Apple Silicon의 모든 것 – M1부터 M3까지 구조와 성능 비교

M4 출시가 임박한 지금 M 시리즈 칩 얘기, 요즘 자주 들리죠. MacBook을 쓰는 사람들은 "배터리가 오래 가고, 팬이 안 도는데도 빠르다"는 말을 하고, 개발자나 크리에이터들은 "작업 흐름이 달라졌다"고 말합니다.

그런데 이 칩이 단순히 성능 좋은 프로세서라기보단, Apple이 꿈꾸는 생태계 전략의 핵심이라는 사실, 알고 계셨나요?

이번 글에서는 Apple Silicon의 구조를 중심으로 M1부터 M3까지 어떤 기술적 차별성이 있고, 왜 Apple이 직접 칩을 설계하기 시작했는지 하나씩 살펴보겠습니다.

M 시리즈 Chip

Intel에서 ARM 기반 Apple Silicon으로의 전환

Apple은 2020년, 약 15년간 사용해온 Intel 칩을 버리고 자체 설계한 ARM 기반 칩 'M1'을 발표했습니다. 이는 단순한 부품 교체가 아니라, 컴퓨팅 구조 자체의 전환이라는 점에서 매우 큰 변화였습니다.

전환의 주요 배경:

• 전력 효율의 한계: Intel 칩은 고성능이지만 발열과 배터리 소모가 심했습니다.
• 최적화의 한계: Apple은 OS와 하드웨어를 함께 설계하고 싶었지만, 외부 칩 구조에 묶여 있었습니다.
• 모바일 칩 설계 경험: A 시리즈 칩(iPhone, iPad용)에서 축적된 설계 역량이 기반이 되었습니다.

결과적으로 Apple은 macOS를 ARM 기반 구조에 맞춰 재설계했고, 하드웨어와 소프트웨어를 하나의 언어로 연결하는 데 성공했습니다.

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M 시리즈 칩의 구조: 하나로 통합된 연산 생태계

Apple Silicon의 핵심은 SoC(System on Chip) 구조에 있습니다. CPU, GPU, Neural Engine, I/O, 메모리 컨트롤러 등 다양한 기능이 하나의 칩 안에 통합되어 있습니다.

주요 구성 요소:

• CPU: 고성능 코어와 고효율 코어를 혼합한 ARM 아키텍처 기반. Big.LITTLE 구조로 전력 효율을 극대화합니다.
• GPU: Apple 자체 설계. Metal API와 긴밀하게 연동되어 macOS의 그래픽 처리에 최적화되어 있습니다.
• Neural Engine: 머신러닝 연산 전용 유닛. 이미지 분석, 음성 인식, 실시간 번역 등에서 작동합니다.
• 통합 메모리 구조 (UMA): CPU와 GPU가 같은 메모리 풀을 공유함으로써 데이터 복사 없이 연산을 수행합니다.
• 미디어 엔진: 영상 인코딩·디코딩, ProRes 포맷 하드웨어 가속 등 영상 작업에 특화된 회로가 포함되어 있습니다.

이 구조 덕분에 시스템 전체가 같은 언어로 작동하고, 병목 없이 연산이 이루어집니다. 이는 단순한 속도 문제가 아니라 시스템 일관성과 자원 활용 최적화라는 측면에서 중요합니다.

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세대별 진화: M1, M2, M3의 기술적 변화

• M1 (2020): 5nm 공정, 8코어 CPU, 최대 8코어 GPU. 발열 적고 팬리스 모델도 가능. 배터리 효율 대폭 향상.
• M2 (2022): CPU, GPU 모두 최대 18~35% 성능 향상. 메모리 대역폭 증가. 미디어 엔진 고도화.
• M3 (2023): 3nm 공정 도입. 더 많은 트랜지스터와 낮은 전력 소비. 다중 디스플레이 지원, 고급 ML 연산 성능 향상.

성능이 점진적으로 향상된 것 외에도, Apple은 매 세대마다 특정 작업 영역에서의 체감 성능 향상에 집중하고 있습니다. 예를 들어 M2는 영상 작업, M3는 AI 연산과 디스플레이 처리에 초점을 맞췄습니다.

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주요 경쟁 제품과의 비교

Apple Silicon이 주목받는 이유를 보다 명확히 이해하기 위해서는, 동일한 시장에서 경쟁하는 다른 칩셋들과의 차이점을 살펴볼 필요가 있습니다. Intel과 Qualcomm은 각각 x86 및 ARM 아키텍처 기반의 고성능 칩을 보유하고 있으며, Apple과는 다른 전략을 취하고 있습니다. 아래 표는 Apple M3를 중심으로 주요 경쟁 칩셋들과의 기술적 특징을 비교한 것입니다.

항목	M3	Core i7-1360P	Snapdragon X Elite
회사	Apple	Intel	Qualcomm
아키텍처	ARM 기반	x86	ARM 기반
공정 기술	3nm (TSMC)	10nm SuperFin	4nm (TSMC)
CPU 구성	8코어 (4P+4E)	12코어 (4P+8E)	12코어
GPU	Apple GPU	Intel Iris Xe	Adreno GPU (내장형)
통합 메모리	있음 (UMA)	없음	있음
Neural Engine	있음 (16코어)	제한적 (CPU 기반 ML)	Hexagon NPU 탑재
소비 전력	매우 낮음 (팬리스)	중간~높음	낮음 (모바일 최적화)
운영체제	macOS	Windows	Windows (ARM용)

참고: 구성과 성능은 모델에 따라 달라질 수 있으며, 위 표는 일반 사용자 기준의 대표 모델을 바탕으로 비교한 것입니다.

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macOS와의 통합 최적화

칩 구조만큼 중요한 것은 OS와의 통합입니다. Apple은 macOS를 Apple Silicon에 맞춰 다음과 같은 최적화를 진행했습니다.

• Rosetta 2: x86 기반 앱을 ARM 환경에서 자동으로 실행할 수 있도록 해주는 번역 계층
• Swift 컴파일러 최적화: Apple Silicon에 맞는 명령어 세트를 고려해 코드가 더 효율적으로 실행됨
• 에너지 모니터링 도구 개선: 어떤 앱이 Neural Engine을 사용하는지까지 추적 가능

이러한 통합은 Apple이 칩과 OS를 함께 설계하기 때문에 가능한 일이며, 다른 제조사와 비교해 체감 성능과 에너지 효율에서 뚜렷한 차이를 만들어냅니다.

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Apple Silicon의 확장 전략

Apple은 M 시리즈 칩을 Mac에만 한정하지 않고 다양한 기기로 확장하고 있습니다.

• iPad Pro (M1/M2): 데스크탑급 성능을 모바일 기기에 적용
• Vision Pro (M2 + R1): 실시간 센서 처리와 디스플레이 렌더링을 위한 이중 칩 구조
• 개발 플랫폼과의 연동: Xcode, SwiftUI, Metal, Core ML 등 Apple의 개발 생태계와 자연스럽게 연결

이처럼 Apple Silicon은 단순한 CPU가 아니라 Apple 생태계의 기반 인프라로 작동하고 있습니다.

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결론 & 다음편 예고

Apple이 직접 칩을 설계한다는 건 단지 성능이 좋아지기 때문만은 아닙니다. 결국엔 사용자가 더 오래 쓰고, 더 빠르게 작업하며, 더 안전하게 기기를 활용할 수 있도록 하려는 전략입니다.

칩 설계와 OS, 그리고 사용자 경험이 하나로 연결된 구조. 이것이 Apple Silicon의 진짜 힘입니다.

 

다음 편에서는 Apple의 OS 전략—iOS, macOS, 그리고 그 사이를 잇는 생태계 기술들을 살펴보겠습니다.

[애플 시리즈3] - iPhone과 Mac이 자연스럽게 연결되는 이유 – Apple OS 전략 분석

iPhone과 Mac이 자연스럽게 연결되는 이유 – Apple OS 전략 분석