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FPGA 톺아보기…“자일링스가 SKT와 손을 잡은 이유는?”

- SKT와 AI가속기 솔루션 공동개발, 국내 상용시장 적용
- 260억달러 규모 가속기 시장, FPGA 특성 활용한 전략으로 파이 확대

[IT비즈뉴스 최태우 기자] FPGA 기업 자일링스(Xilinx)가 500억달러 규모의 데이터센터 시장 공략에 시동을 걸었다. 전력소모량, 설계 유연성을 강점으로 하는 FPGA를 전세계 인터넷/콘텐츠플랫폼(ISP/ICP) 기업이 추진 중인 인공지능(AI) 컴퓨팅/인프라 구축에 활용될 수 있도록 관련 기업들과 적극 협력에 나서면서 CPU/GPU 기반의 가속기(Accelerator) 시장에서 독보적인 입지를 다져간다는 전략이다.

‘필드프로그래머블게이트어레이(Field-Programmable Gate Array)’의 약자인 FPGA는 양산형(ASIC/ASSP) 반도체와 달리 칩 설계를 몇 번이고 변경할 수 있다. 주로 프로토타입 시스템 설계를 담당하며 시제품 개발과 고신뢰도가 요구되는 컨트롤러의 핵심 칩으로 사용된다. 

자일링스는 FPGA 시장에서 점유율 60% 이상을 차지하는 1위 기업이다. 전체 매출의 60% 이상이 고가용성/신뢰도가 확보돼야 하는 유무선 통신인프라 사업 부문에서 발생된다. 

FPGA는 새로운 설계기술(아키텍처)을 빠르게 적용할 수 있는 점, CPU와 GPU 대비 낮은 전력을 소모하면서 높은 컴퓨팅 파워를 제공하는 점이 강점이다. 시장은 칩 단가가 높은 고부가가치 산업군이다.

16일 자일링스와 SK텔레콤 공동으로 열린 기자간담회 현장. 왼쪽부터 안흥식 자일링스코리아 지사장, 라민 론 자일링스 부사장, 이강원 SKT 기술원장, 정무경 SKT 팀장

◆SKT-자일링스 FPGA 기반 AI가속기 개발, 국내서 상용시스템 적용사례 1호
자일링스는 지난 1월말 빅터 펭(Victor Peng) CEO가 새로 선임되면서 그간 내세웠던 ‘올-프로그래머블(All Programmable)’ 슬로건을 버리고 ‘데이터센터 퍼스트(Data Center First)’ 전략을 전면에 내세웠다. 

통신인프라·계측·오토모티브 시장에서 리더십을 유지하면서 새로운 먹거리로 떠오른 데이터센터/HPC 시장에 FPGA의 강점을 들고 적극 뛰어든다는 전략이다. 

가장 먼저 선보인 아마존웹서비스(AWS), 님빅스(NIMBIX)를 포함해 알리클라우드(Alibaba Cloud), 바이두(Baidu), 텐센트 클라우드(Tencent Cloud) 등 글로벌 ISP/ICP와 ‘FPGA 가속컴퓨팅 클라우드 서비스(FPGA Accelerating Software as a Service) 공급을 통한 생태계 확장에도 집중하고 있다.

국내 행보에도 적극 나서고 있다. 국내 통신기업인 SK텔레콤은 지난 6월, 자일링스의 FPGA를 활용한 인공지능 가속기(AI Interface Accelerator, AIX)를 발표하고 국내에서는 최초로 데이터센터에 적용해 자동음성인식(Automatic Speech Recognition, ASR) 애플리케이션을 구동하고 있다. GPU/CPU 기반이 아닌 FPGA 기반의 가속컴퓨팅 솔루션이 국내 AI 도메인센터에 상용 채택된 사례는 이번이 처음이다.

이강원 SK텔레콤 기술원장은 기자와 만난 자리에서 FPGA를 가속컴퓨팅 기술 개발에 활용한 이유로 저전력과 유연성을 들었다.

보통 AI는 예측(트레이닝)할 수 있는 기술 개발과 서비스 도입 단계로 구분된다. ISP 입장에서 기술을 상용서비스에 도입하는 경우 얼마나 빨리 답을 제시하는가, 얼마나 전력을 소모하는가, 빠르게 변하는 AI 알고리즘(설계)을 바로바로 도입할 수 있는가 등 전력소모와 유연성 확보가 필수라는 설명이다.

이강원 기술원장은 “실제로 자일링스 버텍스(Virtex) FPGA 기반의 AIX 솔루션을 적용했을 때 서버 5대를 가속기 카드 하나로 대체 가능한 효과를 봤다”며 “음성인식 워크로드 부분에서는 보통 DSP의 60%를 활용하는데, AIX의 경우 FPGA에 내장된 DSP의 가용성을 95%까지 끌어올리면서 GPU 대비 5배 퍼포먼스, 와트당 성능 비교시 최대 16배까지 퍼포먼스를 높이는 효과를 봤다”고 말했다.

지난 4월 열린 '아마존웹서비스(AWS) 서밋 서울 2018'에 참가한 자일링스 부스

AI기술에 대한 관심이 높아지면서 관련 기술 도입이 확대되면서 올해 AI로 파생될 비즈니스 가치가 전년비 70% 정도 증가할 것으로 예상되는 만큼 ISP/ICP를 중심으로 기술 고도화도 진행 중이다.

특히 심층신경망(DNN) 기술이 고도화되면서 의사결정 지원 서비스 부문에 AI 기술 도입이 가속화될 것으로 예상되는 부분이다. 가트너에 따르면 2018년 기준 AI로 파생될 글로벌 비즈니스 가치가 1조2000억달러, 2022년에는 3조9000억달러에 달할 것으로 예상된다.

SK텔레콤은 자일링스와 개발한 AIX를 현재 자동음성인식 부문에 활용하고 있지만 향후 자연어처리, 영상인식 등 다양한 서비스 분야에 활용 가능하도록 기술고도화를 추진할 계획이다.

◆260억달러 규모 데이터센터 가속컴퓨팅 시장 정조준
알파고(AlphaGo) 쇼크로 인공지능(AI) 기술이 폭발적으로 관심을 얻으면서 관련 시장에서는 기술적용을 위한 인프라 구축에 적극 나서고 있는 상황이다. 기술에 관심이 몰리면서 가장 주목받은 실리콘(칩)은 GPU다. 

수천개의 코어가 집적된 GPU는 태생적으로 연산에 최적화된 설계가 적용된다. CPU처럼 IO를 지원하는 건 아니기 때문에 시스템 단독으로 사용되지는 않고 높은 수준의 컴퓨팅 파워가 요구되는 가속컴퓨팅 보조 솔루션으로 활용되고 있다.

FPGA 기업들 또한 칩 특성에 맞춘 컴퓨팅 가속기 솔루션과 네트워크인터페이스카드(NIC) 시장에 집중하고 있다. 자일링스뿐만 아니라 인텔 또한 2015년에 인수한 FPGA 기업인 ‘알테라(Altera)’의 아리아(Arria)10 FPGA 기반의 솔루션을 기 구축된 x86 기반 시스템 구축 기업을 대상으로 시장 확대에 나서고 있다.

자일링스의 적응형 컴퓨팅 가속화 플랫폼(Adaptive Compute Acceleration Platform, ACAP) 블록다이어그램. 분산형 메모리와 프로그래머블 DSP, 멀티코어 SoC, 네트워크온칩(NoC)과 RF-ADC/DAC가 탑재됐으며 HBM(High Bandwidth Memory)도 지원된다.

자일링스는 비정형데이터가 증가하면서 높은 수준의 컴퓨팅 파워가 요구되고 AI 기반의 지능형 애플리케이션이 출시되면서 새로운 아키텍처가 요구되는 현재, 커넥티드 엔터프라이즈 환경에서의 필수조건인 가속화 컴퓨팅 시장에서 비즈니스 수요처 확보에 적극 나설 방침이다.

지난 3월에는 ‘적응형 컴퓨팅 가속화 플랫폼(Adaptive Compute Acceleration Platform, ACAP)’도 공식 발표했다. 에이캡(ACAP)은 고집적 멀티코어 이기종 컴퓨팅 플랫폼으로 분산형 메모리와 프로그래머블 DSP, 멀티코어 시스템온칩(SoC), 네트워크온칩(NoC) 모두 포함하고 있다.

RF-ADC/DAC가 탑재됐으며 HBM(High Bandwidth Memory)도 지원된다. C/C++이나 OpenGL, 파이썬(Python) 등 다양한 언어를 지원하고 FPGA 툴을 이용한 RTL 레벨에서도 프로그래밍도 가능하다. 

첫 번째 모델(코드명 에베레스트, Everest)도 공개됐다. 10억달러의 개발비용이 투입, 500억개 이상의 트랜지스터가 집적된 제품으로 올해 말 공개예정이다. 7나노(nm) 파운드리 공정으로 TSMC가 생산을 맡았다.

라민 론(Ramine Roane) 자일링스 소프트웨어·AI솔루션 부문 제품 기획 부사장은 “데이터센터, HPC, 텔코 클라우드 서비스 시장에서 핵심 인프라로 부상한 가속컴퓨팅 시장은 260억달러에 이를 것으로 보인다”며 “기존 산업군에서는 꾸준하게 성장을 이어가고, 새로 부상한 데이터센터 시장 공략을 위한 핵심 전략의 중심이 ACAP”이라고 강조했다.

최태우 기자  taewoo@itbiznews.com

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