 국내 연구진, SoC 형태의 ‘K-AB21’ 가속기 칩 개발 세계 5번째 슈퍼컴퓨터 제조국 물꼬 텄다 한국전자통신연구원(이하 ETRI)이 슈퍼컴퓨터의 핵심기술인 가속기용 칩을 개발하는데 성공했다. ‘K-AB21’이라 불리는 시스템온칩(SoC) 형태 칩의 크기는 77㎜ x 67㎜이고, 12나노 공정으로 제작되었다. 국내 최초로 만들어진 이 칩은 슈퍼컴퓨터의 계산을 빠르게 해주는 역할을 한다. 해당 기술이 상용화되면 우리나라는 세계 5번째 슈퍼컴퓨터 제조국으로 거듭날 수 있을 것으로 전망된다.
자료제공 ETRI
 오픈 ISA 기반의 초병렬 프로세서(슈퍼컴가속기 SoC) 코어 기술개발
현재 전 세계적으로 슈퍼컴퓨터를 자체 생산할 수 있는 나라는 미국, 중국, 일본, EU(프랑스) 총 4개 국가다. 각국은 범용가속기를 도입해 연산 성능을 높여가고 있다. 그러나 범용가속기들이 AI용 저정밀도 연산에 초점을 맞추고 있어 고정밀도 연산이 필요한 전통 슈퍼컴퓨터 응용에서는 사용효율이 떨어진다. AI 추론용 가속기인 신경망 처리장치(NPU)는 저정밀도 연산만 지원하다 보니 정확한 과학계산이나 정밀한 엔지니어링 시뮬레이션에는 적합하지 않다.
동일 공정(12㎚) 제품 대비 우수한 성능 자랑 이에 연구진은 전통적인 고정밀도 슈퍼컴퓨터 응용을 가속하기 위한 목적으로 핵심기술인 슈퍼컴 가속기 칩(SoC), SW, 계산노드를 자체 개발했다. 가속기 칩 내에 약 100억 개의 트랜지스터가 들어가 있는 국내 개발 최대 규모의 초병렬 프로세서로, 일종의 GPU와 같은 셈이다.
칩 내에는 ▲고성능 코어 ▲4천여 개의 병렬 부동소수점 연산기 ▲DDR5, PCle GEN5 등의 초고속 인터페이스 등이 있다. SW에는 ▲컴파일러 ▲런타임 ▲디바이스 드라이버 등으로 구성되어 있다.
가속기에는 범용 프로세서와 64비트 병렬 연합기가 통합·내장되어 있고, 배정도 부동소수점1)(FP64) 연산 병렬처리용으로 8테라플롭스(TFLOPS)2) 성능을 가진다. 3U3) 크기 계산노드 1대에는 액체 냉각시스템을 포함한 가속기 칩 2개까지 탑재할 수 있다.
 AB21 칩
 계산노드
 단일 랙규모 클러스터
 냉각장치국가 연구개발 지원 통해 핵심기술 확보 ETRI는 “연구진이 10여 년 넘게 개발해왔던 유전체 분석용 슈퍼컴퓨터 ‘마하’의 노하우와 시스템 소프트웨어 개발능력이 뒷받침되었기에 이번 성과를 성공할 수 있었다”고 밝혔다.
정부는 그동안 국가 연구개발 지원을 통해 슈퍼컴퓨팅 핵심기술 확보와 초고성능 컴퓨팅 기술의 내재화를 추진해 왔다. 이를 통해 우리나라도 당당히 세계에서 다섯 번째로 슈퍼컴퓨터를 만들 수 있는 기틀을 마련하게 되었다. 글로벌 무대에서 연구진들의 성과가 빛날 수 있도록 기술수출에 적극 지원하겠다는 방침이다.
첨단산업 개발 및 과학기술 분야에서 필수적인 슈퍼컴퓨터라는 인프라를 그동안은 외국산에 의존했지만, 본 기술 개발 및 기술 독립을 통해 이제는 관련 산업생태계 활성화는 물론 인력양성 및 공급에도 탄력이 붙을 전망이다.
내년 상반기 실증 추진할 계획 한편, 연구진은 본 연구를 통해 국내·외 특허 35건(국내 28, 국외 7) 출원, SCI 논문 16편, 비SCI 논문 게재 12건, 기술이전 3건(3.9억/ETRI 2건, KISTI 1건) 등의 성과를 냈다. 본 성과의 기술검증이 끝나고 난 후, 상용화 시에는 대규모·고성능 슈퍼컴퓨터의 틈새시장을 공략할 계획이다. 크기와 가격 등에 초점을 맞춰 고객 타겟팅한다는 방침이다.
 국내 최초 슈퍼컴퓨터용 가속기 칩 K-AB21과 계산노드를 개발한 ETRI 연구원들
또한 연구진은 본 성과를 슈퍼컴퓨터 시스템 구축업체와 데이터센터, 시스템 통합(SI) 업체, 냉각업체뿐만 아니라 자율주행 자동차, 로봇, 엣지 서버, 클라우드 서비스 AI교육 등 관련 업체에 기술이전 할 계획이다.
ETRI는 지난달 미국 애틀랜타에서 개최된 세계 최대 규모의 슈퍼컴퓨팅 기술 전시회(SuperComputing24)에 칩을 통합한 계산노드를 전시하고, 이를 통해 가속기의 기능검증을 시연했다. 내년 상반기 무렵에는 고성능 컴퓨팅 서버와 SW를 통합해 실증을 추진할 방침이다.
1) 부동 소수(Floating point numbers)는 실수를 표현하는 방법 중 하나로, 고정 소수와 달리 소수점 자리가 움직인다. 부동 소수는 숫자를 표현(저장)하기 위해 사용하는 비트 수에 따라 반정도, 단정도, 배정도 자료형 등으로 나눌 수 있다(IEEE754 표준). 비트 수를 많이 사용할수록 정밀도가 높다. 배정도 FP64, double-precision: 64비트 = 8바이트 2) 초당 연산 수행 횟수를 알리는 지표. 테라플롭스는 1초에 1조 번 계산 가능한 수준을 의미/초당 부동소수점 연산(FLOPS, FLoating point OPerations per Second). 테라플롭스는 10의 12제곱, 즉 조를 뜻한다. 3) 표준 랙 유닛의 높이를 표시하는 단위로 1U는 1.75인치다. 3U크기란 높이가 5.25인치인 표준 랙 유닛을 의미한다.
<Energy News>
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