물리법칙 초월? 시뮬레이션 결과 공개한 세계 최대 칩

20×22cm짜리 세계 최대 칩인 웨이퍼스케일엔진(Wafer Scale Engine)을 탑재해 데이터센터용 모듈 세레브라스(Cerebras) CS-1에 의한 시뮬레이션 속도 검증 결과가 발표됐다. 연구팀 발표에 따르면 마침내 현실적 물리 법칙을 넘는 속도로 시뮬레이션을 기반으로 예측하는 게 가능하게 됐다고 한다.

2019년 신생 기업인 세레브라스시스템즈(Cerebras Systems)가 미 국립에너지기술연구소와 협력해 거대한 칩인 웨이퍼스케일엔진을 개발했다. 웨이퍼스케일엔진은 TSMC 16nm 제조공정 노드를 채택했으며 1조 2,000억 개 트랜지스터를 탑재해 40만 개 스파스 선형 대수학 계산 코어를 탑재한 사상 최대 컴퓨터 칩이다. 그리고 이런 웨이퍼스케일엔진을 탑재한 냉장고만한 크기 딥러닝 시스템이 바로 세레브라스 CS-1이다.

웨이퍼스케일엔진 코어에 탑재되는 SRAM 16GB 메모리 대역폭이 9.6PB/sec에서 100Pbps에서 100Pbps에서 작동하는 스웜(Swarm)이라는 네트워크에 연결되어 있다. 세레브라스시스템즈는 CS-1이 세계에서 가장 강력한 AI 계산 시스템이라고 어필하고 있다.

세레브라스시스템즈와 에너지기술연구소 공동 연구팀이 CS-1에서 발전소 연소 공정 시뮬레이션을 실시한 결과 1만 6,000코어 인텔 제온 칩을 탑재한 HP 정품 슈퍼컴퓨터인 쥴(Joule) 2.0이면 6밀리초 걸릴 계산을 CS-1은 불과 28마이크로초로 200배 이상 속도로 계산할 수 있다고 한다. 또 탑재 CPU와 GPU 수에 관계없이 현재 슈퍼컴퓨터에선 CS-1 성능에 필적하는지 않는다고 밝히고 있다.

연구팀은 쥴 2.0보다 200배 이상 속도로 계산할 수 있는지에 대해 쥴에서 사용되는 인텔 제온은 캐시와 SRAM에서 성능을 발휘하는 효과가 낮고 인텔 제온이 웨이퍼스케일엔진 코어에 비해 40% 성능 밖에 내지 못하는 게 원인일 것이라 추정하고 있다.

세레브라스시스템즈는 CS-1 작업은 과학 계산 성능에 큰 진보라면서 CS-1이 100만 개 이상 유체 셀을 실시간보다 고속으로 시뮬레이션하기에 충분한 성능을 처음으로 실증한 것이라며 CS-1을 사용하는 것으로 예를 들어 화력발전소에서 현재 동작 조건에 관한 데이터에 따라 실시간으로 시뮬레이션할 수 있다. 다시 말해 CS-1은 물리법착이 같은 결과보다 빨리 어떻게 될지를 예측할 수 있다는 것이다.

또 세레브라스시스템즈는 차세대 웨이퍼스케일엔진을 탑재한 CS-2 개발에 착수하고 있다. 보도에 따르면 TSM 7nm 제조공정 노를 채택해 트랜지스터 수는 2조 6,000억 개, AI코어는 85만 개로 CS-1 2배 이상을 목표로 하고 있다고 한다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.