신형 그래픽카드 들은 PCIe 4.0, PCIe 5.0 서로 다른 PCIe 버전에서 성능 저하가 있을까? > 리뷰

최근 컴퓨터 시장에서는 PCIe 3.0 버전과 PCIe 4.0 버전이 혼용되고 있었던 시장에서 지금은 PCIe 4.0 과 PCIe 5.0 버전이 혼용되고 있는 시점을 맞이하고 있다. PCIe 버전은 세대 별로 링크 속도에 차이가 있는데 컴퓨터에서 PCIe 4.0 과 PCIe 5.0 의 가장 큰 차이점은 핀의 숫자 등 외형적인 차별점은 없지만 데이터를 주고 받은 프로토콜의 차이로 인해 속도 차이가 존재한다. 특히나 최근 프로세서들은 그래픽카드와 첫번째 NVMe SSD의 연결은 프로세서와 직접 연결이 되기 때문에 상이한 버전이 서로 엇갈릴 경우 제대로된 성능을 내지 못할 수 있다.

특히나 이 문제는 불거진 가장 큰 이유는 PCIe 3.0 / 4.0 레인을 지원하고 있는 인텔의 프로세서들, 인텔 프로세서의 기준으로 보게 된다면 코어 i9- 9900K, 10900K, 인텔의 9세대 및 10세대 코어 프로세서들은 PCIe 3.0 버전 까지 지원을 하며 11세대 코어 프로세서는 PCIe 4.0 버전 만을 지원하며 12세대 코어 프로세서 부터 PCIe 4.0 및 5.0 를 동시에 지원한다. 그래서 인텔 프로세서 기준으로 구입할 수 있는 12세대, 13세대, 14세대 및 코어 울트라 시리즈 들을 모두 PCIe 4.0 및 PCIe 5.0 를 동시에 지원해, 사실상 이론적으론 현재 출시되고 있는 지포스 RTX 50 시리즈 및 라데온 RX 90 시리즈를 사용하는데 문제는 없다. 하지만 이 동일한 프로세서를 지원하더라고 Z, B 시리즈 들을 PCIe 5.0 를 지원하지만 하위 모델인 H 시리즈 칩셋은 PCIe 4.0 버전 만을 지원한다. 그래서 "14세대 코어 프로세서 혹은 코어 울트라 시리즈 프로세서를 H 시리즈 칩셋에서 사용하게 된다면 성능 상의 차이가 있는걸까?" 하는 궁금증이 생길 것이다. 오늘은 이 주제에 대해서 앞으로 가장 많이 구입하게 될 3가지 그래픽카드로 PCIe 버전에 따른 성능 차이가 존재하는지 확인해 봤다. 이번 기사를 위해 사용된 테스트 메인보드는 아래와 같다.

■ 기가바이트 H810M-H 제이씨현

▲ 간략 스펙 : 인텔(소켓1851) / 인텔 H810 / M-ATX (24.4x21.5cm) / 전원부: 4+1+2페이즈 / [메모리] DDR5 / 6400MHz (PC5-51200) / 2개 / 메모리 용량: 최대 128GB / XMP / [확장슬롯] VGA 연결: PCIe4.0 x16 / PCIe버전: PCIe4.0, PCIe3.0 / PCIex16: 1개 / PCIex1: 1개 / [저장장치] M.2: 1개 / SATA3: 4개 / M.2 연결: PCIe4.0, NVMe / [후면단자] HDMI / USB3.x 5Gbps / USB 2.0 / RJ-45 / 오디오잭 / PS/2 / USB A타입: 6개 / [랜/오디오] 유선랜 칩셋: Realtek / 1Gbps / 오디오 칩셋: Realtek / [내부I/O] USB/팬 헤더: USB3.0 헤더 , USB2.0 헤더 , USB3.0 Type C 헤더 , ARGB 5V 3핀 헤더 / 시스템팬 4핀: 2개 / I/O 헤더: 프론트오디오AAFP 헤더 , COM포트 헤더, S/PDIF OUT 헤더

▲ 기가바이트 H810M-H 는 현재 코어 울트라 프로세서를 사용할 수 있는 가장 저렴한 메인보드로 전원부의 구조는 하이-로우 모스펫 구조로 전통적인 형태를 취하고 있다.

▲ 기가바이트 H810M-H 메인보드에는 24핀 커넥터와 12V 8핀 커넥터 하나로 전원을 공급 받으며 메인보드의 엣지 부분에는 4개의 하드웨어 디버그 인디케이터 LED가 위치하고 있어서 기본적으로 부팅될 때 장착되어 있는 기기들의 이상 유무를 확인해 준다.

▲ 기가바이트 H810M-H 에서는 4개의 SATA3 포트와 그래픽카드 연결을 위한 PCIe 4.0 16배속 슬롯 하나 그리고 M.2 2280 SSD의 경우는 H810 칩셋에 직결되는 형태이며 PCIe 4.0 4배속의 속도 (스펙)을 가졌다. M.2 SSD의 장착은 푸쉬핀 방식으로 쉽게 설치 및 제거가 가능하다.

▲ 기가바이트 H810M-H 의 사운드 코덱은 많은 메인보드들이 기본적으로 사용하고 있는 리얼텍 ALC 897 칩셋인 랜 컨트롤러의 경우는 RTL8111H 1Gbps 속도를 지원한다.

■ B860 칩셋과 H810 칩셋의 PCIe 버전 차이가 어떻게 나는가?

인텔의 코어 울트라 프로세서를 기준으로 H810 칩셋과 상위 B860 칩셋는 이 PCIe 버전에 따른 차별화를 두고 있다. PCIe 버전에 따라서 직접적인 성능 영향을 미치는 주변기기는 그래픽카드와 M.2 SSD 다. 그래서 프로세서의 PCIe 5.0 레인과 직접 연결되는 그래픽카드와 SSD 의 버전 차이가 존재한다. B860 칩셋의 경우 그래픽카드는 PCIe 5.0 16 배속으로 연결되고 프로세서와 직결되는 M.2 2280 SSD 도 동일하게 PCIe 5.0 4배속 으로 연결된다. 그 외 M.2 2280 SSD가 있다면 B860 칩셋의 PCIe 레인에 연결되므로 대다수 메인보드들이 PCie 4.0 4배속 속도로 링크 (연결) 된다. 만약 최고 상위 모델인 Z890 칩셋 메인보드들은 Z890 칩셋과 연결되어 있는 M.2 2280 SSD 슬롯은 Gen5 x4 속도를 지원하는데 이는 메인보드 제조사들의 디자인에 따라 지원여부, 그리고 지원하는 슬롯의 숫자가 달라진다.

H810 칩셋의 경우는 앞서 설명한 B860 칩셋과 달리 프로세서의 PCIe 레인은 4.0 버전으로 16배속으로 직결 되며 M.2 SSD의 경우는 H810 칩셋의 PCIe 레인 4.0 x4 로 연결되는데 H810 메인보드와 B860 칩셋 메인보드이 가격차이가 칩셋만 있는 것이 아니라 프로세서의 PCIe 레인과 직결되는 그래픽카드 혹은 SSD 로 인해 메인보드의 PCB 레이어가 달라져 사실상 전체 메인보드 가격 책정과 직접적으로 관련된다.

그 외에 사용할 수 있는 XMP 3.0 지원 게이밍 메모리 속도 (스펙) 에서 차이를 보이는데 H810 칩셋의 경우는 DDR5-6400 까지지만 B860 칩셋 메인보드들의 경우는 평균적으로 DDR5- 9000 ~ 9200 까지 지원한다. 마지막으로 USB 2.0, USB 3.2 루트에 대한 숫자 차이가 존재한다.

▲ 기가바이트 H810M-H 메인보드에 인텔 코어 울트라5 225F 프로세서와 팀그룹 DDR5-6400 16GB x2 XMP3.0 지원 메모리 장착

▲ 기가바이트 B860M AORUS ELITE WIFI6E - 제이씨현 메인보드에 앞서와 같이 동일한 인텔 코어 울트라5 225F 프로세서와 팀그룹 DDR5-6400 16GB x2 XMP3.0 지원 메모리를 장착

■ PCIe 4.0 VS PCIe 5.0 그래픽카드 성능 벤치마크 테스트

● 프로세서 : 인텔 코어 울트라5 225F

● 메모리 : 팀그룹 DDR5-6400 16GB x2 - 서린

● SSD : 마이크론 크루셜 T500 Gen4 x4 1TB

● 그래픽카드 3종 : 엔비디아 지포스 RTX 5050 (Gen5 8배속), RTX 5060 (Gen5 8배속), 라데온 RX 9060 XT 8GB (Gen5 16배속)

● 테스트 메인보드 #1: 기가바이트 H810M-H (제이씨현)

● 테스트 메인보드 #2: 기가바이트 B860M AORUS ELITE WIFI67E (제이씨현)

▲ 기가바이트 H810M-H 메인보드에서 마이크론 크루셜 T500 Gen4 x4 1TB의 연속 읽기 및 쓰기 성능

테스트 진행은 간단하게 이루어졌는데 3DMARK 등의 스코어 기반의 테스트 보다는 실제 게임에서 성능을 보여주는 것이 옳다고 판단하여 스텔라 블레이드를 통해 진행하였으며 그래픽카드의 성향에 맞게 그리고 아마도 많은 분들이 이러한 구성을 생각한다는 것을 감안해서 해상도는 FHD, QHD 해상도 2가지로 진행이 되었으며 더불어서 3가지 그래픽카드 들의 프레임 제네레이션을 활성화 하였다.

우선 코어 울트라5 225F 프로세서의 성능 그리고 라이젠7 9800X3D 프로세서를 사용했을 때 3가지 그래픽카드의 성능을 확인해 봤다. 그리고 225F 프로세서는 PCIe 버전에 따른 차이를 확인하기 위해 H810 메인보드, B860 메인보드 이렇게 테스트가 되었다. 우선 결과에서 프로세서 기준으로 보게 되면 지포스 RTX 5060, 5050 은 코어 울트라5 225F 프로세서가 두가지 해상도를 기준으로 봤을 때 약 10% 정도 떨어지는 성능을 보였다. 최고 상위 게이밍 프로세서와 비교는 그래픽카드에 의한 병목으로 보이는데 재미있는 점은 라데온 RX 9060 XT 8GB 는 그다지 큰 차이점을 보이지 않는다는 점이다. 프로세서에 따른 영향이 라데온 RX 9060 XT 8GB 가 덜 받는다고 볼 수 있을 듯하다.

순수하게 FHD, QHD 두 해상도에서 프레임 수치를 보게 되면 H810 칩셋과 B860 칩셋, PCIe 4.0 VS PCIe 5.0 의 스텔라 블레이드 프레임 테스트는 오차 범위라 볼 수 있는 2 ~5 프레임 정도를 각기 해상도에서 보여주었는데 이 부분은 그래픽카드와는 상관없이 B860 칩셋이 오차 범위 내에서 우위에 있다고 볼 수 있을 듯 한데 거진 성능 차이가 없다고 보면 좋을 듯 하다. 이제 동일한 환경을 그대로 진행해서 각기 그래픽카드들의 프레임 제네레이션을 켜고, 레이트레이싱은 끈 상태에서 프레임을 측정해 보면 아래와 같다.

우선 오해가 소지가 있을 거 같아서 이야기 하지만 엔비디아 지포스 RTX 5050, 5060 은 MFG x2 (2배속), 균형 옵션을 주어서 테스트가 진행되었으며 라데온 RX 9060 XT 의 경우는 이 배속에 대한 옵션이 없으며 균형 옵션 만을 주고 FSR 옵션으로 설정 테스트가 되었다.

결과론적을 보게 된다면 이 3가지 그래픽카드는 프레임 제네레이션 DSLL4, FSR3 버전에서 켜게 되어도 2가지 서로 다른 칩셋 에서 프레임 성능 차이는 오차 범위 정도라고 볼 수 있을 정도로 차이가 미비 했으며 지포스 RTX 5050, 5060 은 MFG x2 (2배) 설정만 하게 되면 QHD 해상도에서도 어느 정도 게임을 즐길 수 있을 프레임 수치를 보여주었다. 다행히도 불미스러운 일이 없이 최신 메인보드, 최신 그래픽카드에서의 궁합으로 인한 성능 차이는 미비하거나 거진 없다고 봐야할 정도라고 결론을 내릴 수 있을 듯 하다.

■ 오차 범위 정도? PCIe 4.0 과 PCIe 5.0 버전 차이에 대한 프레임 저하는 없다.

엔비디아의 지포스 RTX 5060 Ti 이 출시가 되었을 때 이 PCIe 버전에 따른 성능이 존재한다고 커뮤니티 혹은 유튜브를 통해 소개들이 되었다. 하지만 앞서 설명을 했듯이 현재 그래픽카드들은 (예전 그래픽카드도 그랬지만) 프로세서의 PCie 레인 16 배속 혹은 8배속으로 직결 되기 때문에 서로가 버전이 맞아야 제대로 된 성능을 낸다. 앞서 설명을 했듯이 인텔의 9세대, 10세대 프로세서들은 PCIe 3.0 버전 만을 지원하기 때문에 이 프로세서를 사용하고 있다면 지포스 RTX 40 시리즈가 마지막 그래픽카드라고 보면 되며 11세대 코어 프로세서는 PCIe 4.0 버전 만을 지원하기 때문에 지포스 RTX 50 시리즈를 사용할 수 있다. 그리고 12세대 이상 그리고 코어 울트라 프로세서는 PCIe 4.0 혹은 5.0 16배속, 8배속을 지원하기 때문에 위 결과에서 처럼 B860, H810 칩셋에서 그래픽카드의 성능, 정확하게는 게이밍 성능은 그다지 큰 차이점을 보이지 않았다.

그리고 지포스 RTX 5060, 5050 시리즈 그래픽카드가 PCIe 5.0 혹은 4.0 8배속 만을 지원하고 라데온 RX 9060 XT 8GB 그래픽카드가 PCIe 4.0, 5.0 16배속을 지원하지만 엔비디아 그래픽카드 보다 그래픽카드의 전체적인 대역폭이 넓으나 GPU , 메모리 대역폭 혹은 성능 등으로 인해 크게 차이가 없다는 점도 조금은 생각해볼 수 있는 부분이다. GPU, 그래픽카드 메모리에 딱 맞추어서 PCIe 배속 속도를 조절하고 있는 엔비디아가 오히려 더 치밀하게 그래픽카드의 전체적인 설계를 하고 있는 것이 아닐까 하는 생각이 들었다.

자, 이제 결론을 내어보자. 다행히도 지극히 정상적인 게임 프레임 성능을 보여주었다고 이야기할 수 있을 듯 하다. 최근 프로세서 및 메인보드를 구입하게 되면 가장 새롭게 출시된 지포스 RTX 50 시리즈 및 라데온 RX 90 시리즈는 별 무리없이 거진 성능 차이가 없이 게이밍 시스템을 구축할 수 있을 듯 하다. 여기에서 하고자 혹은 출시될 게임들이 프레임 제네레이션만 지원하게 되다면 감히 QHD 해상도까지 무난하게 할 수 있다는 점에서 최근 그래픽카드 제조사들의 포커스가 어느 부분에 맞추어져 있는지 가늠할 수 있는 부분이 아닐까 싶다.