'초당 5천조 연산' AI반도체 개발...성능4배, 전력효율 7배 높였다

한국전자통신연구원(ETRI)이 인공지능 반도체로 인공지능 연산 속도를 대폭 끌어올렸다. ETRI AI 시스템은 최대 5페타플롭스 성능을 발휘한다. 페타플롭스는 1초당 1000조번 연산처리 능력을 말한다. / 사진=한국전자통신연구원(ETRI)

국내 연구진이 1초당 약 5000조 연산이 가능한 인공지능(AI) 시스템을 개발했다. 고성능·저전력 AI 반도체 칩으로 만들어낸 성과다. 기존 AI 반도체 칩 대비 연산 성능 4배, 전력 효율 7배가 올라갔다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 AI 학습과 추론을 가속할 수 있는 시스템을 고도화했다고 2일 밝혔다.


미래 사회에선 AI를 통한 복잡 정교한 대규모 연산이 필요하다. 예컨대 공항에서 들어오는 대규모 인원을 동시다발적으로 감지하고 분석하려면 연산 속도가 빨라야 한다.

하지만 현재까진 기존 컴퓨터의 중앙처리장치(CPU)가 단순 계산에 최적화된 한계를 지닌다. 국내외 연구진은 대안으로 그래픽스 처리장치(GPU)를 활용하고 있지만, AI 연산 처리에 최적화돼 있지 않아 데이터 지연과 전력 낭비가 발생한다.

ETRI 연구진은 기존의 반도체 구조에서 벗어나 사람의 뇌를 모방해 만든 반도체 NPU(신경망처리장치)를 개발하고 있다. 지난해 NPU 기반 AI 반도체 칩을 공개했고, 올해 이를 고도화하는 데 성공했다. 이 기술에는 'ABrain-S'라는 이름을 붙였다.


현재 AI 알고리즘 처리 가속기로 활용되는 GPU 보드는 부피가 커서 1개 서버 노드에 6~7대밖에 장착할 수 없다. 이 때문에 전력 소모도 높다.

그러나 ETRI가 개발한 NPU 보드는 한 서버 노드에 최대 20개씩 장착할 수 있다. 기존 시스템 대비 공간과 전력 효율을 개선하면서 경제성까지 확보했다. 이 시스템은 최대 5페타플롭스 성능을 발휘한다. 페타플롭스는 1초당 1000조번 연산처리 능력을 말한다. 기존 GPU 기반 AI 서버 대비 연산 성능 4배, 전력 효율 7배가 오른 것이다.

한진호 ETRI 인공지능프로세서연구실장은 "AI 반도체 자체 개발로 비메모리 반도체 분야 원천기술을 보유하고 있다"며 "AI 반도체를 탑재한 NPU 보드와 NPU 서버시스템, 관련 소프트웨어까지 개발해 기술 경쟁력을 높였다"고 설명했다.

연구진은 향후 이 기술을 고도화해 고성능 서버·시스템을 구축한다는 계획이다. 딥러닝이 적용되는 AI 분야 부품 국산화를 위한 지원도 진행할 예정이다.