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"인공지능의 두뇌를 장악하라"...구글 TPU vs 엔비디아 GPU 치열한 신경전-엔비디아의 최신 칩보다 빠른 성능의 TPU, 인공지능 하드웨어 시장도 열리나

인공지능의 두뇌이자 복잡하고 방대한 연산을 담당하는 처리장치 부분 업계 1위는 단연 엔비디아다. 그래픽칩(GPU)의 병렬연산 성능이 기존 CPU보다 인공지능에 적합한 것으로 드러나며, 엔비디아의 주가는 5년 전제 비해 1000% 이상 상승했다. 

이런 엔비디아에 구글이 경각심을 불러일으켰다. 구글이 자체 개발한 인공지능 전용 처리장치인 TPU가 인공지능 하드웨어 플랫폼 부분에서 엔비디아의 독주를 견제할 수 있을지 관심이 모아지고 있다. 

젠슨 황 엔비디아 CEO(왼쪽)와 허사비스 딥마인드 CEO.

인공지능은 방대한 데이터(빅데이터)를 분석하고 패턴화해 학습한다. 이를 위해 빠른 속도의 연산이 가능한 처리장치가 필수적이다. 

엔비디아는 최근 새로운 아키텍처인 '볼타' 기반의 V100 칩을 발표했다. 무려 5120개의 쿠다 프로세서가 탑재됐고, 연산 속도는 120테라플롭스에 이른다. 2년 전 출시된 맥스웰에 비해 15배 향상된 성능이다. 

엔비디아의 독주가 한동안 예상되는 상황에서 구글이 TPU를 들고 나왔다. 최근 개최된 구글 I/O 개발자 컨퍼런스에서 공개된 새로운 버전의 TPU(Tensor Processing Unit)는, 구글이 공개한 자료에 따르면 엔비디아의 GPU를 넘어섰다. 

구글은 처음부터 딥러닝, 머신러닝 등을 염두에 두고 인공지능에 특화된 프로세서를 만들었다. 

지난해 알파고와 이세돌 9단의 대국에 사용된 알파고는 1202개의 CPU, 176개의 GPU를 사용해 수를 계산했다. 이번 커제 9단과의 대국에 사용된 알파고는 단 4대의 TPU를 활용했다. 구글이 이번에 공개한 TPU는 180테라플롭스의 속도를 낸다.  

구글 데이터센터에 자리한 알파고 머신 <사진=구글>

◇ 인공지능 시대에 엔비디아의 활약

엔비디아의 GPU는 원래 방대한 양의 이미지 데이터를 처리하기 위해 개발됐다. 게임, 그래픽 작업 등에 필요한 이미지 데이터가 CPU에 주는 과부하를 해소하기 위해 한꺼번에 많은 데이터의 처리가 가능한 방식으로 특화됐다. 

기술적으로는 복잡한 연산에 필요한 회로를 생략하고, 코어의 숫자를 극대화함으로써 병렬 연산에 뛰어난 성능을 보이는 것이 GPU의 특징이다. 현재 대중화된 CPU가 4개의 코어를 가진 쿼드코어가 대세인데 반해, 그래픽카드에는 최대 5000개 이상의 코어가 탑재된다. 

GPU의 특징이 방대한 양의 빅데이터를 통해 학습하는 인공지능에 적합한 것으로 드러나며, 4차 산업혁명의 시대와 함께 엔비디아는 가장 주목받는 기업이 됐다. 

인공지능이 활용되는 거의 전분야에서 엔비디아의 기술이 각광받고 있다. 대표적인 것이 자율주행차로, BMW, 아우디, 도요타 등 글로벌 완성차 기업들이 엔비디아와 손잡고 자율주행 플랫폼을 공동개발하고 있다. 

엔비디아고 공개한 볼타 아키텍처 <사진=엔비디아>

◇ 속속 등장하는 다양한 인공지능과 커지는 하드웨어 플랫폼 시장

이세돌 9단, 커제 9단을 압도한 인공지능(AI) 알파고는 세계에서 가장 유명한 인공지능이다. 구글의 알파고와 어시스턴트를 비롯해 아마존의 알렉사, IBM의 왓슨, 애플의 시리, 마이크로소프트(MS)의 코타나 등도 모두 특색을 가진 인공지능의 이름이다.

국내 업체들도 속속 인공지능 경쟁에 뛰어들고 있다. 삼성의 빅스비, SK텔레콤의 누구, KT의 기가지니 등이 현재 출시됐고, 네이버의 클로바도 베타 서비스를 시작했다. LG유플러스, 카카오 등도 올해 안에 각각의 인공지능 서비스 시작을 예고했다. 

인공지능 서비스를 제공하려면 클라우드 등에 필요한 데이터센터가 필수적이다. 인공지능 알고리즘 등 소프트웨어 개발의 중요성이 부각되고 있지만, 이를 받쳐줄 하드웨어 플랫폼이 기반이 돼야 한다. 글로벌 ICT 기업들이 시스템 반도체 설계 및 생산에 관심을 보이는 것도 이때문이다. 

현재 관련 분야 1위 업체인 엔비디아, 새로운 하드웨어로 관심을 모으는 구글, 시스템 반도체 분야의 절대 강자 인텔, 모바일 프로세서 점유율 1위의 퀄컴 등 관련 기업들의 향후 행보가 주목된다. 


 

 

백성요 기자  sypaek@greened.kr

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