▲ ETRI가 초당 약 5천조 회 연산이 가능한 인공지능 시스템을 개발했다. ETRI 연구진이 아트브레인 서버를 점검하고 있다. (사진. ETRI)

한국전자통신연구원(ETRI)은 고성능 인공지능 반도체 칩을 활용해 낮은 전력으로 초당 약 5000조회 연산이 가능한 AI 시스템을 개발했다고 지난 12월 2일(목) 밝혔다.

사회 전반에 AI가 빠르게 도입됨에 따라 복잡하고 정교한 대규모 연산 처리의 필요성이 높아지고 있다. 하지만 기존 컴퓨터와 모바일에서 주로 활용된 중앙처리장치(CPU, AP 등)는 단순 계산에 최적화되어 있다는 한계가 있다.

이에 따라 뇌 신경망을 모방해 대규모 연산을 동시에 처리할 수 있는 신경망처리장치(NPU) 기반 반도체가 차세대 AI 두뇌로 떠오르고 있다.

▲ ETRI가 개발한 NPU보드 'A-Brain-S' (사진. ETRI)

ETRI는 작년 NPU 기반 AI 반도체 칩, AB9(알데바란9)을 공개한 데 이어 올해 AB9 기반 보드와 인공지능 시스템을 개발하는 데 성공했다. 연구진이 개발한 NPU 보드 ‘ABrain-S’는 AB9을 기반으로 독자적인 설계를 이뤄 부피가 작으면서도 전력 소모가 낮다.

또한, 고성능·고효율 서버를 구현하기 위해서는 NPU 보드를 최대치로 고집적화하는 것이 핵심이라고 연구진은 전했다. 그리고 인공지능 알고리즘 처리를 위해 입출력 데이터를 16GB까지 저장할 수 있는 메모리와 데이터 이동 속도를 빠르게 하기 위한 인터페이스도 적용했다.

이를 바탕으로 ETRI는 서버 노드 8개를 쌓아 랙 서버 형태로 구성된 인공지능 시스템, 아트브레인을 만들었다. 개발된 시스템은 최대 5페타플롭스 성능을 발휘한다.

이는 서버 1개당 1초에 약 5000조 회의 연산이 가능한 수준으로 기존 GPU 기반 인공지능 서버 대비 약 4배의 연산 성능이다. 게다가 전력효율은 7배나 좋다.

아트브레인이 데이터센터 등에 적용되면 처리 용량과 속도가 대폭 개선돼 트랜스포머 계열 인공지능 알고리즘 등 초거대 인공신경망과 같이 데이터 처리와 학습에 엄청난 컴퓨팅 자원이 필요한 곳에 활용될 전망이다.

이 밖에도 ETRI는 AI 알고리즘을 쉽게 개발할 수 있도록 SW 개발환경도구도 공개했다.

현재 이 기술은 반도체 기업 및 AI 하드웨어 기업 등에 이전돼 공항자동출입국 시스템에 적용, 얼굴인식과 출입국 보안에 활용되고 있다.

ETRI 인공지능프로세서 한진호 연구실장은 "AI 반도체 자체 개발로 비메모리 반도체분야 원천기술을 보유하고 있다"며 "AI 반도체를 탑재한 NPU 보드와 NPU 서버시스템 및 관련 SW까지 개발해 기술 경쟁력을 높이는 데 성공했다"고 말했다.