글로벌 IT기업의 모바일 AI칩 전쟁

- 구글·애플·화웨이 등 모바일 기기에 인공지능 기반 특수 반도체 칩셋 내장

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모바일 컴퓨팅의 미래가 인공지능(AI)이 탑재된 모바일 용 시스템 온 칩(SoC, System on a Chip)에 집중되고 있다. 모바일 AI칩은 스마트폰에서 부터 감지되고 있다. 애플의 세계 첫 아이폰용 AI 칩을 시작으로, 화웨이, 인텔 등과 신생 스타트업들이 속속 출시하거나 개발 중에 있다. 

애플은 지난 9월 12일 공개한 신규 아이폰 8 시리즈와 아이폰 X의 두뇌격인 애플리케이션 프로세서(AP)는 초당 6000억 번(600GOPS, Giga Operation Per Seconds)의 연산을 수행하는 인공지능 기반의 ‘뉴럴 엔진(Neural Engine)’ 칩 'A11 바이오닉(Bionic)‘을 탑재했다. 

apple-a11아이폰에서 머신 러닝과 안면인식 등에 사용될 목적으로 개발된 뉴럴 엔진 A11 바이오닉은 아이폰X 전면의 트루뎁스 카메라가 사용자 얼굴에 30,000개 이상의 점(Dot)을 뿌려 사용자를 인식하는 페이스-아이디(Face-ID) 기능과 감정을 표현하는 3D 이모티콘 이모지(Emoji)인 애니모지(Animoji)에서 사용자의 50개 이상의 얼굴 근육 변화를 인지하여 렌더링 해준다. 애플은 뉴얼 엔진의 정확도를 높이기 위해 헐리우드 스튜디오에서 제작한 10억개 이상의 얼굴을 이용해 훈련을 시킨 것으로 알려졌다.

특히 A11 바이오닉은 AI에 최적화된 6코어 SoC(System on a Chip)로 가히 혁명적이라 할 수 있다. 아이폰 7의 A10퓨전의 경우 2개의 고성능 코어와 2개의 고효율 코어지만, 이번 아이폰 8 시리즈와 아이폰 X에 장착된 A11 바이오닉은 A10 퓨전 보다 25% 빠른 2개의 고성능 코어와 70%나 빠른 4개의 고효율 코어, 즉 6개의 코어를 가지고 있다. 

긱벤치(GeekBench) 자료에 따르면 6개의 코어가 동시에 구동될 뿐만 아니라 속도가 매우 빠르다. 이는 애플의 최신 아이패드 프로(iPad Pro) 성능을 훌쩍 넘기고 웬만한 고사양 노트북 성능에 비견 할만 할 정도다.

그래픽처리장치(GPU)도 기존 이매지네이션 테크놀로지(Imagination Technologies)사의 공급게약을 끊고 아예 애플이 직접 설계한 GPU를 탑재했다. 기존 A10 퓨전 GPU보다 30% 성능이 향상됐는데, 전력 소모량은 A10 퓨전 GPU와 같은 성능일 때 전력소모가 절반인 것으로 알려졌다. 또한 함께 탑재된 ISP(화상처리, Image Signal Processor)는 화면을 무려 200만 개의 블록으로 나눠 인식하고, 이를 머신러닝으로 분석해 사물이 무엇인지를 파악할 수 있다.

A11 바이오닉 칩은 애플이 꾸준히 추진하고 있는 증강현실(AR) 구현에 타깃을 맞추고 있다. 기본적으로 증강현실은 매우 많은 그래픽을 처리해야 하는 작업이어서 하드웨어와 소프트웨어가 높은 성능의 지속적인 유지와 배터리 역시 저전력으로 유지해야 하기 때문이다. 이는 하드웨어와 소프트웨어 양쪽 모두를 고도로 설계할 수 있는 애플의 능력을 단적으로 보여주는 좋은 사례다.

970중국 스마트폰 제조업체 화웨이(Huawei)가 9월 2일(현지 시간) 독일 국제가전박람회(IFA) 2017에서 차세대 인공지능(Artificial Intelligence) 칩셋 ‘기린 970(Kirin 970)’을 공개했다. 오는 10월 16일 AI 칩셋을 탑재한 스마트폰 ‘메이트 10(Mate 10)’을 출시한다. 

화웨이의 신규 자체 개발 칩셋 기린 970은 옥타코어(8-core) CPU와 12개의 차세대 GPU 코어로 구동되며, 10나노미터(nm)의 신형 프로세스를 활용해 55억개의 트랜지스터를 1제곱센티미터(cm²)의 넓이에 저장할 수 있다. 

또한, 신경망 프로세싱 유닛(NPU: Neural Network Processing Unit)이 적용된 화웨이 최초의 모바일AI 컴퓨팅 플랫폼인 기린 970의 이기종 컴퓨팅 아키텍처 (Heterogeneous Computing Architecture)는 Cortex-A73 쿼드코어(4-core) CPU 클러스터 대비 최대 25배 높은 성능과 50배 높은 에너지 효율을 제공, 동일 AI 컴퓨팅을 보다 빠르고, 적은 전력으로 수행할 수 있다. 벤치마크 이미지 인식 테스트에서 기린 970은 분당 2,000장의 이미지를 처리해, 시중 출시된 칩셋 대비 빠른 속도를 보였다.
 
기린 970은 최대 1.2Gbps의 다운로드 속도를 제공하는 LTE Cat. 18 DL과 Cat.13 UL을 지원, 현재 전세계 모든 통신사 네트워크에서 가장 빠른 다운로드 속도를 제공한다. 업계 최초로 선보인 차세대 Mali G72 12-core GPU는 기존 버전(Mali G71MP8가 탑재된 기린 960) 대비 20% 빠른 그래픽 처리 성능, 약 50% 향상된 에너지 효율을 제공해 사용자들은 한층 길어진 배터리 수명과 끊김 없는 3D 게임을 즐길 수 있다.
 
화웨이의 자체 이미지 신호 프로세서(ISP: Image Signal Processor) 또한 완전히 업그레이드 됐다. 기린 970의 모바일 AI 컴퓨팅 능력이 적용된 새로운 듀얼 ISP는 피사체가 위치한 특정 환경에서 가장 적합한 셋팅을 자동적으로 선택할 수 있는 장면 인식 기능 및 지능형 촬영을 지원해 사용자들에게 보다 자연스러우면서도 전문적인 결과물을 제공한다. 

또한, 칩셋의 새로운 오토포커스(autofocus) 기능은 보다 선명한 인물 사진과 모션 캡쳐 기능을 지원해 움직이는 피사체를 완벽하게 담아내며, 개선된 노이즈 저감 기능은 저조도 환경에서 선명하고 자연스러운 이미지를 구현한다. 이러한 칩셋의 기능은 향후 세계 프리미엄 스마트폰 시장에서 애플 아이폰과의 경쟁이 가속화 될 전망이다. 

movidius-myriad-specs_8_28구글도 10월 4일 캘리포니아에서 열린  하드웨어 이벤트 이벤트에서 공개한 인공지능 기반의 신규 하드웨어 플랫폼 ‘클립(Cilp)’이 인텔이 인수한  컴퓨터 비전 칩 전문 기업 모비디우스(Movidius)의 기술 기반으로 설계됐다고 공개했다. 

구글 증강현실 탱고 프로젝트(Google’s Project Tango)’ 뿐만 아니라 자율비행 드론 사업 등에 협력한 바 있는 모비디우스는 이번 클립 개발에도 초절전형 특수 설계 칩 모비디우스를 제공 탑재했다. 

‘구글 클립’은 디스플레이 없는 커다란 렌즈로 디자인된 가로세로 5cm 정도의 초소형 핸즈프리 카메라로 구글의 인공지능 기술과 인텔의 모비디우스칩의 기술 합작품이다. 

1200만 화소의 카메라가 장착된 클립은 옷깃 등에 부착해 핸즈프리 카메라로 전원을 켜면 인공지능이 전방 130도 범위에서 움직이는 물체를 자동으로 인식해 7초 가량의 영상을 음성 없이 촬영한다. 또한 구글 클립에 적용된 인공지능은 시간이 지남에 따라 사용자의 가족이나 친구, 애완동물 등을 자동으로 학습하고 사용자와 관계없는 인물은 촬영하지 않아 불필요한 사생활 침해를 미리 방지한다.

인공지능(AI)이 탑재된 칩셋은 전 세계를 충격으로 몰아 넣은 구글의 알파고를 통해 이미 경험한 바 있다. 알파고는 구글이 만든 머신러닝 전용칩 '텐서프로세싱유닛(TPU)'이 탑재됐다. 인공지능이 탑재된  시스템 온 칩(SoC)은 더 작게 더 성능을 높이는 모바일 용 AI 칩으로 발전하고 있어 스마트폰 분만 아니라, 드론, 자율자동차 등에 있어 매우 핵심적인 역할을 수행할 것으로 전망된다.  

[김들풀 기자  itnews@itnews.or.kr]