이 기사는 2023년 03월 17일 11:14 thebell 에 표출된 기사입니다.

인공지능(AI)의 두뇌 역할로 쓰이는 그래픽처리장치(GPU)는 시장의 90% 이상을 미국 엔비디아가 장악하고 있다. 챗GPT와 함께 AI 서비스 수요가 급증하면서 가장 수혜 받고 있는 곳이다. 원래 GPU는 그래픽에 쓰이는 시스템 반도체이지만 연산 능력이 탁월해 AI에도 많이 활용된다.

다만 GPU를 대신해 초거대(하이퍼스케일) AI 전용 연산에 특화된 반도체가 나왔는데 이것이 신경망처리장치(NPU)다. 이 시장은 아직 무주공산이라 국내 팹리스(반도체 설계전문) 업체들도 적극 뛰어들고 있다. 글로벌 AI 시장에서 GPU와 NPU의 주도권 경쟁이 주목되는 이유다.

◇GPU 체계로 챗GPT 돌리면 '전력·비용' 부담 급증

챗GPT 개발사인 오픈AI의 슈퍼컴퓨터에는 엔비디아의 1만달러짜리 GPU 'A100'가 1만개 사용된 것으로 알려졌다. 단순히 합치면 1억달러(약 1312억원)다. GPU는 그래픽 처리를 위해 만들어진 시스템 반도체이나 AI에 필요한 병렬 연산에서 기존 중앙처리장치(CPU)보다 기능이 월등해 AI의 두뇌로 쓰이고 있다. 이 시장의 1위 사업자인 엔비디아는 덕분에 몸값이 치솟았다. 글로벌 AI 시장이 확장될수록 엔비디아 의존도는 더 커질 수 있는 상황이다. 다만 GPU에도 한계가 있다. 챗GPT 같은 초거대 AI의 경우 방대한 데이터를 초고속으로 분석해야 하는 만큼 현 GPU 중심 체계로는 상당한 전력과 비용 부담을 감내해야 한다. 샘 알트만 오픈AI 대표이사가 SNS를 통해 "챗GPT 컴퓨팅 비용이 눈물날 정도로 막대하다"며 수익화 필요성을 강조한 이유도 여기에 있다. 이 같은 고전력·고비용 한계를 극복하기 위한 대안이 NPU다.

사람의 뇌를 모방해 만든 반도체인 NPU는 GPU보다 연산처리 속도가 10배 빠른 데다 가격과 전력량도 4분의 1, 5분의 1 수준이라 AI에 특화된 반도체로 주목받고 있다. GPU 시장의 90%를 차지하는 엔비디아의 아성에 도전하는 경쟁자들은 NPU 시장을 보고 있다. 이곳은 특별한 강자가 없는 사실상 무주공산 상태라 팹리스 스타트업들이 주목하는 분야다.

GPU와 기존 AI 소프트웨어로는 엔비디아의 상대가 되지 못하기 때문이다. 박정호 SK하이닉스 부회장은 한 학술대회에서 "AI 반도체 관련 인재를 뽑으면 모두 엔비디아 GPU와 쿠다(엔비디아의 AI 소프트웨어 개발 플랫폼)를 쓰게 해달라고 한다"며 "SK의 사피온을 가지고 개발해 달라고 하면 3배 이상의 시간이 필요하다고 말할 정도"라고 토로했다. 결국 아예 다른 기술로 AI 시장 주도권을 뒤흔들어야 추격이 가능한 셈이다.

◇NPU 시장 주도권 잡아야 엔비디아 아성에 도전 가능

국내 AI 팹리스 업체들도 NPU 시장에 적극 뛰었들었다. 가장 주목받고 있는 곳은 사피온과 퓨리오사AI, 리벨리온 등이다. 사피온은 SK텔레콤에서 분사해 현재 Sk스퀘어 산하에 있는 팹리스 기업이다. 2020년 선보인 AI 반도체 'X220'은 엔비디아 GPU 대비 전력 소비량이 40% 수준이고 성능은 1.6배 더 좋다. 사피온은 올 하반기 중 신제품 'X330'을 출시할 예정이다. 전작 대비 성능과 효율이 4배 향상된 제품으로 알려졌다.

내년에는 차세대 AI 반도체 'X340'도 출시할 계획이다. 계열사인 SK하이닉스와 손잡고 메모리 반도체에 연산기능이 추가된 '프로세싱 인 메모리(PIM)' 개발에도 나설 전망이다. SK그룹의 지원을 받고 계열사와 손잡을 수 있다는 게 특장점으로 꼽히고 있다. 리벨리온은 KT의 투자를 받고 AI 파트너로 활동 중이다. 2021년 AI 반도체 '아이온'을 내놓은 이곳은 지난달 데이터센터용 AI 반도체 '아톰'을 출시했다. 이 제품은 KT의 데이터센터에서 테스트 중이다. 테스트 완료 후 올 상반기 KT에서 출시될 초거대 AI 서비스 '믿음(Mideum)'에 적용될 예정이다.

퓨리오사AI는 미국 소프트웨어 개발 업체 '허깅페이스'와 협력을 통해 개발자 대상 AI 소프트웨어 플랫폼 구축에 힘을 쏟고 있다. 앞서 2021년에 NPU '워보이'를 선보인 후 카카오엔터프라이즈와 협업 중이다. 내년 초 전작 대비 하드웨어 성능은 8배, 데이터 전송속도는 30배 향상된 2세대 칩을 선보일 계획이다.