[CCTV뉴스=이나리 기자] 인공지능에서 빠른 연산처리도 중요하지만, 에너지 효율성도 매우 중요하다. 최근 다양한 애플리케이션을 통해 발생되는 데이터의 수가 기하급수 적으로 늘어나면서 이를 보관하는 데이터센터 내 서버의 수 또한 급증하고 있다.

수많은 서버가 24시간 돌아가고 있는 데이터센터는 많은 열을 발생시키기 때문에 데이터센터를 적절하게 냉각시키는 것은 데이터센터의 안정성을 보장하는 중요한 요소다. 또 데이터센터 냉각에 필요한 에너지는 데이터센터에서 사용되는 에너지 대부분을 차지하기 때문에 데이터센터 열 발생률을 감소시키면 덩달아 운영 비용을 절감할 수 있다. 이런 이유로 데이터센터를 운영하고 있는 여러 글로벌 기업들은 에너지를 절감시키기 위한 방법으로 주문형 반도체를 선호하면서, 자체 반도체 개발에 나서기 시작했다. 

프로그래밍과 재설정이 가능한 비메모리 반도체의 일종인 FPGA(Field-Programmable Gate Arrays) 역시 높은 유연성 때문에 대용량 데이터 처리에 적합하다. 이런 이유로 데이터센터 프로세서에 FPGA를 같이 쓰면 전력 감소에 많은 도움을 준다. 또 FPGA가 부상하는 이유 중 하나는 범용 프로세서의 성능 향상이 한계에 달했기 때문이다.

FPGA는 CPU가 감당하지 못하는 더 많은 서비스를 제공할 수 있고, CPU와 병렬로 작동하므로 전체 시스템의 혼란이나 병목현상 없이 추가적인 컴퓨팅 파워로 사용할 수 있기 때문에 최근 새로운 기술로 주목 받고 있다. 재프로그래밍이 가능한 FPGA는 칩을 번역 작업에 최적화해 사용하다가 칩 회로 구성을 다시 설정해 가상비서 서비스에 맞춰 쓸 수 있다.

따라서 FPGA는 인텔이나 AMD가 만드는 범용 프로세서와 특정 장비 전용으로 개발하는 주문형 반도체인 ASIC(Application-Specific Integrated Circuits)의 특성을 합쳤다는 평가를 받는다. 또 FPGA는 특정 함수에 맞춘 하드웨어 프로그래밍이 가능해 신경망 모델 출력 값을 빠르게 계산하는 인공지능 추론 서비스 구현에 적합하다. 이처럼 FPGA는 ASIC보다 초기 개발 비용이 저렴하고, 원하는 작업을 더 빠르게 처리할 수 있다는 것이 장점이다. 반면 단점으로는 일반적으로 ASIC보다 느리고 복잡한 설계에 적용할 수 없다고 여겨진다. 

시장조사업체 마켓앤드마켓이 발표한 ‘2022년 FPGA 시장 예측’ 보고서에 따르면 2014년 FPGA 시장규모는 2016년부터 2022년 사이에 연평균 7.41%의 성장률을 보이며 2022년에는 시장규모가 72억 달러에 이를 것으로 분석됐다. 이는 같은 기간 전체 IC 시장의 연평균 성장률이 5.1%인 것과 비교했을 때 높은 성장세에 있다는 것을 알 수 있다. 

주문형 반도체인 ASIC(Application-Specific Integrated Circuits) 또한 빠른 속도와 높은 에너지 효율의 특성을 지니고 있어 인공지능 전용 칩으로 각광받고 있다. ASIC는 특정 용도에 특화해 설계됐고 집적회로 구성이 최적화돼 있어, FPGA나 GPU에 비해 적은 공간을 차지하면서 더 좋은 성능과 낮은 전력 효율을 함께 제공할 수 있다는 것이 장점이다. 반면, 큰 초기 개발비를 지불해야 한다는 것은 단점으로 꼽힌다. 

◇ 자일링스, 데이터센터 활용도 높은 FPGA의 선두업체