PC 애호가라면 메인보드를 구매했거나 적어도 구매를 고려해 본 적이 있을 것이며, 이는 매우 막막한 일일 수 있습니다. 사양 목록은 매우 길며 CPU 지원/호환성, 포트 개수 및 유형(USB, 네트워킹 등), 스토리지 옵션, 오디오 솔루션, 슬롯 개수 및 속도, 미적 요소, 그리고 마지막으로 프로세서의 성능을 최대한 끌어내는 데 결정적인 역할을 하는 전원 공급(power delivery) 등을 포함하지만 이에 국한되지는 않습니다.

더 많은 페이즈(phases)나 더 강력한 MOSFET을 갖춘 보드를 구매해야 할까요? 어느 정도면 충분할까요? 당사의 메인보드 리뷰 데이터를 사용하여 온도 및 성능과 같은 세부 사항을 조사함으로써, 차이의 정도를 평가하고 메인보드를 선택할 때 전원 공급이 핵심 요소가 되어야 하는지 여부를 판단해 보겠습니다.

VRM이란 무엇인가?

이 글을 읽으며 "VRM이 무엇인가요?"라고 묻는 분들도 계실 것입니다. VRM은 전압 조절 모듈(Voltage Regulation Modules)의 약자입니다. 이들의 주요 기능은 파워 서플라이(power supply)로부터 12V 전력을 가져와 CPU 및 기타 구성 요소가 작동하는 데 필요한 더 낮고 안정적인 전압(약 1-1.5V)으로 낮추는 것입니다. 또는 전기적 용어로 설명하자면, 이들은 CPU를 충돌시킬 수 있는 전기적 노이즈와 전압 스파이크(voltage spikes)를 완화하는 임무를 맡은 고급 DC-to-DC 강압 컨버터(step-down converters)입니다. 이 설명만으로도 중요해 보인다면, 축하합니다. 제대로 주목하고 계신 것입니다.

Budget vs. High-End Motherboards

(이미지 출처: Tom's Hardware)

VRM은 단일 부품이 아니라 하나의 "전원 페이즈 (power phase)"로서 함께 작동하는 부품들의 집합이며, 일반적인 메인보드는 전기적 및 열적 부하를 분산하기 위해 여러 개의 페이즈를 가지고 있습니다. PWM 컨트롤러 (PWM controller)는 전체 시스템의 두뇌 역할을 하며, 매 밀리초마다 각 부품에 얼마만큼의 전압이 필요한지 지시합니다. MOSFET은 전류를 조절하기 위해 12V 전원을 빠르게 켜고 끄는 스위치 역할을 합니다. 초크 (Chokes)는 MOSFET에서 나오는 맥동하는 전류를 안정적인 전류로 매끄럽게 만드는 코일이며, 커패시터 (Capacitors)는 안정적인 전압을 유지하기 위해 에너지를 저장하고 방출합니다. 컨트롤러, MOSFET, 초크, 그리고 커패시터는 모두 함께 작동하며 여러분의 VRM을 구성합니다.

VRM은 상당한 전압 변동과 출력(그 역할)을 다루는 과정에서 많은 열이 발생하기 때문에 품질이 중요합니다. 그리고 플래그십급 Intel Core Ultra 또는 AMD Ryzen 9와 같이 전력을 많이 소모하는 프로세서를 사용한다면, 칩이 많은 전력을 요구하게 되어 VRM에 많은 스트레스를 주게 됩니다. 대부분의 메인보드는 발생하는 열을 제거하는 데 도움을 주기 위해 상단에 금속 히트싱크 (heatsinks)를 장착하고 있습니다. 만약 온도가 너무 높아지면 (정확한 온도는 MOSFET마다 다르지만 일반적으로 약 100도 Celsius 부근입니다), CPU는 손상을 방지하기 위해 자동으로 스로틀링 (throttling)을 수행하며, 이는 성능 저하를 초래할 수 있습니다. 이것이 바로 우리가 조명을 비추어(설명해) 드리고자 하는 부분입니다.

무엇이 VRM을 더 좋게(또는 나쁘게) 만드는가?

VRM 품질은 메인보드에 따라 크게 다릅니다. 일반적으로 엔지니어스트급 칩셋 (Z890, X870E)이 가장 뛰어난 전원 공급 부품을 갖추고 있으며, 그 뒤를 메인스트림 칩셋 (B860, B850)과 보급형 클래스 (AMD의 경우 A620, Intel의 경우 "H" 시리즈)가 잇습니다. 대부분의 엔지니어스트급 보드에서는 80-110A MOSFET, 더 많은 페이즈, 그리고 견고한 히트싱크를 볼 수 있는 반면, 메인스트림 및 보급형 보드는 일반적으로 50-80A MOSFET, 더 적은 페이즈, 그리고 더 작은 히트싱크를 가지고 있습니다.

엔트리급 (Entry-level) 메인보드는 플래그십급 프로세서 지원을 명시하고 있더라도, 저전력 CPU를 위해 설계되었기 때문에 프로세서를 과하게 선택하거나 케이스 냉각이 적절하지 않을 경우 과부하 작업 시 스로틀링 (Throttling)이 발생할 수 있습니다. 이러한 기본 보드들은 종종 최소한의 히트싱크(또는 아예 없음)와 낮은 페이즈 수 (Phase count), 그리고 낮은 출력 성능을 갖추고 있으며, 단순한 작업이나 사무용으로 설계되었습니다. 미드레인지 (Mid-range) 메인보드는 가격과 성능 사이의 더 나은 균형을 제공하며, 약간의 오버클러킹 (Overclocking)을 포함하여 거의 모든 프로세서를 처리할 수 있습니다. 이들은 지속적인 성능 요구가 더 빈번한 게이밍 및 생산성 빌드에 더 적합합니다. 하이엔드 (High-end) 보드는 모든 프로세서와 모든 유형의 오버클러킹 (주변 온도 활용, 익스트림/서브 암비언트 오버클러킹 등)을 지원할 수 있습니다.

'더 나은' VRM은 더 높은 전류 용량을 가진 더 많은 전원 단계 (Power stages)를 갖추고 있습니다. 거시적인 관점에서 볼 때, 보급형 제품에서 흔히 볼 수 있는 60A MOSFET을 사용하는 12페이즈 VRM보다, 하이엔드 엔지니어스트 (Enthusiast)급 보드에서 볼 수 있는 110A MOSFET을 사용하는 20페이즈 VRM이 더 우수합니다. 페이즈가 '팀 구성 (Teamed)' 되었는지(오늘날 대부분의 방식) 또는 사용된 MOSFET의 유형(DrMOS 또는 실시간 텔레메트리 (Telemetry)를 전달하는 SPS)과 같은 세부 사항도 중요하지만, 이 글의 목적을 위해 우리는 개수와 유형에 집중하며 아주 미세한 부분은 다루지 않겠습니다.

Budget vs. High-End motherboards

(이미지 출처: Tom's Hardware)

보드가 무엇을 처리할 수 있는지 이해하려면 페이즈 수뿐만 아니라 MOSFET의 출력량을 알아야 합니다. 예를 들어, 80A MOSFET을 사용하는 12페이즈 VRM은 최대 960A를 출력하며, 110A MOSFET을 사용하는 20페이즈 VRM은 최대 2,200A를 출력합니다. 전류량/출력이 높을수록 프로세서로부터 더 많은 전력을 처리할 수 있습니다. 일반적으로 플래그십급 프로세서의 경우, 칩에 너무 많은 스트레스를 주지 않도록 충분한 여유분 (Headroom)을 확보하기 위해 최소 900A 이상의 출력을 확보하는 것을 선호합니다.

냉각 (Cooling) 또한 큰 차이를 만들 수 있습니다. 극도로 저렴한 보드나 비즈니스급 보드에서 히트싱크 (Heatsink)가 전혀 없는 것부터, 하이엔드 보드에서 능동 냉각 방식의 거대한 금속 덩어리에 이르기까지, VRM을 시원하게 유지하는 것은 스로틀링 (Throttling)을 방지하고, 지속적인 성능을 보장하며, 수명을 연장하는 데 도움이 됩니다. 히트싱크는 다양한 형태와 크기로 제공되며, 일부는 열을 전달하고 방출하는 것을 돕기 위해 개선된 서멀 패드 (Thermal pad)와 함께 핀 (Fin) 및 히트 파이프 (Heat pipe)를 포함하기도 합니다. 전원 페이즈 (Power phase)와 출력이 많을수록 냉각 장치도 더 크고 강력해지는 경향이 있습니다. 높은 수준에서 조언하자면, 저전력 프로세서(약 65W TDP 정도)를 사용하는 것이 아니라면, VRM에 히트싱크가 없는 보드는 피하십시오. 그리고 그런 경우라도 온도를 적절히 제어할 수 있도록 좋은 공기 흐름 (Airflow)을 확보해야 합니다.

실제 결과 (Real-world Results)

우리의 첫 번째 차트 세트는 Intel 및 AMD 기반 시스템의 VRM 온도를 보여줍니다. AMD X870/X870E/B850 데이터 세트에 대해서는 많은 데이터를 보유하고 있지만, Intel (Z890/B860)에 대해서는 데이터가 적습니다. 그럼에도 불구하고, 우리가 가진 데이터는 엔지니어급 (Enthusiast-class) 칩셋과 메인스트림 (Mainstream) 칩셋 사이의 차이(또는 차이가 없음)에 대해 좋은 통찰을 제공합니다. 저가형 및 비즈니스급 칩셋과 메인보드를 다룬 지 한두 세대가 지났기 때문에, (일반적으로 VRM으로 인한 성능 저하/스로틀링 문제가 발생하는) 최하위권 메인보드를 사용하는 최신 플랫폼에 대한 정보는 가지고 있지 않습니다.

CHARTS - VRM 테스트 결과 차트 (3x - X870, B850, Intel)

Comparing VRM thermals

(이미지 출처: Tom's Hardware)

위의 차트에서 알 수 있듯이, 이번 메인스트림 및 엔지니어급 메인보드 세트의 모든 결과는 일반적으로 약 15도(Celsius) 범위 내로 서로 비슷합니다. 가장 뜨거운 보드조차도 '너무 뜨거워져서' 잠재적으로 스로틀링이 발생할 수 있는 수준과는 여전히 수십 도(30도 이상)의 차이를 보입니다.

다음 차트 세트는 당사의 메인보드 리뷰에서 가져온 것으로, 게이밍, 생산성, 크리에이티브 워크플로우 (creative workflows)를 포함한 다양한 테스트 전반에 걸친 모든 보드의 성능을 보여줍니다. 보시다시피, $179.99에서 $1,000 이상 (신품/MSRP)에 이르는 그 어떤 보드도 당사의 플래그십 Intel Core Ultra 285K를 사용할 때 스로틀링 (throttling)이 발생하지 않았으며, Ryzen 9 9900X를 사용할 때도 마찬가지였습니다.

Comparing VRM thermals

Tom's Hardware

Comparing VRM thermals

Tom's Hardware

9900X가 AMD의 현재 플래그십은 아니라는 점을 알고 있지만, 이 프로세서는 상급 미드레인지 (upper-midrange) 프로세서치고는 상당한 양의 열 (~당사 테스트 기준 약 150W)을 발생시킵니다. 설령 전력 소모가 높은 Ryzen 9 9950X를 사용했더라도 상황은 크게 달라지지 않았을 것입니다.

Intel 측면에서는, 이 글을 쓰는 시점에 해당 회사의 Z890 메인보드를 충분히 많이 리뷰하지 못했기 때문에 데이터 세트가 많지 않습니다 (새로운 Intel Core Ultra 270K Plus 및 250K Plus 프로세서의 출시와 함께 현재 더 많은 리뷰를 다루고 있습니다). 그렇기는 하지만, 결론은 동일할 것이라고 확신하며, 이 보드들과 B860 칩셋 기반 보드들에서 프로세서의 성능을 모두 끌어낼 수 있을 것입니다. 다만, 장시간 높은 CPU 사용량을 유지할 계획이라면, 수명 (longevity)을 위해서라도 항상 필요한 것보다 더 여유 있는 제품을 선택해야 합니다.

마지막 차트 세트는 이전 세대 Intel 및 AMD를 다루며, Intel의 경우 Z790, B760, H770을, AMD의 경우 X670E 및 B650(800 시리즈와 마찬가지로 여전히 AM5 소켓)을 포함합니다. 이어지는 멀티스레드 (multi-threaded) 테스트에서, 보급형 클래스 보드와 메인스트림 (mainstream) 및 엔스루지애스트 (enthusiast) 보드 간의 성능 차이가 상당하다는 것을 확인할 수 있습니다.

Comparing VRM thermals

(이미지 출처: Tom's Hardware)

Intel 저가형 보드들은 AMD의 Ryzen 9 7950X보다 CPU가 더 많은 전력을 사용하기 때문에 더 큰 타격을 받는 경향이 있습니다. AMD 측면에서는 여전히 성능 차이가 관찰되었으나, 우리가 테스트한 가장 저렴한 메인스트림 (Mainstream) 보드들 중 일부를 포함하더라도 이 데이터 세트들을 살펴봤을 때 전반적으로 극단적이지는 않았습니다. 이는 일부 저가형/비즈니스급 보드들이 프로세서를 기본 사양으로 엄격하게 제한하기 때문에 발생하는 스로틀링 (Throttling) 또는 BIOS 설정 때문일 수도 있습니다. 반면, 다른 보드들은 특히 Intel 프로세서의 경우 설정에 있어 더 많은 자유도를 허용합니다.

최종 생각 (Final Thoughts)

궁극적으로, 우리가 테스트한 대다수의 보드는 테스트에 사용된 프로세서의 성능을 최대한으로 끌어낼 수 있었습니다. 일반적으로 성능을 눈에 띄게 저해하는 것은 대부분 저가형/비즈니스급에 속하는 완전한 엔트리 레벨 (Entry-level) 제품들뿐입니다. 아쉽게도 '...만약 이 프로세서를 사용한다면, 이 정도의 페이즈(Phases)/암페어(Amps)가 필요하다'와 같은 결정적인 증거는 없습니다. 하지만 높은 수준에서 보면, 페이즈가 더 많고 암페어 등급이 높을수록 더 유리합니다.

저가형 보드를 사용할 수 있는지 여부는 여러 요인에 따라 달라집니다. 만약 주요 사용 사례가 사무용 생산성 및 중급 또는 저가형 CPU를 이용한 게이밍이라면, 큰 문제는 거의 겪지 않을 것입니다. 하지만 워크플로우가 지속적이고 무거운 멀티 스레드 (Multi-threaded) 작업으로 구성되어 있다면, 더 성능이 뛰어난 보드에 투자하는 것이 권장됩니다. 저가형 보드는 빈약한 전원 공급뿐만 아니라, 포트 수가 적고, 전반적인 연결성(USB 및 네트워킹 등)이 느리며, 기본적인 오디오 솔루션을 갖추고 있는 경향이 있습니다. 또한 더 많고 빠른 연결성을 제공하는 중급형 또는 하이엔드 (High-end) 보드만큼 외관이 좋지도 않습니다.

그렇다면 플래그십 (Flagship) 메인보드가 유일한 해결책이라는 뜻일까요? 간단히 말해, 아닙니다. 대다수의 사용자는 극한급의 VRM을 필요로 하지 않으며, 메인스트림 또는 엔지니어스트 (Enthusiast) 칩셋의 어떤 메인보드로도 충분히 잘 작동할 것입니다. 여러분의 목표는 CPU와 사용 패턴에 충분한 전력 여유(Power headroom)를 제공하는 균형점을 찾는 것이어야 합니다.

하지만 만약 여러분이 높은 TDP (Thermal Design Power) 프로세서를 한계까지 밀어붙이거나 오버클러킹 (Overclocking)을 원한다면, 필요한 연결성 외에도 VRM (Voltage Regulator Module) 품질이 최우선 순위 중 하나가 되어야 합니다. 이제 여러분에게 무엇이 필요할지 더 잘 알게 되었으니, 저희가 엄선한 최고의 메인보드 기사나 최고의 메인보드 특가 상품을 확인하여 여러분에게 딱 맞는 보드를 찾아보시기 바랍니다.