인공지능(AI) 기술의 도입이 확대되면서 정교한 대규모 연산 처리의 필요성이 높아지고 있다. 이에 따라 신경망처리장치(NPU) 기반 AI 반도체가 차세대 AI 두뇌로 떠오르고 있다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 지난해 NPU 기반 AI 반도체 칩 AB9(알데바란9)을 공개한 데 이어 올해 AB9 기반 보드와 AI 시스템을 개발하는 데 성공했고, 이 칩을 기반으로 낮은 전력으로 초당 약 5천조 회 연산이 가능한 시스템을 개발했다고 밝혔다.

연구진에 따르면, 개발한 NPU 보드 ‘ABrain-S’는 AB9을 기반으로 독자적인 설계를 이뤄 부피가 작으면서도 전력 소모가 낮다. 또한 인공지능 알고리즘 처리를 위해 입출력 데이터를 16GB까지 저장할 수 있는 메모리와 데이터 이동 속도를 빠르게 하기 위한 인터페이스도 적용했다.

AB9이 내장된 NPU 보드는 한 서버 노드에 최대 20개씩 장착 가능하다. AB9은 동전 크기의 작은 면적에 초당 40조 회 연산 성능을 내면서도 전력 소모가 15W 수준이다.

이를 바탕으로 ETRI는 서버 노드 8개를 쌓아 랙 서버(Rack Server) 형태로 구성한 인공지능 시스템, 아트브레인(ArtBrain-K)을 만들었다. 개발한 시스템은 최대 5페타플롭스(PetaFLOPS) 성능을 발휘한다고 밝혔다.

연구진은 개발한 시스템이 서버 1개당 1초에 약 5천조 회 연산이 가능한 셈이라며, 기존 GPU 기반 인공지능 서버 대비 약 4배의 연산 성능과 7배의 전력효율이라고 소개했다.

ETRI 한진호 인공지능프로세서연구실장은 AI 반도체 자체 개발로 비메모리 반도체 분야 원천기술을 보유하고 있다며, AI 반도체를 탑재한 NPU 보드와 NPU 서버시스템 및 관련 SW까지 개발해 우리가 개발한 기술의 경쟁력을 높이는 데 성공했다고 강조했다.

현재 이 기술은 반도체 기업 및 AI 하드웨어 기업 등에 기술을 이전해 공항 자동 출입국 시스템에 적용해 얼굴인식 및 출입국 보안에 활용하고 있다.

향후 연구진은 이 기술을 고도화해 더 높은 성능을 지닌 서버시스템을 구축할 예정이며, 딥러닝이 적용되는 AI 분야 부품의 국산화를 위한 지원도 진행할 계획이다.