최근 파운드리 시장은 어느 때 보다 뜨거운 관심을 받고 있습니다. 일부 자동차 공장을 멈추게 만든 반도체 수급 대란이나 중국의 반도체 굴기, 미국의 자국 내 반도체 산업 육성, 그리고 국내 반도체 업계의 투자 등 여러 가지 이슈가 겹치면서 과거에는 생소했던 파운드리(반도체 위탁생산)가 이제는 익숙한 용어가 됐습니다. 반도체 생산 공정은 나노미터 단위로 점점 작아질수록 기술적 난이도와 팹(fab) 건설 비용이 천정부지로 치솟는 특징이 있습니다. 그런 만큼 초미세 공정이 가능한 파운드리 업체의 숫자는 이제 TSMC와 삼성전자 단 두 곳에 지나지 않는 상황입니다. TSMC는 최신 미세 공정부터 여전히 수요가 많은 구형 공정까지 다양한 팹을 지니고 있으며 오랜 세월 파운드리 사업에서 잔뼈가 굵은 업체이기 때문에 이 분야에 누구보다도 많은 노하우를 지니고 있습니다. 하지만 과거 파운드리에서 존재가 미미했던 삼성이 엔비디아 같은 오랜 단골을 뺏어갈 정도로 영향력이 커졌고 인텔도 본격적인 투자를 진행하면 어떤 결과가 나올지 모르는 상황이기 때문에 TSMC 역시 경쟁자들을 물리치기 위한 비장의 무기들을 개발하고 있습니다. 그중 하나가 2021년 VLSI 심포지엄에서 발표한 직접 수랭(Direct Water Cooling, DWC) 기술입니다. 열이 많이 나는 고성능 프로세서의 경우 워터 펌프와 라디에이터로 열을 식히는 수랭 방식이 드물지 않기 때문에 수랭 기술이 뭐가 특별하냐고 생각할 수 있지만, 직접 반도체를 식한다는 점이 차이점입니다. 직접 수랭 기술은 반도체 바로 위에 물이 흐르는 미세관을 만들어 반도체를 직접 식힌다는 의미입니다. 첨단 과학기술력의 결정체인 최신 미세 공정 반도체는 사실 매우 약한 존재입니다. 따라서 최신 프로세서들은 반도체를 보호하는 튼튼한 금속판인 히트 스프레더(Heat spreader)로 덮여 있습니다. 그 사이 공간은 열전도율이 높은 물질인 서멀 그리스(Thermal Grease)로 채워 넣습니다. 수랭이든 공랭이든 쿨러는 모두 히트 스프레더 위에 다시 서멀 그리스를 바른 후 장착합니다. 따라서 사실 수백W의 전력을 소모하는 CPU와 GPU는 상당한 많은 단계를 거쳐야 공기나 물과 접촉할 수 있는 것입니다. 당연히 냉각 효율은 떨어집니다. 직접 수랭 기술은 이 문제를 해결하기 위해 몇 년 전부터 선보인 기술입니다. 칩의 위에 아주 작은 미세관이 있는 실리콘 층을 하나 더 쌓아 열을 제거하는 것입니다. 최신 반도체는 아파트처럼 여러 층으로 올리는 경우가 드물지 않기 때문에 사실 한 층을 더 넣는 건 그렇게 큰 문제가 되지 않습니다. 문제는 작은 미세관에 누수 없이 많은 물을 흘려보내 프로세서를 안정적으로 냉각시키는 것입니다. 조금이라도 누수가 발생하면 많은 전류가 흐르는 반도체가 바로 손상되면서 고가의 시스템이 완전히 망가집니다. 이런 문제 때문에 직접 수랭 기술은 이론적으로는 훌륭하지만, 상용화는 어려운 기술로 여겨졌습니다.이런 문제점에도 불구하고 TSMC가 직접 수랭 기술에 도전하는 데는 그럴 만한 이유가 있습니다. 최신 CPU와 GPU의 트랜지스터 집적도는 이미 수백억 개를 돌파했지만, 더 고성능의 프로세서를 만들기 위해서는 더 많은 트랜지스터가 필요합니다. 그런데 더 많은 트랜지스터는 더 많은 발열을 의미합니다. 과거에는 공정 미세화로 이 문제를 극복했지만, 이제는 점점 공정 미세화가 어려워지고 있습니다. 그런데 직접 수랭 방식을 적용하면 500㎟ 이상 크기의 대형 칩에서 200W가 아니라 2000W의 발열도 감당할 수 있다는 게 TSMC의 설명입니다. 이런 일이 실제로 가능하다면 대형 CPU나 GPU도 메모리처럼 여러 층으로 쌓아 집적 밀도를 높일 수 있을 것입니다. 평면으로 더 작게 못 만든다면 아파트처럼 여러 층으로 쌓는 것이 현실적인 대안입니다. TSMC는 여러 가지 반도체를 수직으로 올리는 3D 칩 적층 기술을 적극 도입하려 하지만, 메모리보다 훨씬 큰 발열 문제가 발목을 잡고 있습니다. 직접 수랭 기술은 발열 문제를 타개할 비장의 카드인 셈입니다. 물론 이번에 발표한 내용을 보면 당장 상용화할 수준은 아니고 프로토타입 제품을 만들어 가능성을 검증한 정도입니다. 서버에서 사용할 수 있을 정도로 신뢰성 높은 제품을 개발한다면 새로운 게임 체인저가 될 수 있겠지만 사실 쉬운 일은 아닐 것입니다. 과연 TSMC가 성공할 수 있을지 궁금합니다.

최근 인텔은 서버 프로세서 영역에서 거센 도전을 받고 있습니다. x86 서버 영역에서는 가격대 성능비가 우수한 에픽(EPYC) 프로세서를 앞세운 AMD의 공세에 점유율을 잃고 있고 비x86 서버 부분에서는 ARM 서버 프로세서가 무서운 속도로 성장하고 있습니다. 인텔이 오랜 세월 14nm 공정 프로세서만 생산하는 사이 이미 경쟁자들은 7nm 칩을 대량으로 출시해 절대 성능은 물론 전력 대 성능비도 더 우수해진 상황입니다. 인텔은 4세대 제온 스케일러블 프로세서인 사파이어 래피즈(Sapphire Rapids)를 통해 반전을 시도하고 있습니다. 사파이어 래피즈는 인텔의 차세대 10nm 공정인 10ESF(10nm Enhanced SuperFin) 공정과 최신 마이크로 아키텍처가 적용된 골든 코브(Golden Cove) 코어를 사용해 성능을 높였습니다. 여기에 DDR5를 사용해 메모리 대역폭과 용량을 높이고 PCIe 5.0을 도입해 GPU 등 다른 기기와의 연결 속도도 높였습니다. 하지만 이 정도는 사실 남들도 곧 도입 예정인 기술입니다. 그래서 인텔은 한 가지 더 비장의 무기를 준비했습니다. 바로 고대역폭 메모리(HBM)를 제온 프로세서에 탑재하는 것입니다. 고대역폭 메모리(High Bandwidth Memory, HBM) 기술은 삼성, SK 하이닉스, AMD가 협업해 개발한 고속, 고밀도 메모리로 DRAM을 아파트처럼 여러 층으로 쌓고 각 층을 통과하는 통로(TSV)를 이용해 데이터를 고속으로 전송하는 메모리 기술입니다. 2015년 AMD의 GPU에 최초로 탑재된 후 현재까지는 주로 고성능 GPU에만 탑재되어 왔습니다. 속도가 빠르고 크기도 작지만, 대신 가격이 비싸고 전력 소모도 많다는 점이 보급에 발목을 잡고 있습니다. HBM 보급이 더딘 것은 서버 분야도 마찬가지입니다. 언뜻 생각하기에 비싸더라도 높은 성능이 필요한 서버 분야에 적합할 것 같지만, 테라바이트(TB)급 메모리 장착도 가능한 서버용 DDR 메모리와 달리 HBM은 프로세서 옆에 붙이는 방식이라 장착할 수 있는 메모리 용량이 많지 않고 원하는 만큼 확장이나 교체도 불가능합니다. 작년에 양산을 시작한 SK 하이닉스의 HBM2E 메모리도 460GB/s 대역폭을 지녀 속도는 DDR4 메모리가 범접하기 어려운 수준이지만, 용량은 최대 16GB 정도입니다. HBM2E 메모리 네 개를 탑재하면 최대 64GB 용량에 1.82TB/s의 엄청난 속도를 구현할 수 있으나 GPU라면 몰라도 대부분 서버는 이보다 느리더라도 많은 메모리를 탑재하는 것이 작업에 더 유리합니다. 이런 점 때문에 인텔이 개발하는 HBM 탑재 제온 프로세서인 SPR-HBM(Sapphire Rapids Xeon Scalable with High-Bandwidth Memory)는 DDR5도 같이 사용할 수 있습니다. 덕분에 여러 가지 목적의 서버와 고성능 컴퓨터에 이를 적용할 수 있습니다. 일반적인 서버에는 HBM을 탑재하지 않은 제온 프로세서를 사용하고 고속 데이터 처리가 필요한 영역에는 HBM 탑재 제온 프로세서를 DDR5와 함께 이용하거나 아예 HBM 탑재 제온 프로세서만 사용하는 방법도 사용할 수 있습니다. 후자의 장점은 메모리가 CPU와 함께 들어가기 때문에 시스템 크기가 매우 작아진다는 것입니다.사실 사파이어 래피즈가 이런 독특한 형태를 하게 된 이유는 올해 말 등장할 인텔 최초의 엑사스케일 슈퍼컴퓨터인 오로라(Aurora)의 영향이 큰 것으로 보입니다. 오로라의 기본 유닛은 2개의 사파이어 래피즈 프로세서와 6개의 폰테 베키오 GPU를 탑재했습니다. 고성능 연산을 위해서는 대용량보다 빠른 메모리가 더 유리한 만큼 HBM 탑재 버전으로 봐도 무리가 없을 것입니다. 사파이어 래피즈의 초기 물량은 오로라에 우선 사용되고 이후 차례로 주요 고객사에 공급될 것으로 보입니다. 실제 서버 및 HPC 시장에 투입되는 시기는 내년 상반기가 될 것입니다. HBM 탑재 사파이어 래피즈는 비쌀 수밖에 없습니다. 비싼 몸값을 성능으로 입증하는지가 관건이 될 것입니다. 여담이지만, 메모리 기술이라면 경쟁자인 AMD 역시 비장의 카드가 있습니다. 최근 AMD의 리사 수 CEO는 L3 캐쉬 메모리를 CPU 칩렛 위에 쌓는 신기술인 3D V-Cache를 공개했습니다. 같이 공개한 벤치 마크에서는 기존 CPU에 3D V-Cache를 접목하기만 해도 게임 성능이 대폭 향상되는 것을 보여줬습니다. 그런데 사실 대용량 캐쉬는 게임보다 서버에서 더 큰 힘을 발휘합니다. 구체적인 도입 일정은 밝히지 않았지만, 차세대 에픽 프로세서에 이를 도입할 가능성이 높은 셈입니다. 새로운 캐쉬 기술로 무장한 AMD와 고대역폭 메모리를 탑재한 인텔 중 누가 옳은 선택을 했는지도 중요한 관전 포인트가 될 것입니다.

우리가 아침부터 저녁까지 접속하는 모든 인터넷 서비스와 웹 사이트는 서버를 통해 이뤄집니다. 서버에도 여러 가지 형태가 있지만, 현재 가장 일반적으로 사용되는 서버는 인텔의 x86 프로세서(제온 CPU)와 대용량의 메모리, 스토리지(SSD, HDD 등)를 탑재한 것입니다. 운영체제로는 각 회사에 최적화된 리눅스 기반 OS가 주로 사용됐습니다. 그런데 최근 서버 시장에는 큰 변화가 있었습니다. 본래 한 자릿수 점유율도 버거워 보였던 AMD가 서버 시장에서 급성장하면서 이미 두 자릿수 점유율을 확보해 인텔을 크게 위협하고 있습니다. 그런가 하면 본래 인텔의 주요 고객이었던 아마존은 AWS에 사용되는 클라우드 서비스 전용 ARM 서버칩인 그라비톤(Graviton) 시리즈를 개발했습니다. 아마존에 의하면 최신 그라비톤 2 프로세서의 성능은 인텔과 AMD의 최신 서버 CPU를 능가합니다. AMD의 급성장과 더불어 서버 시장의 큰 손들이 자체 프로세서를 개발하고 있다는 소식은 인텔에 큰 악재입니다. 그런데 최근 이 대열에 구글도 참여했습니다. 엄밀히 말해 CPU는 아니지만, CPU 의존도를 낮춰주는 비디오 코딩 유닛(video (trans)coding unit, VCU) 프로세서를 개발했기 때문입니다. 현재 유튜브에는 분당 500시간 이상의 영상이 업로드되고 있습니다. 그런데 이 영상들의 포맷은 모두 제각각입니다. 이를 다양한 서비스 해상도에 맞춰 압축 효율이 높은 동영상 포맷인 H.264, VP9, AV1으로 바꿔줘야 안정적인 동영상 서비스가 가능합니다. 지금까지 이 작업은 인텔 CPU와 그래픽 카드를 통해 이뤄졌습니다. 그런데 최신 CPU와 GPU의 성능으로도 현재 작업량을 해결하기 위해서는 막대한 자원이 필요합니다. 구글이 자체 주문 제작형 반도체인 아르고스 VCU (Argos VCU) 개발에 나서게 된 이유입니다. 아르고스 VCU 칩은 10개의 인코더 코어(Encoder core)와 몇 개의 디코더 코어(Decoder core), 자체 CPU와 메모리 컨트롤러, PCIe 유닛 등으로 이뤄져 있습니다. 구글이 공개한 반도체 다이 (die) 이미지를 보면 사실상 인코더 코어만 무식하게 밀어 넣은 프로세서라는 사실을 알 수 있습니다. 동영상 인코딩만이 이 프로세서의 유일한 목적인 셈입니다. 바로 이런 점 때문에 아르고스 VCU는 CPU나 GPU보다 인코딩 성능이 훨씬 우수할 수밖에 없습니다.CPU는 여러 가지 명령을 수행할 수 있지만, 대신 그래픽 처리 같은 특수 임무를 빠르게 수행하지 못합니다. 따라서 빠른 그래픽 연산 처리를 위해 GPU의 도움을 받습니다. 그러나 그래픽 처리에 특화된 GPU 역시 동영상 인코딩과 관련이 없는 3D 그래픽 처리 관련 로직이 너무 많아 인코딩에 효율적인 구조는 아닙니다. 아르고스 VCU가 왜 동영상 인코딩 성능에 뛰어난지 쉽게 유추할 수 있는 대목입니다. 물론 아르고스 VCU 자체로 컴퓨터를 구성할 순 없기 때문에 구글은 PCIe 인터페이스 기반 인코딩 가속 카드로 개발했습니다. 카드 하나에 2개의 아르고스 VCU가 있고 2소켓 서버에 최대 10개의 카드를 탑재할 수 있습니다. 따라서 서버 한 개에 최대 20개의 아르고스 VCU가 들어가는 것입니다. 구글에 의하면 아르고스 VCU 서버는 스카이레이크 CPU 기반 서버보다 H.264 인코딩 성능이 7배 뛰어나고 VP9 인코딩 성능은 33.3배나 뛰어납니다. 구글은 아르고스 VCU 같은 주문 제작형 반도체를 통해 수백만 개의 인텔 CPU를 대체할 수 있을 것으로 기대했습니다. 사실 이 정도 수요가 없다면 자체 프로세서를 개발하고 생산하는 비용을 회수하긴 힘들 것입니다. 구글은 이미 1세대 아르고스 VCU를 자체 데이터 센터에 보급했으며 2세대 아르고스 VCU 개발에 들어간 상태입니다. 물론 아무리 구글이라도 해도 모든 서비스를 자체 프로세서로 해결할 순 없으며 사실 유튜브 역시 인텔 CPU가 탑재된 막대한 수의 서버를 통해 운영되고 있습니다. 하지만 이렇게 자체 서비스 효율화와 에너지 절약을 위해 주문 제작형 프로세서를 제조하는 IT 기업이 늘어날수록 인텔의 입지도 좁아지는 것이 사실입니다. 다만 인텔도 반격의 카드는 있습니다. 우선 인텔의 제품군을 CPU에서 GPU나 다른 주문 설계 반도체로 확장하는 것입니다. 이는 현재 적극적으로 시도하고 있으며 이미 GPU에서는 하나씩 성과가 나오고 있습니다. 또 파운드리를 통해 아예 다른 회사의 프로세서를 제조하고 수익을 얻는 방법도 있습니다. 그런데 이 두 가지 모두 인텔의 근본적인 변화를 가져올 것입니다. 주요 고객인 구글, 애플, 마이크로소프트, 아마존 등 거대 IT 회사가 큰 변화를 시도하는 만큼 인텔 역시 그에 맞는 변화를 이룩해야 생존할 수 있습니다. 앞으로 자체 주문 프로세서 확산과 함께 서버 생태계가 어떻게 변할지 주목됩니다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

미국항공우주국(NASA, 이하 나사)는 지구와 인접한 두 행성 가운데 화성에만 5대의 로버를 보냈습니다. 반면 금성에는 한 대의 로버도 파견하지 않았습니다. 이유는 간단합니다. 화성은 지구보다 좀 추운 정도지만, 금성은 섭씨 464도의 초고온에 압력도 지구 표면보다 90배 이상 높은 고압 환경이기 때문입니다. 이런 고온 고압 환경에서 장시간 버틸 수 있는 로버는 현재까지 존재하지 않습니다. 지금까지 금성 표면에서 가장 오래 버틴 탐사선은 구소련 시절에 발사한 베네라 13(Venera 13) 호로 2시간 7분 정도 임무를 수행했습니다. 지금 기술로 탐사선을 보내도 이보다 약간 더 오래 버틸 수 있을 뿐입니다.  하지만 나사의 과학자들은 금성 표면에 로버, 비행선, 항공기 등 다양한 형태의 탐사선을 보내기 위해 많은 연구를 진행했습니다. 핵심은 초고온 환경에서 버틸 수 있는 동체, 모터, 동력원, 통신, 전자 시스템을 개발하는 것입니다. 모든 것이 다 어렵지만, 특히 어려운 부분은 컴퓨터를 포함한 각종 전자 시스템입니다. 현재 우리가 사용하는 실리콘 기반 반도체와 일반적인 전자 회로는 열에 매우 취약합니다. 전기 회로는 온도가 올라가면 부피가 팽창하고 저항도 증가하며 누설 전류가 증가해 제대로 기능을 못 할 뿐 아니라 심한 경우 회로가 물리적으로 손상되어 영구적으로 사용할 수 없게 됩니다. 수년 전 나사 글렌 연구소의 과학자들은 실리콘 기반 집적회로(IC)보다 훨씬 높은 온도에서 작동할 수 있는 실리콘 카바이드 (silicon carbide) 소재 집적 회로를 개발했습니다. 실리콘 카바이드 회로는 금성 표면의 온도에서도 장시간 작동이 가능합니다. 아칸소 대학과 스웨덴 왕립 공과대학의 연구팀은 여기서 한발 더 나아가 실리콘 카바이드 전자 회로 및 반도체 제조 기술을 개발하고 40종의 반도체와 회로를 테스트해 초고온 환경에서 안정적으로 작동할 수 있는 복잡한 전자 시스템을 개발했습니다.실리콘 기반 집적회로는 아무리 내열 설계를 잘해도 섭씨 250-300도가 넘으면 모든 회로가 작동하는 (on) 상태가 되어 사실 반도체로 작동이 불가능합니다. 물론 우리가 현재 사용하는 CPU나 GPU 모두 섭씨 100도만 넘어가도 상당히 불안정한 상태가 되기 때문에 강력한 쿨러를 사용해서 온도를 안정시켜야 합니다. 그러나 이런 일은 주변 온도가 섭씨 500도에 근접하는 금성 표면에서는 불가능합니다. 연구팀이 개발한 벌컨 II (Vulcan II) 프로세서는 섭씨 500도는 물론 그보다 높은 섭씨 800도의 고온에서도 작동이 가능합니다.  이런 내열 전자 회로가 실제 상용화된다면 금성 탐사 이외에 여러 분야에서 응용이 가능할 것으로 기대됩니다. 예를 들어 고온 반응용기나 보일러, 엔진 내부를 감시하는 센서나 화재 현장 같은 고온 환경에서 안심하고 사용할 수 있는 전자기기 개발이 가능해집니다. 우주 탐사 영역에서도 태양 표면에 더 근접할 수 있는 탐사선이나 수성 표면을 달릴 수 있는 로버 개발도 도전할 수 있습니다. 아직은 더 많은 연구가 필요하지만, 점점 발전하는 모습을 볼 때 이런 기대도 무리는 아닐 것입니다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

삼성전자와 LG전자, 애플이 제각기 PC 신제품을 경쟁적으로 내놓으며 치열한 맞대결을 예고했다. 삼성전자는 지난달 28일 사상 첫 노트북 언팩(공개행사)인 ‘삼성 갤럭시 언팩 2021’를 개최하고 ‘갤럭시북 프로’와 ‘갤럭시북 프로360’을 공개했다. 본래 삼성전자는 언팩 행사에서 스마트폰이나 스마트워치, 태블릿, 무선이어폰 등을 공개했는데 처음으로 노트북 신제품을 위한 언팩을 연 것이다. 코로나19로 인해 ‘비대면 수요’가 여전한 가운데 가파르게 성장중인 PC 시장을 놓치지 않겠다는 의지를 내비친 것이다. ‘갤럭시북 프로’ 13.3인치 모델은 역대 삼성 ‘갤럭시북’ 시리즈 중 가장 얇은 두께(11.2㎜)와 가장 가벼운 무게(868g)를 지녔다. 노트북 화면이 360도 돌아가는 ‘갤럭시북 프로 360’도 13.3인치 모델의 두께가 11.5㎜, 무게는 1.04㎏로 줄여 휴대성을 극대화했다. 그러면서도 두 제품은 주요 항공우주 제조사에서 비행기를 만들 때 사용하는 ‘알루미늄 5000‘과 ‘6000’ 시리즈가 적용돼 가벼우면서도 내구성을 한껏 끌어올렸다.두 제품 모두 손가락 터치(접촉)로 작동이 가능한 ‘아몰레드 디스플레이’가 갤럭시북 최초로 적용됐다. ‘갤럭시북 프로 360’에는 휴대용 필기구인 ‘S펜’이 함께 제공되는데 두께와 길이가 기존 대비 각각 2.5배, 1.4배 커졌다. 360도로 화면을 젖혀 태블릿처럼 형태를 만든 뒤 필기할 수 있다. ‘갤럭시북 프로 360’은 세부 옵션에 따라 181만~274만원, ‘갤럭시북 프로’는 130만~251만원에 나왔다. 국내에서는 14일 정식 출시되다.지난 1~2월에 신형 ‘LG그램’과 ‘LG그램 360’을 출시한 LG전자는 이번달에 ‘LG그램 15’를 신규 출시해 제품군을 강화한다. 기존에는 14, 16, 17인치형 제품이 있었는데 15인치대 제품을 추가하는 것이다. 기존 제품들이 16대10 화면비율이었는데 이번에는 16대9 화면비 디스플레이를 탑재한 것도 특징이라 할 수 있다. 최신 인텔 11세대 프로세서 ‘타이거레이크’를 적용해 기존 10세대 프로세서보다 데이터 처리 속도가 약 20% 빨라졌다.애플은 자체 개발한 중앙처리장치(CPU)인 ‘M1’ 칩셋을 탑재한 아이맥, 맥북프로, 맥북에어를 앞세워 시장 공략에 나섰다. 지난해 11월 이미 129만원부터 시작하는 맥북에어와 169만원부터 시작하는 맥북프로를 출시했다. 그동안 사용하던 인텔칩을 제쳐두고 PC에 처음으로 M1칩을 적용한 것인데 우려와 달리 PC 사용환경이 안정적이고 전작보다 성능도 크게 개선됐다는 호평을 받았다. 맥북에어는 가성비(가격대비 성능)가 좋다는 평가가 나왔고, 맥북프로는 큰 용량의 영상을 편집할 때도 별다른 버벅거림없이 업무를 처리할 수 있단 점에서 높은 점수를 받았다. 지난달 21일 출시한 아이맥 신제품에도 M1 칩셋이 적용됐다. M1 덕분에 전력 소모가 적으며 기존 제품 대비 소음도 현저히 감소했다. 두께는 11.5㎜에 불과해 날렵한 디자인을 지녔다. 색상은 7가지로 나왔다. 기존 21.5인치 아이맥 대비 CPU 성능이 최대 85% 빠르다. 7코어 GPU 모델은 169만원부터, 8코어 GPU 모델 가격은 194만원부터 판매된다. 아이맥은 미국에서 이달 중순쯤 출시되지만 한국 출시 시점은 아직 미정이다. 한재희 기자 jh@seoul.co.kr

초창기 인공지능 알고리즘은 별도의 연산 하드웨어 없이 CPU를 이용해 모든 연산을 처리했습니다. 그러나 CPU는 복잡한 명령어를 순차적으로 처리하는 데 유리한 구조로 단순한 신경망 밖에 구현할 수 없다는 한계가 있습니다.  따라서 인공지능 연구자들은 CPU의 한계를 극복하기 위해 대용량 그래픽 데이터의 병렬처리에 최적화된 GPU에 주목했습니다. GPU는 수백 개의 코어를 사용해서 한꺼번에 막대한 데이터를 연산하는데, 이는 CPU보다 인공지능 연산에 유리한 구조입니다. 인공지능 연구자들은 GPU 덕분에 과거에는 상상할 수 없었던 수준까지 인공지능 알고리즘의 성능을 끌어올렸습니다. 이제는 아예 최신 GPU도 인공지능 연산을 염두에 두고 개발될 정도로 인공지능 연산을 위한 GPU 수요가 커졌습니다.  그러나 GPU라고 해서 단점이 없는 완벽한 기계는 아닙니다. GPU 가장 큰 문제점은 혼자서 일을 할 수 없다는 것입니다. GPU는 기본적으로 컴퓨터의 그래픽 연산 프로세서이기 때문에 CPU, 메모리, 스토리지와 함께 작업해야 합니다. 따라서 CPU, 메모리와 끊임없이 데이터를 주고받아야 합니다. 데이터의 양이 커질수록 연산 능력이 아니라 데이터 병목현상 때문에 속도가 느려질 수밖에 없는 것입니다.  미국의 인공지능 관련 스타트업인 세레브라스 시스템스 (Cerebras Systems, 이하 세레브라스)는 이 문제를 극복할 수 있는 새로운 대안을 제시했습니다. 이들의 해결책은 300mm (12인치) 웨이퍼 하나를 통째로 하나의 통합 프로세서로 만들어 연산 코어와 메모리를 가득 채우고 가까운 거리에서 고속으로 연결하는 것입니다.  반도체는 웨이퍼라는 동그란 원판에서 한꺼번에 제작된 후 작게 조각내 CPU나 GPU 같은 개별 제품으로 판매됩니다. 컴퓨터에서 CPU와 GPU는 PCIe 같은 인터페이스로 연결되고 역시 CPU 밖에 위치한 메모리는 메모리 컨트롤러를 통해 제어됩니다. 대용량의 데이터를 주고받기 위해 서로 가까이 있어야 하지만, CPU, GPU, 메모리는 사실 서로 멀리 떨어진 셈입니다.  세레브라스의 웨이퍼 스케일 엔진 (Wafer Scale Engine, WSE)은 웨이퍼를 여러 개로 쪼갠 후 별도의 제품으로 만들어 서로 복잡한 과정으로 데이터를 주고받는 대신 작은 연산 코어와 메모리를 그냥 하나의 웨이퍼에 두고 데이터를 한꺼번에 처리하는 새로운 접근법을 택했습니다.  세레브라스의 1세대 웨이퍼 스케일 엔진은 TSMC의 16nm 공정으로 제조되었으며 거의 40만 개의 코어와 18GB의 온 보드 SDRAM을 장착해 고속 AI 연산에 최적화되어 있습니다. 하지만 현재 최신 미세 공정을 생각하면 16nm 공정 프로세서는 시대에 다소 뒤처진 감이 있습니다. 따라서 세레브라스는 최근 TSMC의 7nm 공정을 이용한 2세대 웨이퍼 스케일 엔진을 공개했습니다. 무려 85만 개의 AI 연산 코어와 40GB의 온보드 SDRAM을 탑재했으며 트랜지스터 집적도는 1세대의 1.2조 개에 두 배가 넘는 2.6조 개에 달합니다. 이론적 성능 역시 1세대의 두 배 이상입니다.   신생 스타트업이 기술적 난이도가 상당한 프로세서 개발에 성공한 이유는 인공지능 관련 스타트업에 유리한 미국 내 환경과 정부의 적극적인 지원이 있었기 때문입니다. 1세대 웨이퍼 스케일 엔진은 로렌스 리버모어 국립 연구소 (LLNL) 같은 국책 연구소의 슈퍼컴퓨터에 통합되었고 올해 3분기부터 출하될 2세대 웨이퍼 스케일 엔진은 아르곤 국립 연구소, 로렌스 리버모어 국립 연구소 같은 미국 내 연구소는 우선 도입될 예정입니다. 신개념 인공지능 기술을 국책 연구소에서 선도적으로 도입해서 성능을 검증하고 판로를 열어준 것입니다.  중국 등 다른 나라의 거센 추격을 받고 있긴 하지만, 아직 고성능 인공지능 프로세서 분야에서는 미국이 앞서 나가고 있습니다. 엔비디아, 인텔, AMD 등 미국 반도체 회사들이 이 분야에서 가장 선두를 달리고 있고 구글, 아마존, 마이크로소프트, 페이스북 같은 거대 IT 회사들이 탄탄한 수요를 뒷받침하고 있습니다. 그리고 세레브라스 같은 신생 스타트업도 혁신적인 아이디어만 있으면 민간과 정부에서 자금을 지원받아 새로운 인공지능 프로세서를 개발할 수 있는 길이 열려 있습니다. 세레브라스의 성공 여부와 상관없이 이 분야에서 한동안 미국이 앞서 나갈 것으로 보는 이유입니다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

애플이 20일(현지시간) 일체형 데스크톱 ‘아이맥’과 태블릿 PC ‘아이패드 프로’, 무선 위치추적 장치 ‘에어태그’ 등 신제품을 공개했다. 애플은 이날 미 캘리포니아주 쿠퍼티노 본사 애플파크 스티브잡스 극장에서 ‘스프링 로디드’(Spring loaded)라는 이름의 온라인 행사를 열고 두께를 11.5㎜로 얇게 만든 화면 일체형 데스크톱 ‘아이맥’(iMac)을 새로 내놨다. 무게도 4.48㎏에 불과해 전작 아이맥 21.5형(2019)보다 1㎏나 감소하며 부피가 50% 가량 줄어든 것이다. 독자 설계한 반도체 칩 ‘M1’을 탑재하면서 두께를 대폭 줄였다는 게 회사 측의 설명이다. 각종 칩이 부착되는 로직보드와 열을 식히는 냉각시스템이 PC에서 가장 큰 부피를 차지한다. 이에 따라 애플은 중앙처리장치(CPU)와 그래픽처리장치(GPU), 뉴럴엔진, D램 등을 통합하고 전력 효율을 높여 발열을 줄인 M1 칩 덕분에 로직보드를 작게 만들고 냉각시스템은 2개의 작은 팬으로 축소해 전체 PC 두께를 1cm대로 줄였다는 것이다. 존 터너스 애플 하드웨어 엔지니어링 수석부사장은 새 아이맥을 “M1을 기반으로 해서 밑바탕부터 새롭게 만들었다”고 강조했다. 키보드에는 사용자가 지문으로 컴퓨터를 잠금해제할 수 있는 터치ID 버튼을 추가했다. 터치ID는 맥북처럼 키보드의 오른쪽 상단에 있다. 색상도 피치와 민트, 라벤더 등 7가지 색상 버전을 출시했다. 다만 4가지 색상은 가격대가 1299달러(약 145만원), 나머지 3개 색상은 1499달러부터 시작한다. 출시는 5월 하반기다. 5세대 이동통신(5G)을 지원하는 아이패드 프로 신형도 공개했다. 더 많은 외부 모니터와 연결할 수 있도록 선더볼트 포트와 미니 LED 디스플레이를 갖춘 것이 특징이다. 아이패드 프로 신형 라인업 중에서도 M1를 탑재한 버전을 출시해 개선된 그래픽과 향상된 증강현실(AR) 기능을 담았다. 가격대는 799달러부터 시작하며 30일부터 판매를 시작한다. 사물이나 반려동물 등을 추적할 수 있는 분실방지 장치 겸 위치추적기 ‘에어태그’(AirTag)도 주목된다. 자체 개발한 U1 칩이 내장된 작고 납작한 원형 모양의 에어태그는 열쇠나 가방 등에 달아놓으면 어디에 뒀는지 기억나지 않을 때 아이폰을 이용해서 위치를 추적할 수 있다. 음성비서 시리(Siri)로도 작동이 가능하다. 방수 및 방진 기능이 있으며 소리를 재생하는 내장 스피커가 탑재됐다. 애플워치처럼 장치에 무료로 이름 등의 각인을 새길 수 있다. 에어태그는 30일부터 출시된다. 가격은 개당 29달러. 4개를 한꺼번에 살 경우 99달러다. 이밖에 애플은 시리 리모컨이 제공되는 4K 애플TV 신형, 가족끼리 공유가 가능해진 신용카드 ‘애플카드’를 선보였다. 아이폰12와 아이폰12미니의 보라색 버전도 공개됐다. 보라색 아이폰은 30일 출시된다. 김규환 선임기자 khkim@seoul.co.kr

전 세계적으로 인터넷 서비스에 대한 수요가 폭증하면서 IT 기업들은 막대한 데이터를 실시간으로 처리할 수 있는 데이터 센터 구축에 열을 올리고 있습니다. 하지만 이 과정에서 뜨거워진 서버를 식히는 일이 새로운 과제로 떠오르고 있습니다. 최첨단 기술이 집약된 CPU, GPU, 메모리, SSD, HDD 등 각종 서버 부품들은 많은 전력을 소모하고 이를 열에너지의 형태로 배출하기 때문입니다. 수많은 서버가 밀집한 대형 데이터 센터는 필연적으로 엄청난 열기를 내뿜게 되어 있습니다. 하지만 반도체를 포함해서 대부분의 전자 제품은 높은 열에 취약합니다. 결국 정상적인 작동을 보장하기 위해서는 열을 빠르게 식혀줘야 합니다. 서버를 가동할 때는 물론이고 서버를 냉각하는 과정에서도 막대한 양의 전력이 소모됩니다. 데이터 센터에 들어가는 전력은 운용하는 기업 입장에서는 모두 비용입니다. 그리고 아직 전기 생산의 상당 부분이 화석 연료에 의존하고 있기 때문에 환경에도 좋지 않습니다. 하지만 그렇다고 서버에 들어가는 전력을 줄일 순 없습니다. 결국 냉각에 들어가는 에너지를 줄여야 한다는 결론이 나옵니다. 이를 위해 IT 기업들은 여러 가지 신기술을 개발하고 있습니다. 그 중 하나로 마이크로소프트는 차가운 바다에 서버를 담그는 프로젝트 나틱 (Natick)을 진행하고 있습니다. 강철 실린더 내부에 서버를 탑재한 후 바다에 넣으면 차가운 물에 의해 서버를 쉽게 식힐 수 있다는 아이디어입니다. 그러나 높은 수압과 부식을 견딜 수 있는 특수 컨테이너를 제작해야 하는 데다 수리가 까다롭다는 문제점이 있습니다. 바닷속에 서버를 넣는 것 자체는 기술적으로 가능하겠지만, 과연 비용을 절감도 가능할지는 의문입니다. 그런데 마이크로소프트는 여기서 한술 더 떠서 아예 끓는 액체에 서버를 담그는 프로젝트를 진행하고 있습니다. 서버를 끓는 점이 섭씨 50도인 특수 용액에 담가 그 온도 이상으로 오르지 않게 냉각하는 것입니다. 액체는 기체보다 열을 전달하는 능력이 우수하고 CPU나 GPU처럼 특정 부품이 아니라 서버 전체를 골고루 냉각할 수 있다는 점에서 일반적인 공랭식 냉각 시스템보다 더 우수한 효과를 기대할 수 있습니다. (사진) 이 방법은 상당히 혁신적이고 새로운 기술처럼 보이지만, 사실은 생각보다 오래전부터 사용된 기술입니다. 전자제품을 절연성 액체에 넣어 냉각시키는 기술을 침지 냉각 (immersion cooling) 혹은 액침 냉각 (liquid immersion cooling)이라고 부르는데, 이미 고성능 컴퓨터 냉각에 오래전부터 사용되고 있었습니다. 다만 일반적인 냉각 시스템에 비해 관리가 쉽지 않고 가격이 비싸 널리 상용화되지 않았을 뿐입니다. 그런데 최근 데이터 센터에서 열관리가 새로운 과제로 떠오르자 액침 냉각 기술이 다시 주목받고 있습니다. 이미 3M은 불소 소재를 이용한 절연성 냉각액인 노벡 엔지니어드 플루이드를 출시한 바 있습니다. 이 제품은 기가바이트나 후지쯔에서 개발한 액침 냉각 서버에 일부 사용됐지만, 아직 대규모 클라우드 서비스 기업에서 사용된 적은 없었습니다.마이크로소프트가 공개한 테스트 서버 역시 3M 제품을 사용합니다. 만약 마이크로소프트가 본격 도입된다면 주요 클라우드 서비스 기업 가운데 첫 번째로 액침 냉각 서버를 사용한 사례가 될 것입니다. 좀 더 기술적으로 깊이 들어가면 마이크로소프트의 액침 냉각 서버는 2상 액침 냉각 (two-phase liquid immersion cooling) 방식을 사용합니다. 서버가 작동하면 주요 부품의 온도가 섭씨 50도는 쉽게 넘기기 때문에 냉각액은 바로 펄펄 끓으면서 기체가 됩니다. 기화된 냉각액은 밀폐된 서버 상부의 냉각 코일에서 다시 액체로 변해 아래로 떨어지게 됩니다. 서버 안에서 기화와 응결의 두 과정(2상)을 거치는 것입니다. 이 방식을 통해 에너지를 5-15% 정도 절감하고 서버를 더 효과적으로 냉각해 안정적인 작동을 보장하는 것입니다. 참고로 3M 냉각액은 전자 제품에 손상을 주지 않으며 서버 역시 액체에 넣는 것을 고려해 제작되었기 때문에 장기간 작동을 보장합니다. 다만 이 방법은 기존의 냉각 방식보다 가격이 비싸고 상대적으로 관리가 까다롭습니다. 따라서 추가 비용보다 절감할 수 있는 에너지 비용이 많다는 점과 장애 없는 안정적인 서버 유지가 가능하다는 점을 입증해야 합니다. 이 과정은 몇 년 정도 걸릴 것입니다. 계속해서 서버를 액체 속에 담그는 마이크로소프트의 시도가 어떤 결실을 맺게 될지 궁금합니다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

삼성전자가 대만 TSMC가 수요에 대응하지 못하는 빈틈을 노려 반도체 위탁생산(파운드리) 부문에서 대형 고객사를 잇따라 유치하고 있다. 2030년 시스템 반도체 1위 달성을 노리는 삼성전자로서는 ‘큰손’들과의 관계를 돈독히 해 나가며 TSMC와의 격차를 좁힐 기회를 잡은 모양새다. 18일 업계에 따르면 삼성전자는 최근 미국의 반도체 기업 ‘퀄컴’과 ‘인텔’로부터 파운드리 일감을 수주했다. 퀄컴으로부터는 5세대(5G) 이동통신 모뎀칩인 ‘스냅드래곤 X65’의 위탁생산을 맡게 될 것으로 보인다. 이미 삼성전자는 퀄컴의 스마트폰용 애플리케이션 프로세서(AP)인 ‘스냅드래곤 888’의 위탁생산을 따냈는데 또다시 선택을 받은 것이다. 인텔로부터는 PC에서 입출력 장치를 제어하고 전원을 관리하는 역할을 하는 사우스브리지 물량을 따냈다. 미국의 ‘엔비디아’도 지난해 9월 첫선을 보인 차세대 그래픽카드(GPU)인 ‘지포스 RTX 30’시리즈를 삼성전자에 맡긴 바 있다. 또한 미국 반도체 설계업체인 AMD도 삼성전자에 생산을 맡길 수 있다는 이야기도 업계에서 나오고 있다. 삼성전자가 잇따라 계약을 따낸 것은 파운드리 업계의 강자인 TSMC가 수요에 제대로 대응하지 못한 것에 대한 반사이익 효과가 컸다. TSMC는 지난해 파운드리 글로벌 점유율의 절반을 넘게 차지할 정도로 압도적인 업체지만 5G 통신, 클라우드, 스마트기기 등 빠르게 성장하고 있는 정보통신기술(ICT) 업체들의 반도체 수요를 홀로 감당하기에는 버거운 모습을 보이고 있다. 특히 삼성전자와 스마트폰, 태블릿, 스마트워치 등 모바일 기기에서 치열한 경쟁을 펼치고 있는 애플은 TSMC에 주로 물량을 맡겨 5나노 생산 공정의 약 50%를 차지하고 있는 것으로 알려졌다. 애플의 ‘아이폰’에 들어가는 5G 모뎀칩을 만드는 퀄컴이 맡기는 물량까지 합치면 애플과 퀄컴은 TSMC 5나노 공정의 약 80%를 차지하고 있다. TSMC가 물량을 감당하지 못하자 5나노 공정이 가능한 또 다른 업체인 삼성전자로 주요 고객사들의 주문이 몰려들고 있는 것이다. 업계에서는 이같이 ‘큰손’들과 돈독한 관계를 쌓아 나가는 것이 파운드리 후발주자인 삼성전자가 TSMC와의 격차를 줄일 수 있는 기회가 될 것이라 보고 있다. 시장조사업체 트렌드포스에 따르면 TSMC는 지난해 반도체 위탁생산 시장에서 54%의 점유율을 차지했고, 삼성전자는 17%로 3배가 넘는 격차를 보였지만 앞으로가 진정한 승부처가 될 전망이다. 그동안은 노하우가 많은 TSMC에 물량이 몰렸지만 새로 관계를 맺은 삼성전자가 안정적으로 제품을 공급한다면 굳이 TSMC를 고집할 필요가 없다. 특히 AMD는 기존 강자인 인텔과 치열한 경쟁을 벌이고 있는 와중에 TSMC가 배정하는 물량 우선순위에 밀려 중앙처리장치(CPU)나 GPU의 공급을 제때 못 받고 있기에 삼성전자를 선택지로 고민할 수밖에 없는 상황이다. 하지만 지난 16일부터 삼성전자 미국 오스틴 공장이 한파로 인한 전력 부족 문제로 생산을 멈춘 것은 악재로 꼽힌다. 오스틴 공장에서는 초미세 공정은 아니지만 14나노급의 시스템 반도체를 만들고 있는데 생산에 타격을 피할 수 없을 것으로 보인다. 이곳은 삼성전자 반도체 사업부 매출 중 5.5%가량을 차지하고 있는 것으로 알려졌다. 또한 TSMC보다 파운드리 부문의 신규 투자액이 다소 적고, 3~5나노 초미세공정 개발·고도화에 속도를 내고 있지만 양품을 만들어 내는 비율이 경쟁사보다 낮은 것 또한 앞으로 극복해야 할 점으로 꼽힌다. 한재희 기자 jh@seoul.co.kr

삼성전자가 대만 TSMC가 수요에 대응하지 못하는 빈틈을 노려 반도체 위탁생산(파운드리) 부문에서 대형 고객사를 잇따라 유치하고 있다. 2030년 시스템 반도체 1위 달성을 노리는 삼성전자로서는 ‘큰손’들과의 관계를 돈독히 해 나가며 TSMC와의 격차를 좁힐 기회를 잡은 모양새다. 18일 업계에 따르면 삼성전자는 최근 미국의 반도체 기업 ‘퀄컴’과 ‘인텔’로부터 파운드리 일감을 수주했다. 퀄컴으로부터는 5세대(5G) 이동통신 모뎀칩인 ‘스냅드래곤 X65’의 위탁생산을 맡게 될 것으로 보인다. 이미 삼성전자는 퀄컴의 스마트폰용 애플리케이션 프로세서(AP)인 ‘스냅드래곤 888’의 위탁생산을 따냈는데 또다시 선택을 받은 것이다. 인텔로부터는 PC에서 입출력 장치를 제어하고 전원을 관리하는 역할을 하는 사우스브리지 물량을 따냈다. 미국의 ‘엔비디아’도 지난해 9월 첫선을 보인 차세대 그래픽카드(GPU)인 ‘지포스 RTX 30’시리즈를 삼성전자에 맡긴 바 있다. 또한 미국 반도체 설계업체인 AMD도 삼성전자에 생산을 맡길 수 있다는 이야기도 업계에서 나오고 있다.삼성전자가 잇따라 계약을 따낸 것은 파운드리 업계의 강자인 TSMC가 수요에 제대로 대응하지 못한 것에 대한 반사이익 효과가 컸다. TSMC는 지난해 파운드리 글로벌 점유율의 절반을 넘게 차지할 정도로 압도적인 업체지만 5G 통신, 클라우드, 스마트기기 등 빠르게 성장하고 있는 정보통신기술(ICT) 업체들의 반도체 수요를 홀로 감당하기에는 버거운 모습을 보이고 있다. 특히 삼성전자와 스마트폰, 태블릿, 스마트워치 등 모바일 기기에서 치열한 경쟁을 펼치고 있는 애플은 TSMC에 주로 물량을 맡겨 5나노 생산 공정의 약 50%를 차지하고 있는 것으로 알려졌다. 애플의 ‘아이폰’에 들어가는 5G 모뎀칩을 만드는 퀄컴이 맡기는 물량까지 합치면 애플과 퀄컴은 TSMC 5나노 공정의 약 80%를 차지하고 있다. TSMC가 물량을 감당하지 못하자 5나노 공정이 가능한 또 다른 업체인 삼성전자로 주요 고객사들의 주문이 몰려들고 있는 것이다. 업계에서는 이같이 ‘큰손’들과 돈독한 관계를 쌓아 나가는 것이 파운드리 후발주자인 삼성전자가 TSMC와의 격차를 줄일 수 있는 기회가 될 것이라 보고 있다. 시장조사업체 트렌드포스에 따르면 TSMC는 지난해 반도체 위탁생산 시장에서 54%의 점유율을 차지했고, 삼성전자는 17%로 3배가 넘는 격차를 보였지만 앞으로가 진정한 승부처가 될 전망이다. 그동안은 노하우가 많은 TSMC에 물량이 몰렸지만 새로 관계를 맺은 삼성전자가 안정적으로 제품을 공급한다면 굳이 TSMC를 고집할 필요가 없다. 특히 AMD는 기존 강자인 인텔과 치열한 경쟁을 벌이고 있는 와중에 TSMC가 배정하는 물량 우선순위에 밀려 중앙처리장치(CPU)나 GPU의 공급을 제때 못 받고 있기에 삼성전자를 선택지로 고민할 수밖에 없는 상황이다.하지만 지난 16일부터 삼성전자 미국 오스틴 공장이 한파로 인한 전력 부족 문제로 생산을 멈춘 것은 악재로 꼽힌다. 오스틴 공장에서는 초미세 공정은 아니지만 14나노급의 시스템 반도체를 만들고 있는데 생산에 타격을 피할 수 없을 것으로 보인다. 이곳은 삼성전자 반도체 사업부 매출 중 5.5%가량을 차지하고 있는 것으로 알려졌다. 또한 TSMC보다 파운드리 부문의 신규 투자액이 다소 적고, 3~5나노 초미세공정 개발·고도화에 속도를 내고 있지만 양품을 만들어 내는 비율이 경쟁사보다 낮은 것 또한 앞으로 극복해야 할 점으로 꼽힌다. 한재희 기자 jh@seoul.co.kr

최근 ‘GPT3’라는 인공지능(AI)이 화두다. 테슬라 창업자 일론 머스크 등이 참여해 설립한 인공지능 연구기관인 ‘오픈AI’가 개발한 대규모 언어모델로 마이크로소프트 슈퍼컴퓨터 수준의 최고 컴퓨팅 기술로 학습했다. CPU 28만 5000개, GPU 1만개, 400기가비트(Gb) 네트워크로 시스템 규모부터 압도적이다. 샘플 2~3개만 주면 사용자가 원하는 형태로 변환해 준다. 지난해 대화, 질의응답, 번역, 프로그램 작성 등에 사용되더니 최근에는 이미지를 그리는 변환까지도 가능해졌다고 한다. AI 발전을 실감케 하는 대목이다. 범용 AI 개발을 목표로 해 온 연구진에게도 이슈다. GPT3가 적은 샘플로 좋은 결과를 얻은 것은 사실이지만 범용언어 인공지능으로는 부족한 점이 많다. 추가 학습이 없어 지속적으로 샘플을 공급해야 하고, 모델 구조 한계로 의미 비교평가에 약하며, 사고추론 과정이 규명되지 않는다. AI 원천기술이라 할 수 있는 음성언어 정보를 연구한 지 올해로 30여년이 됐다. 그동안 콜센터, 챗봇, 교육용 영어학습, 통·번역, 특허문서 번역, 국회도서관 서비스 등에 사용됐다. 한국어에 특화된 발화음성, 말뭉치 데이터베이스, 언어연구 등을 지속적으로 같이했기에 가능한 일이었다. GPT3를 무조건 따라하기보다는 한국어에 특화된 범용언어 인공지능 확보 전략이 필요하다. ‘한국어에 적합한 범용언어 인공지능’ 확보를 위해 범국가적 협력이 필요한 때이다. 민옥기 한국전자통신연구원 지능정보연구본부장

최근 ‘GPT3’라는 인공지능(AI)이 화두다. 테슬라 창업자 일론 머스크 등이 참여해 설립한 인공지능 연구기관인 ‘오픈AI’가 개발한 대규모 언어모델로 마이크로소프트 슈퍼컴퓨터 수준의 최고 컴퓨팅 기술로 학습했다. CPU 28만 5000개, GPU 1만개, 400기가비트(Gb) 네트워크로 시스템 규모부터 압도적이다. 샘플 2~3개만 주면 사용자가 원하는 형태로 변환해 준다. 지난해 대화, 질의응답, 번역, 프로그램 작성 등에 사용되더니 최근에는 이미지를 그리는 변환까지도 가능해졌다고 한다. AI 발전을 실감케 하는 대목이다. 범용 AI 개발을 목표로 해 온 연구진에게도 이슈다. GPT3가 적은 샘플로 좋은 결과를 얻은 것은 사실이지만 범용언어 인공지능으로는 부족한 점이 많다. 추가 학습이 없어 지속적으로 샘플을 공급해야 하고, 모델 구조 한계로 의미 비교평가에 약하며, 사고추론 과정이 규명되지 않는다. AI 원천기술이라 할 수 있는 음성언어 정보를 연구한 지 올해로 30여년이 됐다. 그동안 콜센터, 챗봇, 교육용 영어학습, 통·번역, 특허문서 번역, 국회도서관 서비스 등에 사용됐다. 한국어에 특화된 발화음성, 말뭉치 데이터베이스, 언어연구 등을 지속적으로 같이했기에 가능한 일이었다. GPT3를 무조건 따라하기보다는 한국어에 특화된 범용언어 인공지능 확보 전략이 필요하다. ‘한국어에 적합한 범용언어 인공지능’ 확보를 위해 범국가적 협력이 필요한 때이다. 민옥기 한국전자통신연구원 지능정보연구본부장

애플의 노트북 신제품인 ‘M1 맥북프로 13인치’ 모델은 인텔에 있어 씁쓸함을 안겨 준 제품이다. 2005년부터 15년간 협력 관계를 유지하면서 인텔의 중앙처리장치(CPU)를 사용해 온 애플이 지난해 11월 ‘결별 선언’을 하고 곧장 자체 개발 칩세트 M1을 심은 것이 맥북프로 13인치다. 인텔 입장에선 ‘얼마나 잘 만들었나 한번 보자’는 마음도 있었겠지만 애플은 M1 맥북프로를 통해 결별 선언이 ‘이유 있는 자신감’에서 비롯된 것임을 드러냈다. 일주일가량 사용해 본 M1 맥북프로는 빠르면서 배터리 효율도 뛰어난 제품이란 인상을 받았다. 그럴 수 있었던 것은 애플이 설계한 칩세트인 M1의 성능이 좋은 데다가 맥북프로에 최적화돼 있는 덕분이다. M1은 PC의 두뇌라고 할 수 있는 CPU뿐 아니라 그래픽처리장치(GPU), 메모리 등이 한곳에 모여 있어 전작에 비해 처리 효율성이 크게 향상됐다. 맥북프로의 프로그램과 인터넷창을 한꺼번에 30여개 열어 봤는데도 딱히 구동이 느려지는 것을 느낄 수 없었다. 기존 제품보다 배터리 수명이 2배 늘어났다는 설명답게 일반적인 작업은 충전 없이 10시간을 훌쩍 넘겨도 문제가 없었다. 사용자들이 가장 걱정하던 프로그램 호환성 문제도 나름의 해결책을 내놨다. 인텔의 CPU와 애플의 M1은 각자 명령을 해석하는 방식이 달라서 일종의 번역이 필요하다. 그렇기에 인텔 CPU를 위해 만들어진 프로그램을 M1 맥북프로에서 사용하려면 ‘로제타2’라는 애플리케이션(앱)으로 번역을 거쳐야 했다. 대다수의 프로그램들은 문제 없이 실행이 되는 편이었는데 일부는 실행 도중 오류가 났다. 지난해 12월 공인인증서 제도가 폐지된 것도 맥북 사용자에겐 반가운 소식이다. 그동안 맥북에서 사용하기 쉽지 않았던 공인인증서 대신에 카카오톡, 패스(PASS) 등 민간인증서를 활용하니 국세청 ‘홈택스’를 통한 연말정산도 큰 문제 없이 마무리 지을 수 있었다. M1 맥북프로는 애플의 스마트폰이나 태블릿PC 제품과도 호환성이 좋았다. 애플의 스마트폰 신제품인 ‘아이폰12 프로’로 사진을 찍은 뒤 곧바로 맥북프로에서 확인이 가능했다. 아이폰이나 아이패드용 앱도 맥북용 앱장터에서 그대로 내려받을 수 있었다. 기존에 유료로 구매했던 앱들을 계속 사용할 수 있다는 것은 장점이다. 하지만 일부 개발사는 맥북에서는 앱 사용이 불가능하게 막아 놓거나, 아예 앱장터에 안 올려 놓기도 해서 아이폰을 사용할 때와 완전히 같은 사용환경은 아니었다. 무게는 1.4㎏으로 아주 무겁지는 않지만 다른 노트북과 비교한다면 휴대성이 좋지는 않았다. 본체 왼쪽에 USB-C 포트가 두 개 있기는 한데 국내에서 많이 쓰는 USB-A를 사용하려면 USB 허브를 별도로 사야 한다는 점도 아쉬웠다. 글 사진 한재희 기자 jh@seoul.co.kr

애플의 노트북 신제품인 ‘M1 맥북프로 13인치‘ 모델은 인텔에 있어 씁쓸함을 안겨 준 제품이다. 2005년부터 15년간 협력 관계를 유지하면서 인텔의 중앙처리장치(CPU)를 사용해 온 애플이 지난해 11월 ‘결별 선언’을 하고 곧장 자체 개발 칩세트 M1을 심은 것이 맥북프로 13인치다. 인텔 입장에선 ‘얼마나 잘 만들었나 한번 보자’는 마음도 있었겠지만 애플은 M1 맥북프로를 통해 결별 선언이 ‘이유 있는 자신감’에서 비롯된 것임을 드러냈다. 일주일가량 사용해 본 M1 맥북프로는 빠르면서 배터리 효율도 뛰어난 제품이란 인상을 받았다. 그럴 수 있었던 것은 애플이 설계한 칩세트인 M1의 성능이 좋은 데다가 맥북프로에 최적화돼 있는 덕분이다. M1은 PC의 두뇌라고 할 수 있는 CPU뿐 아니라 그래픽처리장치(GPU), 메모리 등이 한곳에 모여 있어 전작에 비해 처리 효율성이 크게 향상됐다. 맥북프로의 프로그램과 인터넷창을 한꺼번에 30여개 열어 봤는데도 딱히 구동이 느려지는 것을 느낄 수 없었다. 고해상도 동영상 편집 작업 중에도 끊김과 발열이 거의 느껴지지 않았다. 노트북을 덮었다가 다시 펼 때 거의 지연 없이 곧바로 화면이 등장했다. 기존 제품보다 배터리 수명이 2배 늘어났다는 설명답게 일반적인 작업은 충전 없이 10시간을 훌쩍 넘겨도 문제가 없었다.사용자들이 가장 걱정하던 프로그램 호환성 문제도 나름의 해결책을 내놨다. 인텔의 CPU와 애플의 M1은 각자 명령을 해석하는 방식이 달라서 일종의 번역이 필요하다. 그렇기에 인텔 CPU를 위해 만들어진 프로그램을 M1 맥북프로에서 사용하려면 ‘로제타2’라는 애플리케이션(앱)으로 번역을 거쳐야 했다. 대다수의 프로그램들은 문제 없이 실행이 되는 편이었는데 일부는 실행 도중 오류가 났다. 지난해 12월 공인인증서 제도가 폐지된 것도 맥북 사용자에겐 반가운 소식이다. 그동안 맥북에서 사용하기 쉽지 않았던 공인인증서 대신에 카카오톡, 패스(PASS) 등 민간인증서를 활용하니 국세청 ‘홈택스’를 통한 연말정산도 큰 문제 없이 마무리 지을 수 있었다.M1 맥북프로는 애플의 스마트폰이나 태블릿PC 제품과도 호환성이 좋았다. 애플의 스마트폰 신제품인 ‘아이폰12 프로’로 사진을 찍은 뒤 곧바로 맥북프로에서 확인이 가능했다. 아이폰이나 아이패드용 앱도 맥북용 앱장터에서 그대로 내려받을 수 있었다. 기존에 유료로 구매했던 앱들을 계속 사용할 수 있다는 것은 장점이다. 하지만 일부 개발사는 맥북에서는 앱 사용이 불가능하게 막아 놓거나, 아예 앱장터에 안 올려 놓기도 해서 아이폰을 사용할 때와 완전히 같은 사용환경은 아니었다. 무게는 1.4㎏으로 아주 무겁지는 않지만 다른 노트북과 비교한다면 휴대성이 좋지는 않았다. 본체 왼쪽에 USB-C 포트가 두 개 있기는 한데 국내에서 많이 쓰는 USB-A를 사용하려면 USB 허브를 별도로 사야 한다는 점도 아쉬웠다. 한재희 기자 jh@seoul.co.kr

미국의 반도체 기업인 인텔이 2023년에도 주요 제품의 상당수를 자체 생산하겠다고 밝혔다. 첨단 공정 개발에서 뒤쳐진 상황이지만 아직까진 경쟁력을 유지할 수 있다는 판단에서다. 다만 일부 제품에 대해서는 반도체 위탁생산(파운드리) 업체에 맡기는 ‘투트랙 기조’가 확대될 전망이다. 인텔의 차기 최고경영자(CEO)로 내정된 펫 겔싱어는 21일(현지시간) 실적 발표 콘퍼런스콜에서 “우리의 2023년 제품 대다수가 내부적으로 생산될 것”이라며 “우리 관심은 기술 격차를 좁히는 것이 아니라 프로세서 기술에서 명백한 선두 자리를 되찾는 것”이라고 말했다. 과거 수십년 동안 반도체를 자체 설계하고 생산했던 인텔은 최근 몇 년간 첨단 공정에서 뒤쳐지고 있단 평가를 받았다. 아직까지도 14나노미터(nm·10억분의 1m) 공정에 머물면서 7나노 공정에 진입한 AMD를 따라잡지 못하고 있다. 지난해 7월에는 7나노 프로세서 출시와 관련해 기존 전망인 2021년 말보다 6개월 미뤄질 것이라고 설명했다. 심지어 지난해 10월에는 인텔이 “2021년 초 7나노 장비를 추가 구비할지, 파운드리를 맡겨야 할지 결정할 것”이라고 밝히자 업계에선 TSMC나 삼성전자가 외주 생산을 맡을 것이란 관측이 흘러나왔다.하지만 인텔은 결국 7나노 중앙처리장치(CPU)의 자체 생산을 선언했다. 오는 7월부터 본격화해 2023년 첫 제품을 출시하겠단 계획이다. 최근 7나노 공정을 살펴봤다는 겔싱어 차기 CEO는 “7나노 프로그램에서 이뤄진 진전에 만족한다”고 강조했다. 밥 스완 현재 인텔 CEO는 “인텔은 지난해 7월 밝혔던 문제를 해결했고 6개월간 7나노 공정을 회복하려 노력했다”면서 “2023년 예정된 일정으로 되돌리는 데 성공했다”고 말했다. 이를 놓고서 우려의 시선도 있다. 이제라도 하루빨리 칩 생산을 파운드리 업체로 넘기는 것이 나을 수 있는데 괜한 고집을 부리고 있는 것 아니냐는 것이다. AMD의 7나노 칩이 TSMC에서 생산되듯 인텔도 위탁생산을 맡겨야 한다는 것이다. 현재 TSMC와 삼성전자는 5나노 이하 초미세공정까지 가능한데 인텔이 7나노 제품을 내놓을 2023년에는 이들과의 격차가 더 벌어질 수 있다. 다만 엄청난 인력과 자원을 투입해 7나노 칩 개발에 힘을 쏟았는데 이를 포기하다면 회사 내외부에 있을 충격파가 엄청났을 것이라는 평가도 있다.그렇지만 일부 제품에 대해서는 위탁생산 기조를 확대할 것으로 보인다. 스완 CEO는 “생산 물량 중 일부에 외부 파운드리를 활용할 계획”이라며 “우리 계획에 중요한 부분이지만 주요 내용은 오늘 밝히지 않을 것”이라고 말했다. 파운드리를 어떻게 활용할 것인지에 대해서는 겔싱어 차기 CEO가 정식 취임하는 다음달 15일 이후 상세한 내용을 밝힐 예정이다. 업계에서는 인텔의 차세대 그래픽처리장치(GPU)나 PC 메인보드에 탑재되는 칩셋 등의 생산을 TSMC나 삼성전자에 맡길 수 있을 것이라 보고 있다. 현재 파운드리 업체들은 주문 물량이 넘쳐나는 호황을 누리고 있는데 인텔도 위탁생산을 확대하게 되면 TSMC나 삼성전자의 몸값이 높아질 것으로 보인다. 한편 인텔의 지난해 매출액은 779억 달러(약 85조 8000억원)로 역대 최고치를 달성했다. 전년도 기록했던 720억달러를 훌쩍 넘겼다. 그러나 순이익은 209억달러(약 23조원)로 1년전 기록했던 211억달러를 하회했다. 한재희 jh@seoul.co.kr

인텔과 AMD는 오랜 경쟁자로 매년 x86 CPU 시장에서 한 치의 양보도 없이 치열한 싸움을 벌여왔습니다. 한동안 인텔은 서버, 데스크톱, 노트북, 임베디드 등 모든 시장을 장악하며 경쟁자를 완전히 몰아내는 듯했으나 AMD가 젠(Zen) 아키텍처 기반의 라이젠, 스레드리퍼, 에픽 CPU를 내놓으면서 상황을 반전시켰습니다. 인텔이 14nm 공정과 구형 아키텍처에서 주춤하는 사이 AMD는 젠 아키텍처를 계속 업데이트하고 14nm에서 12nm, 7nm로 미세공정을 빠르게 올려 승기를 잡았습니다. 아키텍처와 미세공정 모두에서 상대를 압도한 AMD는 인텔의 아성이 가장 공고했던 노트북 분야에서도 파란을 일으켰습니다. 최초의 7nm 노트북 CPU인 라이젠 모바일 4000 시리즈는 얇은 노트북에서도 8코어 16쓰레드가 가능하다는 것을 보여주면서 게이밍 노트북은 물론 일반 사용자를 타겟으로 한 노트북에도 널리 채택되었습니다. 물론 노트북은 데스크톱과 달리 저전력 기술이 중요해 이 부분에서 기술을 축적한 인텔에 유리한 분야이지만, AMD 역시 저전력 기술을 개선하고 7nm 공정을 채택해 인텔을 강하게 압박했습니다. 하지만 AMD의 공세는 여기서 끝이 아니었습니다. 2021년 초 AMD는 Zen 3 코어를 넣은 라이젠 모바일 5000 시리즈(코드명 세잔)을 출시해 인텔을 더 거세게 압박하고 있습니다. 인텔의 반격은 10nm 공정과 CPU 및 GPU를 완전히 갈아엎은 11세대 코어 프로세서(코드명 타이거 레이크)입니다. 작년에 등장한 타이거 레이크 CPU는 경량 및 일반 노트북을 위한 TDP(열 설계 전력, 높을수록 전력 소모와 발열량이 많음) 12-28W급 제품과 초경량 노트북 및 태블릿 PC를 위한 TDP 7-15W급이었습니다. 발열량이 낮아 얇고 가벼운 노트북에 적합하지만, 4코어 8쓰레드까지만 지원해 8코어 제품을 들고나온 AMD에 비해 멀티 쓰레드 성능이 떨어졌습니다. 인텔은 최대 8코어 16쓰레드까지 지원하는 H 시리즈를 추가해 이 한계를 극복할 계획입니다. 11세대 인텔 코어 H 시리즈는 최대 5GHz의 부스트 클럭과 8코어/16쓰레드의 CPU 코어, 그리고 아이리스 Xe 내장 그래픽을 탑재하고 올해 1분기 출시됩니다. 구체적인 스펙과 가격까지 모두 공개하지 않았지만, 새로운 아키텍처로 무장한 CPU를 5GHz까지 끌어 올린 만큼 최대 4.8GHz인 라이젠 모바일 5000 시리즈와 박빙의 승부가 예상됩니다. 두 회사가 클럭과 코어 숫자를 비슷하게 끌어올린 만큼 싱글과 멀티 쓰레드 벤치마크에서 어떤 결과가 나올지 주목됩니다. 노트북 시장에서 8코어 제품을 먼저 선점해 상대적으로 여유가 있는 AMD는 5000시리즈를 통해 점유율을 높이기 위해 고성능 라인업인 H 시리즈를 더 세분했습니다. 본래 게이밍 노트북에서 표준인 45W TDP급 H 시리즈와 TDP를 35W로 줄인 HS 시리즈가 있었는데, 더 성능을 높인 HX 라인업을 추가한 것입니다. 최상위 제품인 라이젠 9 5980HX는 베이스 클럭 3.3GHz, 부스트 클럭 4.8GHz으로 데스크톱 버전에 근접한 성능을 보일 것으로 기대됩니다. HS 버전인 라이젠 9 5980도 베이스 클럭만 3.0GHz로 낮췄을 뿐 부스트 클럭은 4.8GHz로 동일해 상당히 높은 성능을 낼 것으로 예상됩니다.리사 수 AMD CEO는 CES 2021 기조 연설을 통해 라이젠 5000 시리즈가 인텔 최상위 프로세서인 코어i9-10980HK보다 더 빠르다고 주장했습니다. 구체적으로는 싱글 쓰레드 기준으로도 시네벤치 R20에서 13% 더 빨랐고 패스마크 기준으로도 35% 성능이 높았습니다. 심지어 35W 버전인 HS 시리즈로도 이런 성능을 냈습니다. (그래프 참조) AMD의 도발에 대해서 인텔은 즉각 대응하지는 않았지만, 타이거 레이크 H 시리즈를 통해 최소한 싱글 쓰레드 왕좌는 되찾겠다고 벼르고 있을 것이 분명합니다. 5GHz의 클럭을 유지하면서 성능이 훨씬 높은 윌로우 코브 코어를 탑재한 만큼 실제로 벤치마크를 해보기 전까지는 누가 이길지 장담하기 어려운 싸움이 될 것입니다. AMD는 모바일 라이젠 3000 시리즈가 70개 제품에 탑재되고 4000 시리즈에서는 100개 제품에 탑재되었지만, 라이젠 5000 시리즈에서는 150개의 모바일 시스템에 탑재될 것이라고 주장했습니다. 이렇게 한 세대가 지날 때마다 점유율을 확대하는 모습은 인텔에게 매우 큰 위협이 아닐 수 없습니다. 최근 ARM 진영과 AMD의 거센 공세에 시달리는 인텔이 오랜 세월 키운 호랑이인 타이거 레이크를 통해 노트북 시장에서 시장 점유율을 지켜낼 수 있을지 궁금합니다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

삼성전자가 14일 공개할 상반기 전략 스마트폰인 ‘갤럭시S21’의 두뇌 역할을 하는 ‘엑시노스 2100’을 12일 출시했다. 이날 온라인 행사를 통해 공개된 엑시노스 2100은 프리미엄 스마트폰용의 AP로 설계돼 기존 제품보다 성능을 대폭 끌어올렸다. 영국의 반도체 설계업체인 ARM과 협업했다. 5나노 극자외선(EUV) 공정으로 생산돼 전작인 엑시노스990과 비교해 중앙처리장치(CPU) 성능은 30%, 그래픽처리장치(GPU) 성능은 40% 향상됐다. 삼성전자의 프리미엄 모바일AP 중에서는 처음으로 5세대(5G) 이동통신 모뎀이 내장된 ‘통합칩’이다. 하나의 칩에서 5G까지 모두 지원하기 때문에 부품이 차지하는 면적이 줄었다. 또 최대 2억 화소의 사진까지 처리할 수 있는 고성능의 이미지처리장치(ISP)를 갖춰 좀더 풍부한 사진을 찍게 돕는다. 최대 6개의 이미지센서를 연결하고 4개의 이미지센서를 동시에 구동할 수 있다. 한재희 기자 jh@seoul.co.kr

2020년은 코로나19로 인해 많은 분들이 큰 고통을 겪었던 한 해였습니다. 유래 없는 거리 두기와 봉쇄 조치로 인해 기업 역시 많은 어려움을 겪었습니다. 하지만 언택트 시대 덕분에 호황을 누린 분야도 있습니다. 코로나19 사태 초기 폭락했던 삼성, AMD, 엔비디아, TSMC, SK 하이닉스 등 주요 반도체 관련 기업의 가치는 최근 크게 올라갔습니다. 하지만 예외도 있습니다. 반도체 업계 1위 기업이었던 인텔의 주가는 2020년 초 60~70달러 선에서 연말에는 40~50달러 선으로 주저앉았습니다. 이미 몇 년 전부터 심상치 않다는 이야기가 나오긴 했지만, 2020년 인텔에겐 최악의 한 해 중 하나였을 것입니다. 가장 직접적인 경쟁자인 AMD는 7nm 공정을 사용한 최신 제품으로 인텔을 압박했지만, 인텔은 일부 예외를 제외하고 대부분 오래된 14nm 공정 제품으로 대응했습니다. 그 결과 시장 점유율을 크게 내주면서 2020년 3분기에 매출과 영업이익이 전년 동기 대비 4.6%와 22% 감소했습니다. 반면 같은 시기 AMD는 매출과 영업이익이 56%와 141%나 증가했습니다. 덕분에 2020년 초 40달러 선이던 AMD 주가는 이제 두 배인 90달러 선에서 거래되고 있습니다. 하지만 진짜 인텔의 속을 쓰리게 만든 사건은 따로 있었습니다. 주요 고객사 중 하나인 애플이 x86 플랫폼을 떠난 것입니다. 그런데 이별보다 더 아픈 사실은 애플이 공개한 M1 프로세서의 성능이 인텔 프로세서보다 뛰어나다는 것입니다. 물론 애플의 주장처럼 몇 배나 빠르진 않아도 ARM 기반의 M1의 CPU 성능은 인텔 프로세서를 분명히 앞섰습니다. 그리고 GPU 성능은 인텔 내장 그래픽과 비교가 되지 않을 만큼 뛰어났습니다. 여기에다가 애플은 최신 5nm 공정과 아이폰, 아이패드에서 가다듬은 저전력 기술을 적용해 발열과 전력 소모까지 줄였습니다. 헤어진 것도 가슴 아픈데, 결과를 보니 헤어진 게 맞다는 사실이 확인됐으니 인텔 입장에서는 속이 쓰릴 수밖에 없는 상황입니다. 힘든 한 해를 보낸 인텔에게 더 충격적인 연말 소식은 오랜 동반자였던 마이크로소프트가 자체 ARM 서버 프로세서를 개발하고 있다는 뉴스일 것입니다. 이미 아마존은 자체 ARM 서버 칩인 그래비톤 시리즈를 개발해 사용하고 있으며 다른 대형 IT 기업들 역시 ARM 서버 칩 개발이나 채택을 고려하고 있는 상황입니다. 아직은 인텔의 시장 점유율이 절대적이긴 하지만, 시장 조사기관인 IDC는 2020년 3분기 서버 시장에서 ARM 기반 서버가 전년 대비 430.5%나 증가했다고 발표한 바 있습니다. AMD에 점유율을 빼앗기는 것도 모자라 ARM 서버 칩에도 점유율을 내주게 되면 서버 시장에서 인텔의 입지는 더 줄어들 수밖에 없는 상황입니다. 상황이 이렇게 급박하게 돌아가자 인텔은 비핵심 사업부인 낸드 부분을 SK 하이닉스에 매각하는 등 대책 마련에 부심하고 있습니다. 하지만 이미 뒤처진 미세 공정을 바로 따라잡긴 어렵기 때문에 더 급진적인 충격 요법이 필요하다는 주장이 나오고 있습니다. 경쟁사인 AMD처럼 반도체 제조 부분을 포기하고 팹리스(fabless, 자체 반도체 제조 시설 없어서 다른 파운드리 회사를 통해 반도체를 제조하는 회사) 회사가 돼야 한다는 주장이 그것입니다. 반도체는 미세 공정으로 갈수록 팹 건설 비용이 천정부지로 치솟는 특징이 있습니다. 인텔의 경쟁자인 AMD는 본래 회사 규모가 작아서 이 비용을 감당하기 어려웠습니다. 그래서 2008년 반도체 생산 부분을 분리하고 아부 다비 정부 투자 회사의 자금을 끌어들여 별도의 파운드리 회사인 글로벌 파운드리를 설립하게 됩니다. 하지만 이 글로벌 파운드리조차도 치솟는 미세 공정 건설 비용을 감당하지 못하고 결국 7nm 이하 미세 공정 개발은 포기했습니다. 인텔은 본래 반도체 업계 1위 기업이었기 때문에 12년 전에 팹리스로 전환한 AMD와는 사정이 달랐습니다. AMD가 팹리스로 전환하던 시점만 해도 인텔의 미세 공정은 세계 최고 수준으로 다른 경쟁자들은 이를 따라잡기에 급급했습니다. 그러나 10년이 넘는 세월이 흐른 후 이제 인텔은 삼성이나 TSMC 같은 파운드리 반도체 제조사에 뒤처졌습니다. 몇 년 전까지는 상상하기 어려운 일이었지만, 이제 인텔은 AMD와 같은 길을 가야 하는지 고민해야 하는 상황에 직면한 것입니다.본래 인텔은 2021년 말에 7nm 공정을 내놓고 2022년에는 EUV 기술을 적용한 7+ 공정을 내놓을 계획이었습니다. (로드맵 참조) 하지만 밥 스완 인텔 CEO는 이 로드맵을 내놓은 지 1년도 안 되 컨퍼런스 콜에서 7nm 공정이 6개월 정도 연기될 것이라고 발표했습니다. 사실 2022년이면 경쟁자들은 이미 3nm 공정에 진입할 시기입니다. 이 시기에 7nm 공정에 진입해도 별로 경쟁력이 없는 데다 10nm 공정 역시 여러 차례 연기한 전례가 있어 결국 7nm 공정에서도 비슷한 일이 일어나는 게 아닌가 하는 우려가 나오고 있습니다. 인텔이 망하지 않으려면 AMD처럼 아예 팹리스 회사로 가야 한다는 주장이 나름 설득력 있는 이유입니다. 하지만 인텔의 팹리스 전환 역시 간단한 문제가 아닙니다. 인텔의 생산 물량 자체가 워낙 많다 보니 이미 공장을 거의 풀가동하고 있는 TSMC나 삼성의 미세 공정에서 물량을 충분히 공급받기가 어렵습니다. 따라서 당장에는 AMD 같은 완전 팹리스 전환보다는 7nm 이하 공정이 꼭 필요한 일부 제품만 위탁생산하고 나머지 물량은 현재 개발 중인 차세대 10nm 공정으로 돌릴 것으로 예상됩니다. 문제는 10nm 이하 제품의 비중을 결국 늘려야 하는데 계속 위탁생산으로 갈 것이냐입니다. 앞으로 1~2년은 인텔의 미래를 좌우할 변곡점이 될 가능성이 높습니다. 결국 미세 공정 레이스에서 TSMC나 삼성에 계속 밀리게 되면 인텔도 특단의 대책을 세울 수밖에 없습니다. 2021년 스완 CEO가 어떤 결정을 내릴지 주목됩니다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com　

냉전 시절 구소련은 미국을 중심으로 한 서방 세력에 맞서기 위해 과학기술 개발에 온 힘을 쏟았습니다. 하지만 이런 노력에도 IT 분야에서는 서방측을 따라잡기는커녕 자꾸만 격차가 벌어졌습니다. 중앙집권적 관료들의 지배를 받는 구소련의 IT 기구들은 자유로운 연구와 창업이 보장된 서방의 IT 혁신을 따라잡을 수 없었습니다. 이런 상황에서 구소련이 선택할 수 있는 가장 합리적인 해결책은 서방의 기술을 복제해 CPU를 만드는 것입니다. 구소련의 과학자들은 역설계 기술을 통해 인텔, IBM 등 서방 제조사의 CPU를 복제한 해적판 CPU를 만들었습니다. 물론 소프트웨어라고 해서 예외는 아니었습니다. 그러나 구소련이 붕괴되고 라이선스 없이 마음대로 서방측 기술을 사용할 수 없게 되자 새로운 대안이 필요했습니다. 1992년 모스크바 물리기술 대학의 스핀 오프 기업으로 설립된 MCST(Moscow Center of SPARC Technologies)는 이름처럼 미국 IT 기업인 Sun(나중에 오라클에 인수)이 개발한 SPARC 계열 CPU를 연구하고 개발하기 위해 설립됐습니다. 하지만 이 회사는 또 다른 서방측 프로세서 기술에도 주목했습니다. 바로 VLIW(Very long instruction word) 기반 아키텍처입니다. VLIW는 동시에 여러 명령어를 처리할 수 있는 기술로 주목받았으나 사실 주류에 해당하는 x86이나 ARM 아키텍처에 밀려 큰 힘을 쓰지는 못하고 있습니다. 현재는 특수 목적의 임베디드 프로세서나 일부 GPU에 사용되고 있을 뿐입니다. 그런 VLIW 아키텍처가 러시아에서 부흥한 이유는 서방측의 제재에 맞서 러시아산 x86 호환 프로세서가 필요했기 때문입니다. MCST가 개발한 엘브루스(Elbrus) CPU는 내부적으로는 VLIW로 돌아가지만 x86 명령어를 번역하는 방법으로 x86 기반 윈도우나 리눅스 운영체제를 구동할 수 있습니다. 이는 일종의 VLIW 방식 CPU였던 인텔 아이테니엄(Itanium)이나 지금은 사라진 저전력 x86 호환 프로세서인 트랜스메타의 크루소(Crusoe)와 같은 방식입니다. 엘브루스 CPU의 최신 버전은 2018년 말 생산을 시작한 엘브루스-8SV(Elbrus-8SV)로 대만 TSMC의 28nm 공정으로 제조한 8코어 CPU입니다. 27.8억개의 트랜지스터를 집적한 나름 큰 프로세서로 4채널 DDR4 2400 메모리와 16MB L3 캐시 메모리, 1.5GHz 클럭을 지니고 있습니다. 이론적 연산 능력은 단정밀도에서 576GFLOPS이지만, x86 명령어를 처리하는 경우 성능이 하락한다는 점을 감안해야 합니다. 실제적인 성능은 서방측 최신 x86 CPU는 물론 ARM 기반 고성능 프로세서에 크게 못 미치는 것으로 알려져 있습니다. 하지만 러시아 입장에서는 서방의 제재에도 x86 호환 CPU를 자체 공급할 수 있다는 사실이 더 중요할 것입니다. 최근 러시아 연방 산업 통상부는 32코어 고성능 엘브루스 CPU를 개발하기 위해 75억 루블(1092억원)을 투자하겠다고 발표했습니다. 러시아 입장에서는 상당한 거금을 들여 신형 CPU를 개발하는 것으로 2025년까지 현재 서방측 서버 CPU를 넘볼 수 있는 프로세서를 개발하는 것이 목표입니다. 32코어 엘브루스 CPU는 7nm 미세 공정을 사용하며 DDR5 및 PCIe 5.0 같은 최신 기술을 적용할 예정입니다. 계획대로만 된다면 엘브루스 CPU는 미국 이외의 국가에서 제조하는 x86 호환 CPU 가운데 가장 강력한 성능을 지닌 CPU가 될 것입니다. 하지만 러시아가 서방측 제재를 뚫고 순조롭게 차세대 CPU를 개발할 수 있을지는 아직 미지수입니다. 가장 큰 문제는 러시아는 자체 반도체 제조 시설이 매우 낙후되어 있다는 것입니다. 엘브루스의 경우 90nm 공정을 사용한 엘브루스 2S 시리즈까지는 어떻게든 러시아 자체 팹을 사용했으나 그 이하 미세 공정을 러시아 내에서 확보할 방법이 없어 결국 TSMC에 위탁 생산을 하는 수밖에 없었습니다. 7nm 미세 공정은 현재 러시아 사정을 생각할 때 5년이 아니라 10년 후에도 가능할지 의문스러운 수준으로 결국 TSMC 같은 외국 제조사의 힘을 빌려야 합니다. 미국 등 서방측이 이 부분까지 제재할 경우 러시아의 CPU 자력갱생은 상당한 어려움에 처할 것입니다. 물론 DDR5 같은 최신 메모리 역시 한국 등 다른 나라에서 전량 수입해야 하는 처지입니다. 하지만 러시아 입장에서는 하나라도 더 자체 생산하는 편이 안전하기 때문에 32코어 엘브루스 프로세서 개발 계획을 철회하지는 않을 것으로 생각됩니다. 러시아 역시 서방측이 CPU에 백도어를 숨겨두지 않았을까 걱정하고 있기 때문에 설령 위탁생산을 하더라도 군용 및 정부용 컴퓨터에는 자체 설계 CPU를 사용할 수밖에 없는 것입니다. 사실 경제 논리로 생각하면 러시아도 다른 나라처럼 인텔이나 AMD CPU를 사용하는 것이 가장 합리적입니다. 좁은 러시아 내수 시장을 위해 소량 생산되는 만큼 성능이 낮다고 가격을 낮출 수도 없습니다. 가성비가 낮은 만큼 엘브루스 CPU는 미국제 CPU를 사용할 수 없는 피치 못할 사정이 있고 혹시 러시아가 심었을지도 모르는 백도어가 걱정되지 않는 국가가 아니라면 도입할 가능성도 희박합니다. 수출로 활로를 뚫어 경제성을 확보할 가능성이 거의 없다는 것이죠. 그러나 경제 논리를 대신할 러시아의 정치적 사정이 있는 만큼 세상에서 가장 기이한 x86 호환 CPU인 엘브루스의 진화는 당분간 계속될 것입니다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

SK텔레콤이 이번에는 인공지능(AI) 반도체 산업에 진출한다. SK텔레콤은 메모리 반도체에서 강세를 보이는 SK하이닉스를 자회사로 보유하고 있긴 하지만 직접 반도체를 개발해서 이것의 ‘세일즈’에 팔을 걷어붙이고 나서는 것은 이번이 처음이다. SK텔레콤은 25일 경기 고양시 킨텍스에서 열린 ‘한국판 뉴딜, 대한민국 인공지능을 만나다’ 행사를 통해 인공지능(AI) 반도체인 ‘사피온 X220’을 공개했다. 2017년부터 반도체 개발에 뛰어들어 그동안 자체 수급용으로 칩을 만들었으나 이번 제품은 고객사에도 판매할 계획이다. 온라인쇼핑, 모빌리티, 온라인동영상서비스(OTT), 음악감상서비스, 앱장터 등에 뛰어든 SK텔레콤이 ‘탈통신’ 사업 진출에 박차를 가하는 모양새다. SK텔레콤은 “국내 최초의 데이터센터용 AI 반도체”라면서 “이번 출시를 통해 SK텔레콤은 엔비디아, 인텔, 구글 등 글로벌 빅테크 기업 중심의 미래 반도체 시장에 출사표를 던졌다”고 밝혔다. AI반도체 산업는 ‘제2의 D램’이라 불릴 정도로 미래 전망이 밝다. 사람 뇌의 신경망을 모방해 한꺼번에 수십~수천개의 연산을 동시에 실행하는 AI 반도체는 입력 순서에 따라 데이터를 순차 처리하는 기존 반도체의 한계를 극복했다. 전력소모도 낮다. 자율주행차나 스마트폰 등이 고도화될수록 AI반도체의 쓰임이 더 많아질 것으로 전망된다. 시장조사기관 가트너에 따르면 글로벌 AI 반도체 시장은 2018년 약 7조 8000억원에서 2024년 약 50조원으로 연평균 36%의 가파른 성장이 예상된다.SK텔레콤 관계자는 “‘사피온 X220’은 기존 그래픽처리장치(GPU) 대비 성능이 우수하고 가격이 저렴하다”면서 “‘사피온 X220’은 GPU 대비 딥러닝 연산 속도가 1.5배 빠르기 때문에 데이터센터에 적용시 데이터 처리 용량이 1.5배 증가한다”고 밝혔다. 이어 “가격은 GPU의 절반 수준이고 전력 사용량도 80%에 불과하다”고 덧붙였다. ‘사피온 X220’이 적용되면 SK텔레콤의 AI비서인 ‘누구’의 음성인식 능력이 향상되고, ‘T뷰’의 영상 관제 기능이 개선될 것으로 보인다. SK텔레콤은 올해부터 자사 서비스에 ‘사피온 X220’을 적용할 예정이다. 내년부터는 고객사를 확보해 위탁생산(파운드리)을 통한 양산에 돌입할 예정이다. SK텔레콤은 현재 개발중인 후속 제품도 2022년 양산하는 것을 목표로 잡고 있다. SK텔레콤 관계자는 “SK하이닉스는 메모리 분야에서 잘하고 있다. 데이터센터용 AI 반도체 부문은 사업 영역이 겹치지 않을 것”이라고 말했다. 또한 SK텔레콤은 이날 자사의 AI 반도체 브랜드인 ‘사피온’도 함께 공개했다. ‘사피온’은 인류를 뜻하는 ‘사피엔스’와 영겁의 시간을 뜻하는 ‘이온’의 합성어다. 인류에게 AI 반도체 기반 인공지능 혁신의 혜택을 지속 제공하겠다는 의지를 담았다고 회사 측은 설명했다. 한재희 기자 jh@seoul.co.kr