ETRI, 초당 5천조 연산가능 인공지능 시스템 개발…성능 4배↑

고성능·저전력 AI 반도체 탑재, 전력효율은 7배 높아

NPU기반…자율차·클라우드·데이터 센터 등 대규모 AI 서비스에 활용

[대전=뉴시스] ETRI의 인공지능 시스템 'ArtBrain-K' 모습. *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 연산성능은 기존 보다 4배 높고 전력소비는 크게 낮춘 인공지능(AI) 시스템이 개발됐다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 고성능 인공지능 반도체 칩을 활용해 낮은 전력으로 초당 약 5000조회 연산이 가능한 AI시스템을 개발했다고 2일 밝혔다.

사회 전반에 AI가 빠르게 도입됨에 따라 복잡하고 정교한 대규모 연산 처리의 필요성이 높아지면서 그래픽스처리장치(GPU)가 컴퓨터에 널리 활용되고 있으나 인공지능 연산 처리에 최적화되지 않아 데이터 지연 및 전력 낭비가 발생한다.

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

ETRI는 지난해 NPU 기반 AI 반도체 칩인 'AB9(알데바란9)'을 공개한 데 이어 후속연구를 통해 AB9 기반 보드 'ABrain-S'와 인공지능 시스템 '아트브레인 K(ArtBrain-K)'를 개발하는 데 성공했다.

연구진이 개발한 NPU 보드 ABrain-S는 AB9을 기반으로 독자적인 설계를 통해 부피를 줄이면서 전력소모를 낮춰다. 인공지능 알고리즘 처리를 위해 입출력 데이터를 16GB까지 저장할 수 있는 메모리와 데이터 이동속도를 빠르게 하기 위한 인터페이스도 적용했다.

GPU의 구조적 한계 때문에 현재 AI 알고리즘 처리 가속기로 많이 활용되는 GPU 보드는 부피가 커서 1개 서버 노드에 6~7대밖에 장착할 수 없고 전력 소모도 높다.

AB9이 내장된 NPU 보드는 한 서버 노드에 최대 20개씩 장착이 가능하다. 특히 AB9은 동전 크기의 작은 면적에 초당 40조 회 연산 성능을 갖고 있으며 전력소모는 15W 수준으로 매우 낮다.

[대전=뉴시스] ETRI의 NPU 보드 'ABrain-S'. *재판매 및 DB 금지

이를 바탕으로 ETRI는 서버 노드 8개를 쌓아 랙 서버(Rack Server) 형태로 구성된 인공지능 시스템 아트브레인 K(ArtBrain-K)을 만들었다. 개발된 시스템은 최대 5페타플롭스(PetaFLOPS) 성능을 발휘한다.

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

아트브레인이 데이터센터 등에 적용되면 처리 용량과 속도가 대폭 개선돼 트랜스포머 계열 인공지능 알고리즘 등 초거대 인공신경망(Huge Neural Network)과 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 한진호 인공지능프로세서연구실장은 "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.


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