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펜티엄4와 오버클럭을~ - 펜티엄4 구조
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승인 2002.02.01  11:18:04
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[강좌] 펜티엄4와 오버클럭을~ - 펜티엄4 구조

최홍덕/gipple@technoa.co.kr

 

펜티엄4의 구조.

 오버클럭을 하기전에 우리가 오버클럭 대상으로 삼은 펜티엄4의 믈리적 구조를 살펴보자. 펜티엄4는 어떻게 생겼을까? 우리가 알고 있는 소켓478 펜티엄4의 외형은 다음과 같이 생겼다.


 펜티엄4의 이미지(좌)와 정면 모습(우).

 그렇다면 저 하얀 IHS(Integrated Heat Spreder)속의 세상은 어떠할까? 펜티엄4의 전반적인 구조와 발열처리 시스템을 알아보자.

1) 펜티엄4의 구조

 
펜티엄4의 겉 모양(좌)과 실제 구조(우)

 신형 펜티엄4의 경우 제조공정의 차이만 있을뿐 mPGA 478 소켓 펜티엄4의 구조는 변화가 없다.(코어크기의 차이는 있다.) 기판을 중심으로 가운데 펜티엄4 코어가 위치해 있있다. 코어 상단으로 IHS가 덮혀있으며 기판을 중심으로 하단에는 캐패시터들이 배치해 있는 형태를 가지고 있다. 이런 구조는 mPGA 423 소켓 펜티엄4에 비한다면 크기도 줄었고 구조도 단순화되었다.

 참고로 인텔은 기존의 mPGA 423 소켓 펜티엄4에서 mPGA 478 소켓 펜티엄4로 전환이 거의 완료된 상태이다. mPGA 478 소켓을 도입한 목적은 423소켓과 대비해서 제조원가 절약하면서 RISK를 줄이고 대량생산이 적합했기 때문이라 한다. 실제로 그 구조가 상당히 단순해져서 대량생산이 편해졌으며, 크기가 줄었기 때문에 제조원가가 줄일 수 있게 되었다. 또한 핀수의 증가(423 -> 478)를 통해서 안정적인 전력공급과 속도상승으로 인한 신호 불안정의 감소를 꾀하고 있다.
 (이하의 글은 478 소켓 펜티엄4를 위주로 작성하겠다.)

2) IHS의 존재


펜티엄4 프로세서 장착모습

 펜티엄4 프로세서는 구조부터 기존 소켓 방식의 펜티엄III, 애슬론과 차이를 보이고 있는데 코어 위에 장착된 '통합된 열 발산장치(IHS : Integrated Heat Spreder)'의 추가가 상당히 눈에 띤다. 이를 편하게 단축해서 흔히 'IHS', '히트 스프레더'라 부르고 있으며 이 일종의 금속재질(구리도금 니켈)의 히트 싱크에 가려서 펜티엄4의 코어는 보이지 않는다. 참고로 CPU기판은 섬유 강화수지, CPU기판 핀은 금을 니켈로 도금해 사용한다.


금속재질의 히트 스프레더를 통해 열의 발산을 돕고 있다.

 이전 코어가 훤하게 보이는 소켓 프로세서들의 경우 코어가 외부 방열 솔루션과 직접 접속이 되고 방열효율을 더욱 높일 수 있다. 다만 그럴 경우 방열 시스템(ex:쿨러)를 장착하다가 코어가 손상(깨짐)되는 상황이 발생할 수 있고 코어와 방열시스템의 접촉이 불완전할 경우 프로세서가 타 버리는 불상사가 벌어진다.

 반면 펜티엄4는 히트스프레더를 사용함으로 코어를 완벽하게 보호하는 한편 방열시스템의 장착 실수로 인해 프로세서가 타는 일을 어느 정도 방지할 수 있다. 원체 히트 스프레더의 목적은 그 이름처럼 코어에서 나는 열을 주변으로 전해주는 역할로 쿨러(Active Heatsink)의 효율을 높이는데 있다. 허나 라이벌사인 AMD가 그 우수성을 인정할 만한 코어 방어(?) 시스템이 된 것도 재미있는 일이다.^^  히트스프레더의 높이는 최대 5mm이하로 규정되어 있고 실제로 기껏해야 2mm의 높이를 가지고 있다. 참고로 IHS는 소켓 423도 적용되나 구조의 차이가 있다.

 
펜티엄4의 설계모습. 두 그림은 IHS의 유무 차이일 뿐이다.
- 이상 이미지들은 출처는
www.Intel.com 입니다. -

 3) IHS와 오버클럭

 인텔이 펜티엄4의 높은 발열을 돕는 시스템으로 채택한 히트 스프레더는 오버클럭면에 있어서도 중요한 역할을 한다.
 만약 쿨러를 장착하지 않고 작동시키더라도 히트 스프레더는 미니 힛싱크의 역할을 해주고 있으므로 즉각적인 열로 인해 일수 있는 손상을 막아준다. 또한 코어를 방어가고 있기 때문에 계속되는 발열 시스템 장착으로 생길 수 있는 코어 손상을 미연에 막아준다.
 반면 지금껏 오버클럭에서 한 수위라 평가되었던 AMD프로세서의 경우 쿨러를 빼고 작동시킬 경우 체 8초를 못버티고 타 버리게 되며 발열 시스템 장착 중 코어가 깨지는 경우도 생기게 된다.

 물론 이를 사용자의 과실이라 볼 수도 있지만 이런 부분들은 인텔프로세서가 AMD 프로세서에 앞서 있는 부분이다.(일부 유저들 중엔 CPU가 탄다는 것 자체를 이해 못하는 경우도 있다.)
 이런 것들을 토대로 생각한다면  펜티엄4의 경우 이런 IHS의 도움으로 실제로 초보유저가 CPU의 오버클럭하기에 AMD 프로세서보다 적절하다고 할 수 있다.

 

진실극장:
 쿨러가 없으면 애슬론(Athlon)은 타고 펜티엄4는 타지 않는다?

 과거 해외 유명 벤치마크 사이트에서 다음과 같은 동영상을 만들어서 큰 이슈가 된 적이 있다.

  CPU 태우기 동영상

 동영상을 보시면 아시겠지만 쿨링시스템(쿨러)를 분리한 AMD계열 제품은 열을 내면서 타지만 발열면에서 거의 비슷한 수준이라 알려진 펜티엄4는 타지 않는다. 이는 AMD만의 문제라고 할 수 있을까?

 확실한 것은 펜티엄4를 위 동영상과 다르게 10분이상 쿨링시스템을 달지 않을 경우 탄다는 점이다. 다만 펜티엄4가 바로 타지 않은 이유는 아마도 위에서도 여러번 언급한 IHS가 일정수준의 방열효과를 내줬기 때문이라고 볼 수 있다.

 이런 비정상적인 실험은 흥미를 제공할 수 있으나 유저들에게 잘못된 선입관을 유발할 수 있다는 점을 명심해야할 듯하다.
 

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