| MXM |
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| Mobile PCI Express Module |
1. 개요
모바일 PCI-e 모듈 Mobile PCI Express Module
NVIDIA의 주도 하에 노트북 플랫폼을 위하여 MXM-SIG가 개발한 PCI Express 인터커넥션 표준이다.
MXM은 높은 전력을 공급하는 데에 초점이 맞춰진 모듈이다. MXM은 사실상 독립형 그래픽 카드를 제작하여 노트북에 슬롯 형태로 탑재하는 데 사용하는 규격이다. 전력을 많이 필요로 하지 않는 무선랜 카드, SSD 등의 경우에는 애시당초 MXM 슬롯이 필요하지 않고 M.2 NGFF, 미니 PCI Express 슬롯으로도 충분히 해결이 가능하기 때문이다. 다른 확장 장치들은 노트북에 설치하는 일이 드물다.[1]
이와 같은 기능의 다른 표준으로는 AMD (구 ATI)의 AXIOM이 있었지만, 업계에서 사장되고 MXM으로 단일화가 되었다.
후술하겠지만 현재는 MXM도 잘 쓰이지 않는데 주된 이유는 2010년대 후반 들어 데스크탑 GPU와 마찬가지로 모바일 GPU의 전력 소모가 미친듯이 커지고 이를 교체형으로 하는 수요도 거의 없기 때문이다. RTX3080 모바일의 경우 TGP가 165W에 달한다. MXM이 슬롯을 통해 200W를 공급할 수 있다고 해도 슬롯의 발열 문제가 생기기에 보조 전원 케이블을 별도로 사용한다. 또한 GPU의 성능이 부족해 교체해야 할 때가 되면 기기 자체가 상당히 노후화되고 다른 부품들의 성능도 부족해지는 경우가 많다. 게다가 MXM 규격의 그래픽 카드도 비싸고 구하기 어렵다.[2] 그리고 업그레이드를 할때 MXM 그래픽카드를 교체한다고 다가 아니라 일일히 각 벤더에 맞는 펌웨어나 바이오스를 씌워줘야 하는 번거럽고 위험한 일을 해줘야 작동되는 경우가 많다. 이러한 이유로 PGA 규격이 사장된 노트북의 CPU[3]와 마찬가지로 GPU도 요즘에는 그냥 메인보드에 일체화되어 나오는 중이다.
2. 특징
일반적으로 노트북의 경우 하드디스크나 램 정도만 교체가 가능하고 CPU[4]나 GPU는 별도의 그래픽 카드 없이 메인보드에 온보드로 설계되는 경우가 많기 때문에 일반적으로 업그레이드가 불가능[5]하다. 그러다가 MXM 모듈의 존재로 GPU도 업그레이드가 가능하게 되었다.데스크탑의 그래픽카드 모듈처럼 널리 사용되고 오랜 시간 동안 안정화된 기술은 아니다 보니 개발 초기에는 플래그십 게이밍 노트북이나 모바일 워크스테이션 같은 최상위등급 노트북 제품군의 전유물이었고, 규격도 계속해서 바뀌었기 때문에 MXM 슬롯만 있다고 아무 그래픽카드나 다 교체할 수 있는 것은 아니다.
시간이 지나면서 점차 보편화되어 중상위 가격대의 노트북도 이 모듈을 장착하고 나오는 경우가 많아졌고, MXM 역시 SLI를 지원하기 시작했다. MXM 타입 B 부터 규격이 안정화되면서 노트북 그래픽카드의 업그레이드 시장도 어느정도 형성화가 되었다.
여전히 데스크탑에 비하면 제약이 많다. 데스크탑 전용 그래픽 카드와 모양이 달라서 이 모듈에 들어가는 노트북용 그래픽 카드 모델이 따로 있다. 노트북은 발열량이나 전력 소모의 제한이 크기 때문에 같은 제품이라도 노트북용 그래픽카드가 데스크탑용에 비하면 성능이 떨어진다. 그나마 GeForce 10에서 데스크탑과 같은 칩셋을 사용하며 많이 따라잡았지만 이후 세대에서 GPU의 전력 소모량과 발열이 폭증하기 시작해 데스크탑과 칩셋이 달라짐은 물론이고 TDP를 다르게 설정해 같은 칩셋이라도 상당한 성능 차이를 보여주기 시작했다.
2015년대 들어서는 노트북도 데스크탑의 CPU를 그대로 올리고 MXM을 채용해서 노트북 주제에 확장성이 데스크탑에 버금가는 제품들도 속속 나오고 있다. 게다가 앞서 언급한 SLI를 적용한 제품이라던가, 한정적이지만[6] 진짜 동종 모델의 데스크탑용 그래픽카드와 동일한 성능을 내는 노트북용 GTX 980이 출시되었고 그 뒤로 노트북과 데스크탑이 동일한 설계의 GPU를 사용하게 되는 지포스 10 시리즈의 등장으로 인해 데스크탑 PC와의 퍼포먼스 차이는 미미한 수준이 되었다. 당시에는 MXM 규격도 상위 호환을 지원하게 되리라는 기대도 있었지만 상술한 이유로 인해 실현되지 못했다.
참고로 일부 1세대 Z계열 아톰을 사용한 넷북은 이규격의 도터보드에 CPU+MCH+램을 붙여 써먹기도 하였다.
지포스 10 시리즈에 들어서 G-Sync 기능, 3D VR 출력이 추가됨에 따라서 GPU 자체적으로 내부 디스플레이를 연결할 때에 eDP만 지원하게 되었다. 지포스 900 시리즈가 탑재되었던 노트북들은 LVDS로 내부 디스플레이가 연결되어 출하된 경우가 많다는 점을 생각하면 업그레이드 시에 상당한 장벽이 될 것으로 보인다.
업그레이드를 할 때 MXM 슬롯 규격과 내부 디스플레이 연결 방식 이외에도 보조 전원선 사용 가능 여부와 노트북 어댑터의 정격 출력 용량을 따져봐야 한다.
3. 논란
지포스 10 시리즈의 경우는 이전 세대인 GTX 980 모바일처럼 규격 자체는 동일하게 MXM 타입 B가 호환되지만, 이전 세대와는 다르게 보조 전력 케이블을 추가적으로 요구하도록 설계되어 나오는 점은 상당한 비난을 받고 있다.
그러나 MXM 모듈이 자체적으로 최대 200W의 전력을 공급 할 수 있다고 하더라도, 슬롯 자체의 발열이나 전압 과부하 문제가 생길 수 있기에 슬릇에 과부하가 걸리지 않는 선에서 적당한 전력을 공급하고 나머지는 보조 전원선에서 받는 것이 더 안정적이다. 단순히 이런 행위를 악의적인 꼼수라고 비난하는 것은 전기공학적인 배경을 무시한 행위라고도 할 수 있다.
지포스 10 시리즈부터는 저전력으로 설계된 모바일 GPU가 별도로 개발되지 않았으며, 전력 소비가 많은 데스크탑 GPU에 약간의 성능 제한을 걸어서 노트북에 탑재한다. 지포스 10 시리즈의 MXM 모듈부터는 보조 전원선이 필요할 수 밖에 없다. 데스크탑에 그래픽 카드를 설치할 때에 보조 전원선을 장착하는 것을 떠올려 보면 된다.
엔비디아 때문에 세대가 지날때마다 MXM 모듈이 바뀐다는 오해가 있다. 그러나 엔비디아는 MXM 표준을 정하고 GPU 칩셋만을 공급할 뿐, MXM 모듈을 설계하는 것은 MXM 모듈을 제작하는 보드 제조사이다. GTX 980M의 경우에도 MXM 2.1 모듈과 MXM 타입 B 모듈로 나뉘어서 제작되었다.
또한 지포스 10 시리즈 들어서 LVDS를 지원하지 않고 eDP만 지원하는 것도 논란거리이긴 하나 어쩔 수 없는 부분이다. G-Sync 기능, 3D VR 및 120Hz 출력 지원에 따라서 구식인 LVDS를 사용하기 어려워지고 더욱 최신의 디스플레이포트를 사용할 수 밖에 없다. 이에 대한 대안으로 최신 규격인 eDP만 지원하게 된 것이다.
그러나 생산자 기준의 변명이라는 의견도 있다, 호환성 문제로 업그레이드가 사실상 불가능하게 만드는 원인이므로 MXM 폼팩터의 취지를 무색하게 만든다. 보조전원도 10xx시리즈 이후의 개발 방침상 상위 등급의 GPU를 감안해도 xx50, xx60 VGA까지 보조전원을 연결한다. 보조전원을 사용할 경우 전기공학적으로 더 안전해지기는 하나 보조전원을 요구하지 않는 저클럭 카드를 만들거나(GeForce 10 세대까지의 xx50 VGA처럼) 보조 전원을 연결하지 않을 경우 클럭에 제한을 거는 방법도 가능했다.
2015년 이후 타 규격이 도태되고 통합된 MXM Type B나 MXM 2.1 모듈의 경우 100W까지는 안정적인 전원 공급이 보장된다. 즉, 100W까지는 대개 슬롯의 발열이나 전압 과부하 문제가 발생하지 않는다. 실제로 데스크톱용 PCIe 슬롯도 75W~100W 까지는 안정적으로 전달한다. 1050(Ti), 1650(Ti), 1650S는 75W / 1060, 1660은 120W / 1660S, 1660Ti는 125W이며 다운클럭과 언더볼팅 등 성능 제한으로 소비전력 감소를 고려하면 xx60까지는 보조전원이 없어도 동작한다. 하지만 안정적인 전원공급을 위해서 보조전원을 필수로 후속모델 상위 VGA로 교체가 불가능한 점은 전기공학적인 요소를 방패삼아 생산 편의성을 위한 핑계이다. 데스크톱도 xx50Ti 까지는 보조전원 없이 설치하는 모델이 대부분이며 60 시리즈도 국내에서 얻기는 힘들지만 해외는 소량 유통되는 특수목적/미니PC 용도로 설계된 xx60 카드의 경우 다운클럭과 언더볼팅이 들어가서 성능이 제한되지만 소모전력을 100W로 낮추고 보조전원을 요구하지 않게 제작된 카드도 있는 점이 위 주장을 뒷받침한다.
또한, eDP의 경우도 생산 편의성을 위한 핑계에 가깝다. 데스크톱 VGA처럼 G-Sync, 3D VR 및 120Hz 출력 지원은 어디까지나 선택적 기능이며 해당 기능을 지원 불가능한 사용자 환경에서도 VGA를 기본적으로 사용하는 데에는 문제가 없다. 최신 해당 기능을 지원하기 위해서 eDP를 도입한 것까지는 좋다. 하지만 LVDS로 연결하면 최신 해당 기능이 비활성화되도록 설계하면 된다. 실제로 데스크톱용 VGA는 이러한 방식으로 RTX20xx, GTX16xx 시리즈까지 D-Sub 출력을 지원했다. RTX30xx 이후부터 D-Sub 포트가 제거되었지만 DVI-D 포트는 지원한다. 데스크톱도 아날로그 그래픽 출력이 지원되지 않는 2021년 시점에서 적합하지만, 당시의 결정은 과도하게 미래지향적이다. HW, SW 업계 기술 트랜드 변화가 빨라져서 레거시는 미지원하고 신규 기술로 전환하는 경향이다.
결론적으로, MXM은 같은 세대의 GPU 사이에서 제한적인 호환성만을 보장하는 폼팩터 제작의 취지가 무색하게, 업그레이드 불가 규격이 되어 버렸다. 하지만 MXM 방식이 사용되는 이유는 BGA 방식보다 유지보수에서 비용적인 장점이 있기 때문이다. 그러나 이후 튜링 아키텍처의 GeForce 20을 시작으로[7] 노트북 트랜드가 슬림화, 경량화로 진행됨에 따라 VGA도 온보드 BGA 방식으로 메인보드에 장착하는 추세이다. MXM은 취지는 좋았으나 결과적으로 제작 목적 달성에 실패한 규격이라고 할 수 있다.
4. 몰락
현재는 MXM도 잘 쓰이지 않는데 주된 이유는 2010년대 후반 들어 데스크탑 GPU와 마찬가지로 모바일 GPU의 전력 소모가 미친듯이 커지고 이를 교체형으로 하는 수요도 거의 없기 때문이다. RTX3080 모바일의 경우 TGP가 165W에 달한다. MXM이 슬롯을 통해 200W를 공급할 수 있다고 해도 슬롯의 발열 문제가 생기기에 보조 전원 케이블을 별도로 사용한다. 또한 GPU의 성능이 부족해 교체해야 할 때가 되면 기기 자체가 상당히 노후화되고 다른 부품들의 성능도 부족해지는 경우가 많다. 게다가 MXM 규격의 그래픽 카드도 비싸고 구하기 어렵다.[8] 그리고 업그레이드를 할때 MXM 그래픽카드를 교체한다고 다가 아니라 일일히 각 벤더에 맞는 펌웨어나 바이오스를 씌워줘야 하는 번거럽고 위험한 일을 해줘야 작동되는 경우가 많다. 위와 같은 이유들로 인해 수요가 적으니 공급도 적어지고 개당 가격도 올라가고 호환성 문제도 해결되지 못하는 악순환을 반복하다가 몰락해 버렸다. 이러한 이유로 PGA 규격이 사장된 노트북의 CPU[9]와 마찬가지로 GPU도 요즘에는 그냥 메인보드에 일체화되어 나오는 중이다.다만 노트북에서는 실패일지라도 임베디드 시스템분야에서는 여전히 잘만 쓰이는데 기존 PCIe 보다는 작게 만들수 있다는 점이 주요하게 적용되어 현재는 임베디드 시스템 전용 그래픽카드 폼펙터처럼 쓰이고 있다. 예시
5. 세대별 규격
5.1. 1세대
5.1.1. MXM 타입 Ⅰ
- 크기 70 mm × 68 mm
- GPU 면적 최대 35 mm²
- 최대 18W 공급 가능
5.1.2. MXM 타입 Ⅱ
- 크기 73 mm × 78 mm
- GPU 면적 최대 35 mm²
- 최대 35W 공급 가능
5.1.3. MXM 타입 Ⅲ (HE)
- 크기 82 mm × 100 mm
- GPU 면적 최대 40 mm²
- 최대 75W 공급 가능
5.1.4. MXM 타입 Ⅳ (비표준)
- 크기 82 mm × 117 mm
- GPU 면적 최대 ? mm²
- 최대 ? W 공급 가능
5.2. 2세대 (MXM 3.0)
5.2.1. MXM 타입 A
- 크기 82 mm × 70 mm
- 최대 55W 공급 가능
- 64비트 또는 128비트의 메모리 버스
5.2.2. MXM 타입 B
- 크기 82 mm × 105 mm
- 최대 200W 공급 가능
- 256비트의 메모리 버스
6. 관련 문서
[1] 예전에는 이런 경우(모뎀, 사운드 카드, TV 수신 카드 등)를 위해 PCMCIA라는 규격이 사용되었으나 요즘에는 노트북에서 이런 확장 장치들을 사용할 일이 거의 없어 일부 비즈니스 노트북을 제외하면 보기 힘들다.[2] 일반적인 데탑 그래픽카드처럼 정식으로 제조하고 판매되는게 아니고 OEM 등으로만 생산되기에 유출본, 중고 재활용 등 어둠의 경로로 구해야 한다.[3] 인텔 4세대까지는 모바일 쿼드코어 CPU 중 MQ로 끝나는 제품은 BGA가 아닌 PGA였다. 다음 세대부터 사라졌다.[4] BGA 패키징일 경우. PGA나 LGA(데스크톱용에 사용하는 그것 맞다)의 경우 교체 가능.[5] 물론 기술력을 보유한 사람이라면, 기존의 BGA 형식의 납땜된 CPU와 GPU도 부품만 구하면 충분히 업그레이드가 가능하다. 펌웨어나 소프트웨어를 다룰 기술도 본인이 가지고 있어야 한다.[6] 실제 규격이 MXM 타입 B 그래픽카드보다 약간 크고 전원은 MXM 타입 B가 지원하는 100W의 2배인 200W를 잡아먹는다.[7] 오죽하면 AMD가 전성비로 엔비디아를 누르고 있는 상황이다.[8] 일반적인 데탑 그래픽카드처럼 정식으로 제조하고 판매되는게 아니고 OEM 등으로만 생산되기에 유출본, 중고 재활용 등 어둠의 경로로 구해야 한다.[9] 인텔 4세대까지는 모바일 쿼드코어 CPU 중 MQ로 끝나는 제품은 BGA가 아닌 PGA였다. 다음 세대부터 사라졌다.