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엣지 컴퓨팅과 AI솔루션이 발달하면서 부각되고 있는 고성능 GPU가 인공지능 시대의 핵심기술로 새삼 각광받고 있다.

머신러닝과 딥러닝에 필요한 데이터를 실시간으로 처리하기 위해선 엣지 컴퓨팅이 필수다. 이런 경우 데이터 처리와 가공을 위해선 고성능 GPU의 병렬 처리 기능이 매우 중요하다.

엔비디아로 대표되는 GPU 기술은 그와 같은 엣지 컴퓨팅 기술과 머신러닝 · 딥러닝 기술이 제 기능을 발휘하기 위한 자리매김하고 있다.

잘 알려져있다시피 GPU는 순차처리방식인 CPU와는 달리 여러 입력 데이터를 동시에 처리하는 병렬연산에 특화된 내부 구조를 갖고 있다. CPU의 보조역할을 벗어나 그래픽뿐만 아니라 CPU의 일반적인 처리 작업, 특히 AI솔루션이 널리 실용화되면서 가장 중요한 기술 중 하나로 부상하고 있다.

이젠 GPU가 장착된 그래픽카드가 기존의 CPU를 대신해 그래픽 작업을 전문적으로 빠르게 처리한다. 이는 게임 산업의 발전 뿐 아니라 AI와 엣지 컴퓨팅, 클라우드가 실행되는 ICT기술의 필수 불가결한 핵심 요소로 등장하고 있는 것이다.

애초 엔비디아는 업그레이드된 CPU 개발을 시도했으나 그 보단 기존의 그래픽카드의 단점을 보완하고 2D와 3D를 통합한 ‘리바 128’을 출시하면서 장차 GPU의 등장을 예고했다.

그 후 그래픽카드 시장을 선점하면서 최초의 GPU인 ‘GeForce 256(NV10)’을 출시하면서 CPU와 양분화된 그래픽카드 시장을 선점할 수 있었다.

나아가선 GPU가 병렬연산을 할 수 있도록 하는 기술 ‘CUDA’를 통해 독자적인 플랫폼을 구축하고 GPU 기술의 표준 언어로 지정했다. 그 후로도 꾸준한 성능 향상을 통해 GPU 기반 그래픽카드 시장을 독점하며 오늘에 이르고 있다.

특히 본격적인 인공지능 시대가 열리면서 GPU 기술은 더욱 비약적인 발전을 거듭했다. 병렬연산 작업에 뛰어난 GPU의 특성을 살려 인공지능 구현에 필요한 플랫폼을 구현하는 핵심 기술로 등극한 것이다.

그 공로는 역시 엔비디아다. 이 회사는 병렬연산 기능 플랫폼을 독점하면서 병렬 연산 플랫폼을 통해 인공지능을 GPU와 연계하고 독자적 원천 기술을 확보하기에 이르렀다.

현재 엔비디아는 지구촌의 GPU 기반 슈퍼컴퓨터의 절반을 보유한 엔비디아는 인공지능 하드웨어의 원천 기술을 바탕으로 자율주행 기술 시장에도 적극 진출하고 있다.

이런 GPU의 역할은 AI 반도체 기반의 수익 구조 창출이 일반화되고, AI 분야 산업이 확장되면서 더욱 중요해지고 있다. GPU 연산 처리와 AI 기술이 접목한 지능형 반도체가 개발되면서 새로운 수익 구조가 창출되고 있는 것이다.

또 클라우드를 통해 처리 속도를 향상시키고, 엣지를 통해 데이터 부하를 분산하기 위한 딥러닝, 그리고 이를 위한 AI 반도체 규모가 증가하는 것도 GPU를 부각시키는 원인이 되고 있다.

지난 2018년 기준으로 세계 AI 관련 반도체 판매량은 약 80만대인데, 그 중 GPU가 50만대를 차지하며 AI 반도체의 가장 높은 비중을 차지하고 있는 것도 이런 현실을 웅변하고 있다. 이에 엔비디아, 구글, 아마존 등 글로벌 ICT 기업들은 GPU 기반 인공지능을 맞춤형으로 개발함으로써 이런 추세를 더욱 가속화하고 있다.

GPU는 이제 기왕의 게임 및 엔터테인먼트 영역에만 그치지 않고 그 활용도가 더욱 확대되고 있다. 빅데이터를 동시에 빠르게 처리할 수 있는 GPU의 연산 능력은 인공지능, 엣지 컴퓨팅, 자율주행차 등 미래 신기술의 구현에 필수적인 기술이 된 것이다.

빅데이터 기반의 인공지능, 자율주행차 등 새로운 기술 발달 과정에선 필히 GPU기술이 보편화되고 있다. 또한 사물인터넷의 발달과 기기의 다양화로 원활한 데이터 처리를 위해 클라우드 시스템이 도입되고 사물인터넷에 인공지능이 적용되면서 GPU의 역할이 크게 증가하고 있는 것이다.

전문가들도 GPU기술을 통해 인공지능 ICT 기술을 실생활에 활발하게 적용하고 분야별 틈새시장을 공략할 필요가 있다는데 의견을 같이 한다. 특히 국내기업들도 GPU 기술을 바탕으로 인지과학, 고성능컴퓨팅, 대량 데이터 기술, 진화 알고리즘/시스템 기술 등으로 역량을 넓혀가야 한다는 것이다.

엔비디아는 최근 경기 불황에도 불구하고 GPU 판매가 전년 대비 21%의 성장률을 보였고 엔비디아 기술을 채용하고 있는 아마존, 구글 등도 이에 버금가는 성장률을 보이는 것도 그런 배경이다.

또 GPU 시장을 독점하고 있는 기업들에 맞서 구글, 아마존, 퀄컴 등이 최근에는 GPU처럼 AI 연산에 특화된 새로운 하드웨어를 개발하고 있는 것은 그 만큼 병렬연산처리 기술의 중요성을 역설적으로 보여주고 있는 셈이다.