ETRI·SK텔레콤, 데이터센터 전력소모 10분의 1로 줄이는 저전력 AI 반도체 개발

2020.04.07 12:30
한국전자통신연구원(ETRI)과 SK텔레콤 연구팀은 인간 뇌 신경망을 모사해 효율을 높인 데이터센터용 인공지능(AI) 반도체를 개발했다. 과학기술정보통신부 제공
한국전자통신연구원(ETRI)과 SK텔레콤 연구팀은 인간 뇌 신경망을 모사해 효율을 높인 데이터센터용 인공지능(AI) 반도체를 개발했다. 과학기술정보통신부 제공

사람의 뇌 신경망을 따라해 효율을 극대화한 고성능 서버용 인공지능(AI) 반도체가 국내 연구팀에 의해 처음으로 개발됐다. 클라우드 데이터센터의 전력효율을 10배 이상 끌어올릴 수 있을 것으로 기대된다.

 

과학기술정보통신부는 한국전자통신연구원(ETRI)과 SK텔레콤이 공동연구를 통해 고성능 서버와 사물인터넷(IoT) 기기 등에 적용 가능한 신경망처리장치(NPU) AI 반도체를 한국 최초로 개발했다고 7일 밝혔다. NPU는 인간 뇌 신경망을 모방해 대규모 연산을 동시에 처리할 수 있게 만든 AI 프로세서 중 하나다. 인간의 뇌처럼 적은 전력으로 대규모 데이터를 빠르게 처리할 수 있다.

 

ETRI와 SK텔레콤 연구팀은 동전 크기만한 가로 17mm, 세로 23mm 면적에 1만 6384개의 연산장치를 집적해 성능을 극대화한 AI 반도체를 선보였다. 각 연산장치의 전원을 켜거나 차단할 수 있는 소프트웨어 기술을 적용해 전력 소모를 최소화했다. 연구팀이 개발한 AI 반도체는 초당 40조 번 데이터를 처리하는 성능을 갖추면서도 전력은 15~40와트(W)만 소모한다. 기존 클라우드 데이터센터용 반도체는 전력 소모량이 약 300W로 컸다.

 

연구팀은 AI 반도체를 SK텔레콤 데이터센터에 적용해 전력 효율을 10배 이상으로 끌어올릴 계획이다. 그래픽 처리장치(GPU)를 활용하는 기존 클라우드 데이터센터는 W당 1000억 번의 데이터 처리가 가능하나 이번에 개발된 AI 반도체는 W당 1~3조 번을 계산할 수 있다. AI 반도체는 올해 하반기부터 지능형 폐쇄회로(CC)TV와 음성인식 서비스용 SK텔레콤 데이터센터에 적용돼 실증을 거칠 예정이다.

 

과학기술정보통신부 제공
과학기술정보통신부 제공

ETRI는 전자부품연구원(KETI)과 에프에이리눅스, 넥스트칩, 에이디테크놀로지 등 팹리스 기업과 협력한 시각지능 AI 반도체도 개발했다고 밝혔다. 시각지능 반도체는 성인 손톱 크기의 절반인 가로세로 5mm 크기로 고효율 회로 설계와 딥러닝 알고리즘 메모리 요구량은 최대 70분의 1로, 연산요구량은 20분의 1로 줄인 소프트웨어를 탑재했다.

 

사람이 물체를 감지하는 것과 비슷한 수준인 초당 30회 물체 인식이 가능하면서도 전력은 기존 반도체의 10분의 1인 0.5W만 들어간다. 연구팀은 올해 하반기부터 영상 감시와 정찰 분야에 이를 응용할 계획이다.

 

두 반도체는 과기정통부가 주관한 AI 반도체 사업으로 개발됐다. 서버용 AI 반도체는 2017년부터 올해까지 73억 3000만원이 투입되는 ‘초저절전 하이퍼바이저 기반 지능정보 매니코어프로세서 및 SW 기술 개발’ 사업에서 개발됐다. 시각지능 AI 칩은 과기정통부가 2016년부터 4년간 120억 원을 투입한 사업인 ‘신경모사 인지형 모바일 컴퓨팅 지능형반도체 기술개발’의 일환으로 개발됐다.

 

정부는 AI 반도체를 미래 성장동력으로 계속해 육성해 나간다는 방침이다. 정부는 지난해 12월 AI 국가전략을 발표하며 차세대 지능형반도체 기술개발 사업에 2020년부터 2029년까지 10년간 총 1조 96억 원을 투자한다는 계획을 밝힌 바 있다. 최기영 과기정통부 장관은 “민관 협력을 통해 AI 반도체 발전 전략을 수립해 AI 반도체를 미래 혁신성장 동력으로 집중 육성해 나가겠다”고 말했다.

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