Neoverse V1: HPC에 대한 새로운 접근 방식

Arm, 차세대 고성능 컴퓨팅(HPC) 시장 공략 가속화 Arm이 혁신적인 Neoverse V1 프로세서를 앞세워 고성능 컴퓨팅(HPC) 시장의 판도를 바꾸고 있습니다. 기술 발전의 핵심은 '기본 구성 요소'의 중요성을 강조하며, Arm은 이를 통해 파트너사들이 칩 자체 내에서 혁신을 이룰 수 있도록 지원하고 있습니다. Arm의 Neoverse V1은 기술 워크로드와 HPC 커뮤니티를 위한 Arm 최초의 프로세서로, 엑사스케일 컴퓨팅을 위한 빌딩 블록을 제공하는 데 초점을 맞췄습니다. 이를 통해 연구자들은 신약 개발이나 날씨 시뮬레이션과 같은 특정 사용 사례를 겨냥하거나, 향후 다른 프로젝트에 맞게 설계를 재구성할 수 있는 높은 자유도를 얻게 됩니다. Arm의 비즈니스 모델과 지적 재산권(IP)의 핵심은 유연성에 있습니다. 엑사스케일 프로세서를 위한 기본 구성 요소를 제공하면서도 충분한 맞춤화 여지를 남겨둠으로써, 파트너사들은 과거에는 상상하기 어려웠던 칩 자체 내에서의 혁신을 가능하게 합니다. 다양한 설정 옵션(knobs and dials)과 표준 준수 인터페이스를 통해, Arm의 실리콘 파트너들은 CPU 옆, 온칩 네트워크(CMN-700), 그리고 CXL, CCIX, PCIe와 같은 표준 인터페이스를 통해 자체 로직을 추가할 수 있습니다. 이러한 맞춤화와 호환성의 결합은 광범위한 소프트웨어 개발자 커뮤니티의 지원을 보장합니다. 최근 몇 년간 CI/CD 도구, 컨테이너, 라이브러리, 보안 및 기타 서비스 분야의 선도적인 개발자들이 Arm HPC 커뮤니티의 성장에 따라 Arm으로 몰려들고 있습니다. 또한, 이러한 도구와 애플리케이션 포트폴리오의 확장은 새로운 기술 도입을 망설이는 그룹의 위험을 줄여주며, 긍정적인 피드백 루프를 형성합니다. SiPearl은 유럽 프로세서 이니셔티브(European Processor Initiative)의 일환으로, 2022년 출시 예정인 Rhea SoC의 핵심에 Neoverse V1을 사용할 것이라고 발표했습니다. 유럽에서 설계된 맞춤형 가속기를 탑재한 Rhea 기반 시스템은 엑사스케일 시스템에 먼저 적용된 후, 클라우드 서버, 자율주행차 등 다양한 시장으로 확대될 것으로 예상됩니다. 대한민국에서는 한국전자통신연구원(ETRI)이 랙당 1,600 테라플롭스, CPU당 16 테라플롭스 달성을 목표로 하는 엑사스케일급 CPU 'K-AB21'을 개발 중입니다. Neoverse V1 기반 SoC를 탑재할 ETRI의 목표는 현재 동급 프로세서 대비 성능을 2.5배 높이면서 전력 소비는 60% 줄이는 것입니다. Rhea와 마찬가지로 ETRI의 프로세서 역시 궁극적으로 클라우드 및 엣지 시스템으로 이전될 것입니다. 인도 전자정보기술부 산하 첨단컴퓨팅개발센터(C-DAC) 또한 최근 Neoverse V1 기반 SoC를 활용한 엑사스케일 시스템 구축 계획을 발표했습니다. 이 외에도 다수의 파트너사들이 Arm의 기술을 채택하고 있습니다. Neoverse V1은 이전 모델인 Neoverse N1 대비 IPC 성능을 50% 향상시켰습니다. Neoverse N1은 일반적인 인프라 서버 프로세서로 HPC에서도 우수한 성능을 보였습니다. Neoverse V1은 또한 HPC, ML, AI 집약적인 워크로드 가속을 위한 Scalable Vector Extension(SVE)을 최초로 탑재했습니다. SVE 기술은 현재 세계에서 가장 빠른 슈퍼컴퓨터인 일본 RIKEN 컴퓨팅 센터의 Fugaku 개발에 협력한 Fujitsu와 협력하여 개발되었습니다. Fugaku는 HBM2e를 추가하여 메모리 성능을 초당 1 테라바이트 이상으로 끌어올렸습니다. Neoverse V1 코어는 온칩 고유의 메시 네트워크인 CMN-700을 통해 연결됩니다. 이 네트워크는 CPU, 메모리, 가속기 및 기타 자산을 연결하여 처리량과 성능을 높입니다. CMN-700은 이전 모델인 CMN-600보다 2.5배 향상된 최대 3TB/s의 대역폭을 제공합니다. 또한, CMN-700은 DDR5의 용량과 HBM의 대역폭을 결합한 고대역폭 메모리 시스템 구현을 가능하게 합니다. 현재 Neoverse V1 설계는 가장 진보된 7나노미터 및 5나노미터 공정으로 생산될 예정입니다. HPC 분야는 기술적 돌파구나 고객 수요 변화로 인해 몇 년마다 비가역적인 아키텍처 변화를 겪어왔습니다. 1950년대에는 진공관이 트랜지스터로 대체되었고, 90년대에는 고전적인 벡터 시스템이 표준 프로세서와 부품으로 구성된 시스템에 의해 대체되었습니다. 2000년대 중반에는 NVIDIA가 GPU를 HPC 시스템에 통합하는 혁신적인 아이디어를 선보였으며, 현재 Top 500 목록의 2/3 이상 시스템이 NVIDIA 기술을 특징으로 합니다. 세계에서 가장 빠른 컴퓨터가 CPU 전용 설계임에도 불구하고, HPC 분야에서는 가속 컴퓨팅으로의 명확한 추세가 나타나고 있습니다. 현재는 고객들이 고성능뿐만 아니라 저전력, 저비용, 다용성 및 호환성을 동시에 요구하는 새로운 시대의 시작점에 서 있는 것으로 보입니다. 미래의 아키텍처가 정확히 어떤 모습일지는 예측하기 어렵지만, 이를 가능하게 하는 근본적인 요소들은 오늘날 우리가 사용하는 것과는 다를 것이라고 Arm은 확신하고 있습니다.