Apple M5 Pro/Max 공개Fusion Architecture와 GPU 내장 Neural Accelerator
소비자용 칩에 Multi-Die가 들어왔다
서버와 데이터센터에서나 쓰이던 Multi-Die 패키징이 노트북 칩에 적용되는 건 이번이 처음입니다. Apple은 2026년 3월 3일 M5 Pro와 M5 Max를 발표하면서 Fusion Architecture라는 새로운 설계 방식을 공개했습니다. 두 개의 3nm 다이를 단일 SoC 패키지로 합치는 구조입니다.
M4까지 Apple Silicon은 모노리식 다이 — 하나의 칩에 모든 것을 담는 방식이었습니다. M5에서 그 한계를 넘었습니다. CPU 다이와 GPU+Neural Engine 다이를 분리 제작한 뒤, Apple이 자체 개발한 고대역폭 인터커넥트(UltraFusion의 후속)로 연결합니다. 다이 간 지연 시간은 5ns 미만이라고 Apple은 밝혔습니다.
TechCrunch에 따르면, 이 접근법은 수율 문제를 크게 완화합니다. 모노리식으로 거대한 단일 다이를 찍어내는 것보다 두 개의 작은 다이를 따로 만들어 조합하는 쪽이 생산 효율이 높기 때문입니다.
GPU 코어 안에 Neural Accelerator를 넣다
M5 시리즈의 가장 큰 차별점은 GPU 구조에 있습니다. 기존에는 Neural Engine이 별도의 블록으로 존재했습니다. M5에서는 각 GPU 코어 내부에 전용 Neural Accelerator 유닛이 탑재됩니다.
M5 Pro는 GPU 코어 20개, M5 Max는 40개입니다. 각 코어마다 Neural Accelerator가 내장되어 있으므로, GPU 연산과 AI 추론을 동시에 처리할 수 있습니다. Apple은 이를 "모든 코어가 AI를 이해하는 칩"이라고 표현했습니다.
MacRumors 보도에 의하면, 이 구조는 Stable Diffusion 같은 온디바이스 AI 워크로드에서 특히 효과적입니다. GPU가 이미지를 렌더링하는 동안 Neural Accelerator가 디노이징 단계를 동시 처리하는 파이프라인이 가능해지기 때문입니다.
별도의 Neural Engine 16코어도 그대로 유지됩니다. 총 AI 처리 능력은 기존 대비 대폭 상승했습니다.
스펙 비교: M5 Pro vs M5 Max
| 항목 | M5 Pro | M5 Max |
|---|---|---|
| CPU 코어 | 18코어 (12P + 6E) | 18코어 (12P + 6E) |
| GPU 코어 | 20코어 | 40코어 |
| Neural Engine | 16코어 + GPU 내장 NA | 16코어 + GPU 내장 NA |
| 통합 메모리 | 36GB / 48GB | 64GB / 128GB |
| 메모리 대역폭 | 300 GB/s | 600 GB/s |
| 최대 SSD 스토리지 | 4TB | 8TB |
| AI 성능 (TOPS) | 약 80 TOPS | 약 140 TOPS |
CPU는 두 모델 모두 18코어(12 Performance + 6 Efficiency)로 동일합니다. 차이는 GPU 코어 수와 메모리에서 갈립니다. M5 Max는 메모리 대역폭이 600 GB/s로, M5 Pro의 두 배에 달합니다.
Apple 공식 뉴스룸에 따르면, M5 Max의 128GB 통합 메모리는 70B 파라미터 규모의 LLM을 로컬에서 실행하기에 충분한 용량입니다.
AI 성능: M1 대비 8배, M4 대비 4배
Apple이 제시한 수치는 다음과 같습니다.
- M1 Pro 대비: AI 추론 성능 약 8배
- M2 Pro 대비: 약 5배
- M3 Pro 대비: 약 3.2배
- M4 Pro 대비: 약 4배 (Neural Accelerator 내장 효과)
M4에서 M5로의 세대 도약이 유독 큰 이유가 있습니다. M4까지는 Neural Engine만으로 AI 연산을 처리했지만, M5는 GPU 내장 Neural Accelerator가 추가되면서 병렬 AI 처리량 자체가 달라졌기 때문입니다.
TechCrunch는 자체 벤치마크에서 M5 Pro 탑재 MacBook Pro가 Stable Diffusion XL 이미지 생성을 M4 Pro 대비 3.8배 빠르게 완료했다고 보도했습니다. Whisper 음성 인식에서는 약 4.2배 차이가 났습니다.
전망
이 섹션은 필자의 개인적인 분석이며, 공식 발표 내용이 아닙니다.
Fusion Architecture가 소비자 칩에 도입된 것은 Apple Silicon 로드맵의 분기점이 될 수 있습니다. Multi-Die 설계가 안정적으로 작동한다면, 향후 M5 Ultra는 4개의 다이를 조합하는 형태로 진화할 가능성이 있습니다.
GPU 내장 Neural Accelerator는 더 흥미로운 시사점을 가집니다. Nvidia가 데이터센터 GPU에 Tensor Core를 심었듯이, Apple은 소비자 GPU에 AI 유닛을 심는 전략을 택했습니다. 이 방향이 업계 표준이 될 경우, Qualcomm이나 AMD도 비슷한 접근을 시도할 것으로 봅니다.
한 가지 주목할 점은 소프트웨어 생태계입니다. 하드웨어 성능이 아무리 좋아도, 이를 활용하는 프레임워크와 앱이 따라오지 않으면 의미가 반감됩니다. Apple이 WWDC 2026에서 Core ML의 대규모 업데이트를 발표할지가 관건입니다.
참고