트랜지스터 100억개 탑재 가속기 칩 개발…세계 5번째 슈퍼컴 제조국 되나

트랜지스터만 100억 개가 탑재된 8테라플롭스 급 슈퍼컴퓨터 가속기가 국내에서 개발됐다.이로 인해 우리나라가 세계 5번째로 슈퍼컴퓨터 제조국가로 등극할지에 관심이 쏠였다. 슈퍼컴을 제조할 수 있는 국가는 현재 미국, 중국, 일본, EU(프랑스) 4개국 뿐이다. 한국전자통신연구원(ETRI)은 'K-AB21'이라 불리는 시스템온칩(SoC) 형태의 슈퍼컴퓨터용 가속기 개발에 성공했다고 30일 밝혔다. 이 가속기 칩의 크기는 77 x 67㎜이다. 12나노 공정으로 제작됐다. 범용 프로세서와 64비트 병렬 연산기가 통합, 내장됐다. 부동소숫점(FP64) 연산 병렬처리용으로 8테라플롭스(TFLOPS) 성능을 가진다. 3U 크기 계산노드 1대에는 액체 냉각시스템을 포함한 가속기 칩 2개까지 탑재할 수 있다. ETRI는 오는 11월, 미국 애틀란타에서 개최되는 세계 최대 슈퍼컴퓨팅 기술 전시회(SuperComputing24)에 이 칩을 통합한 계산노드를 전시할 계획이다. 이 자리에서 이 가속기 기능을 검증, 시연할 계획이다. 내년 상반기 무렵에는 고성능 컴퓨팅 서버와 SW 통합 실증을 추진할다는 방침이다. 현재, 범용가속기들은 AI용 저정밀도 연산에 초점을 맞추고 있어 고정밀도 연산이 필요한 전통 슈퍼컴퓨터 응용에서는 사용효율이 떨어진다. AI 추론용 가속기인 신경망처리장치(NPU)는 저정밀도 연산만 지원하다 보니 정확한 과학계산이나 정밀한 엔지니어링 시뮬레이션에는 적합하지 않다. 이에 ETRI는 전통적인 고정밀도 슈퍼컴퓨터 응용을 가속하기 위한 목적으로 핵심기술인 슈퍼컴 가속기 칩(SoC), SW, 계산노드를 자체 개발했다. 이 가속기는 칩 내에 약 100억 개의 트랜지스터(TR)가 들어가 있다. 국내 개발 최대 규모의 초병렬 프로세서(가속기 칩)인 셈이다. 칩 내에는 ▲고성능 코어 ▲4천여 개의 병렬 부동소수점 연산기 ▲DDR5, PCIe GEN5 등의 초고속 인터페이스 등이 있다. 그리고 SW는 ▲컴파일러 ▲런타임 ▲디바이스 드라이버 등으로 구성되어 있다. 조일연 인공지능컴퓨팅연구소장은 "가속기 시장이 기술분야에 특화돼 다변화(GPGPU, TPU, NPU, IPU 등) 되는 시점에서 ETRI의 슈퍼컴퓨터용 가속기 개발로 국내기술 확보뿐만 아니라 세계 시장 진출을 노려볼 수 있을 것"으로 내다봤다. 조 소장은 또 "이 가속기는 동일공정 세계 최고의 제품보다 우수하다는 평가를 받았다"며 "향후 우리나라 슈퍼컴퓨터 기반 생태계 조성과 활성화에 큰 도움이 될 것"으로 기대했다. 사업책임자인 ETRI 슈퍼컴퓨팅시스템연구실 한우종 연구위원도 “글로벌 빅테크들이 독식하고 있는 가속기 시장을 슈퍼컴퓨터 분야에서 만큼은 우리 기술로 대체할 것"이라며 자신감을 드러냈다. 연구진은 이 연구를 통해 국내·외 특허 29건 출원, SCI 논문 15편, 기술이전 3건 등의 성과를 냈다. 연구진은 기술검증이 끝나는대로 상용화 시도와 함께 대규모·고성능 슈퍼컴퓨터 틈새시장을 공략할 계획이다. 크기와 가격 등에 초점을 맞춰 고객 타깃팅 한다는 방침이다. 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단(NRF)의 '초병렬 프로세서 기반 슈퍼컴퓨터 계산노드개발'과제 지원을 받았다. ETRI가 총괄 주관, 한국과학기술정보연구원이 SW개발을 주도했다. 10여 개 대학 연구실과 2개의 국내 기업이 SW 및 계산노드 개발에 협력했다.