배 빠른 성능을 자랑합니다. 이는 애플의 AI 기반 기능들을 더욱 원활하게 실행할 수 있게 합니다.

  • 7-3. ARMv9 아키텍처 [기술]

  • ARMv9 아키텍처는 M4 칩에 적용되어, 복잡한 작업을 효율적으로 처리할 수 있게 하며, 이는 높은 싱글 코어 및 멀티 코어 성능을 제공합니다. 이는 반도체 기술의 최신 트렌드 중 하나로, M4 칩의 성능 향상에 크게 기여했습니다.

  • 7-4. 애플 [회사]

  • 애플은 M시리즈 칩셋을 통해 자사의 하드웨어와 소프트웨어 생태계에서 최고의 성능을 제공하려고 합니다. 이번 M4 칩 발표는 애플의 향후 AI 전략과 제품 방향성을 엿볼 수 있는 중요한 발표였습니다.

8. 결론

  • 애플의 M4 칩은 이전 세대의 칩들보다 큰 성능 향상을 이루었으며, AI와 효율성 측면에서 많은 진보를 보여주고 있습니다. 다양한 벤치마크 결과와 기술적 비교를 통해, M4 칩이 애플의 AI 전략에서 핵심 역할을 할 것으로 보이며, 이는 향후 애플 제품들에 큰 영향을 미칠 것입니다.

9. 출처 문서