영국 반도체 설계자산(IP) 기업인 ARM은 인공지능(Artificial Intelligence, 이하 AI) 경험을 가속화할 차세대 CPU와 GPU IP를 공개했다. 지난 3월에 발표한 ARM 다이내믹(ARM DynamIQ) 기술을 기반으로 설계된 첫 번째 프로세서인 Cortex-A75와 Cortex-A55를 출시했다. 이와 함께 바이프로스트(Bifrost) 아키텍처 기반 ARM Mali-G72도 함께 선보였다. 

3 월에 처음 선보인 ARM DynamIQ 기술은 칩에서 클라우드까지 분산 지능(distributed intelligence)으로 향하는 첫 번째 이정표였으며, 이를 기반으로 설계된 ARM Cortex-A75 와 Cortex-A55 프로세서는 향후 3-5 년 내 AI 성능 50 배 향상시키기 위한 목표를 설정하고 DynamIQ 기술을 통한 AI 성능 작업에 필요한 전용 명령어 기능을 탑재했다. 이와 함께 단일 컴퓨팅 클러스터에서 DynamIQ 빅리틀(big.LITTLE)로 멀티코어 기능과 유연성 개선했으며, 수 십억 개 디바이스의 보안 토대인 ARM TrustZone 기술로 종단 장치의 SoC를 공고히 수비한다. 첨단 운전자 보조 시스템(ADAS)과 자율 주행을 위해 기능적 안정성(Functional Safety)도 향상됐다. 

업계 출하량 1위인 ARM Mali의 새로운 프리미엄 제품인 ARM Mali-G72는 분산 지능과 디바이스 기반의 머신 러닝(ML: Machine Learning)을 위해 SoC를 보다 더 최적화한다. Mali-G72는 하이파이(High Fidelity) 모바일 게임, 모바일 가상현실(VR)뿐만 아니라 머신 러닝에 대한 새로운 활용 사례를 위해 설계됐다. 

AI는 이미 많은 사람들의 일상을 단순화하고 변화시키고 있고, 잠재적으로 생명을 구하는 AI 혁신에 대한 사례에 대해 읽어보거나 목격하기도 한다. 하지만 인간 두뇌의 학습 과정과 의사 결정 기능을 복제하는 것은 종종 클라우드 집약적인 컴퓨팅 성능을 요구하는 알고리즘에서부터 시작하기도 한다. 불행하게도, 클라우드 중심의 접근 방식은, AI 유비쿼터스의 삶을 잠재적으로 변화시키고 실시간 추론과 중요한 사생활을 위해서 사용자에게 더 가까이 다가가고자 할 경우, 최적의 장기적인 해답은 아니다. 또한, 최근에 실시한 설문 조사 결과에 따르면, 전 세계 소비자의 85%가 AI의 보안에 대해 우려하고 있는 것으로 나타났다. 이는 AI의 개인 정보 보호에 대한 신뢰를 심어주기 위해서 단말기에서 개인 데이터를 더 많이 처리하고 저장해야 한다는 중요 지표가 필요하다.

ARM 컴퓨트 프로덕트 그룹 총괄인 난단 나얌팔리(Nandan Nayampally)는 “ARM 기술이 현재 전세계 인구의 70 %에 도달한 사실을 고려해 봤을 때, 안전한 유비쿼터스 AI을 실현하는 것은 ARM의 기본 지침 설계 원칙이다. 이와 같이 ARM은 AI에 대한 컴퓨팅 경험과 기타 인간과 유사한 컴퓨팅 경험을 근본적으로 재구성할 책임이 있다. 이를 위해 ARM은 네트워크 종단의 컴퓨팅과 클라우드 사이에 보다 빠르고 효율적이면서 안전한 분산 지능을 실현해야 한다”고 말했다.

Cortex-A75: 획기적인 단일 스레드 성능

Cortex-A75출시와 관련해 난단 나얌팔리 총괄은 “ARM에 수 십년 이상 근무하면서 최고 수준의 효율성을 유지하면서 단일 스레드 연산 능력을 증가시키는 제품을 제공하게 되어 매우 기쁘게 생각한다”고 말했다. Cortex-A75는 파트너가 노트북, 네트워킹, 서버를 포함한 모든 고성능 사용 사례를 스마트폰 전력 프로파일 내에서 다룰 수 있게 최대 50% 향상된 성능을 더욱 향상된 멀티코어 기능과 결합해서 제공한다. 

Cortex-A55: 업계를 선도하는 새로운 고효율 프로세서

Cortex-A53 기반 시스템온칩(SoC)이 지난 2013년 시장에 출시된 이후 ARM 파트너는 15 억 개를 출하했고 지금도 계속해서 출하량은 빠르게 증가하고 있다. 이러한 규모는 차기 제품이 뛰어넘기에는 매우 높은 기준치이지만, Cortex-A55는 일반적인 제품이 아니다. AI 전용 명령어와 함께, 오늘날 Cortex-A53 기반 디바이스와 비교하면 2.5배까지의 밀리와트 당 성능 효율성을 보여주는Cortex-A55는 전세계 최고 수준의 다목적 고효율 프로세서다.

더 많은 일상 디바이스에 대한 유연한 big.LITTLE 성능

단말기에서 클라우드로 지능을 분산시킬 때 고려해야 할 다양한 컴퓨팅 영역이 있다. DynamIQ big.LITTLE은 처음으로 단일 컴퓨팅 클러스터에서 빅(big)과 리틀(LITTLE) 프로세서를 구성하도록 지원해 다양한 단계의 성능과 사용자 경험에 걸쳐 더 많은 멀티코어 유연성을 제공한다.

DynamIQ big.LITTLE의 유연성은 분산 지능이 요구하는 시스템 수준 접근 방식의 핵심이다. 유연한 CPU 클러스터, GPU 컴퓨팅 기술, 전용 가속기의 조합과 함께, 새로운 ARM 컴퓨팅 라이브러리는 AI 성능의 효율적인 향상과 확장을 제공한다. ARM 컴퓨팅 라이브러리는 Cortex CPU와 Mali GPU 아키텍처에 최적화된 저수준 소프트웨어 기능(Low-level Software functions)의 모음이다. 이는 하드웨어의 효율성을 유지하는 동시에 최대 성능을 끌어내고자 하는 ARM의 소프트웨어 투자 의지를 반영하는 최신 사례일 뿐이다. CPU만으로도, ARM 컴퓨팅 라이브러리는 신규 및 기존의 ARM 기반 SoC에서 AI와 ML 워크로드에 대해서 10배에서 15배까지 성능을 올려준다. 

Mali-G72: 차세대 현실 콘텐츠를 위해 최적화된 GPU 

ARM 시스템 레벨 접근 방식은 GPU를 포함해 컴퓨팅 IP의 다양한 블록에 걸쳐 혁신을 실현하게 한다. 이전 Mali-G71의 성공을 기반으로 제작된 Mali-G72 GPU는 Bifrost 아키텍처 개선을 통하여 성능을 40 %까지 향상시켰다. 이를 통해 모바일 VR 경험을 전진시키고 새로운 영역으로의 하이파이 모바일 게임의 진입을 하게 한다. 또한 Mali-G72는 최고 수준의 효율성과 성능을 갖춘 ML을 제공할 수 있도록 설계됐으며. 산술 연산 최적화와 캐시 증가를 통한 대역폭 감소를 이루어 ML 효율성이 17% 향상됐다.

25% 향상된 전력 효율성과 20% 증가한 성능 밀도, 그리고 새로운 머신 러닝 최적화를 통해 ARM은 지능을 SoC 전반에 걸쳐 효율적으로 분산시킬 수 있게 됐다.

이곳에서 분산 지능이 시작된다

ARM은 오늘 최첨단 컴퓨팅을 위해 설계된 차세대 CPU와 GPU IP를 발표했다. 아래의 그림은 근래의 디바이스를 위한 가장 최적화된 ARM 기반의 SoC의 묘사하고 있다 컴퓨팅, 미디어, 디스플레이, 보안 및 시스템 IP 전체 제품군은 최고의 성능과 가장 효율적인 모바일 컴퓨팅 환경을 제공하기 위해 설계 및 검증되었다. 이 외에도 새로운 모바일 시스템 지침서(System Guidance for Mobile: SGM-775)는 SoC 아키텍처부터 실리콘 이전 단계에 대한 상세한 분석 문서, 모델과 소프트웨어 등 모든 것을 포함하고 있으며, 이는 ARM 파트너에게 무료로 제공된다. 시장 출시 기간 단축과 함께 Cortex-A75은 최고 성능과 효율성을 보장하는 최적화된 구현을 제공하는 ARM POP IP 도 준비되어 있다.

단말기에서 클라우드에 이르는 소프트웨어 생태계 선도

소프트웨어는 미래의 고효율 및 보안 분산 지능을 위한 핵심이다. ARM 생태계는, 훌륭한 AI 혁명의 퀵스타트에 필요한 광범위하면서 파괴적인 소프트웨어 혁신을 제공하기 위해 아주 특별한 위치에 있다. 최신 CPU와 GPU IP를 보다 잘 지원하기 위해 완벽한 소프트웨어 개발 환경을 함께 선보인다. ARM 가상 프로토타입과 DS-5 개발 스튜디오의 조합을 통하여, 하드웨어가 준비되기 전에도 생태계가 DynamIQ 최적화된 소프트웨어를 개발할 수 있게 해준다.

ARM은 향후 5년 동안 1,000억 개의 칩을 출하하기 위해 파트너와 협업을 준비하고 있으며, 물리적인 컴퓨팅 세계에서 인터넷 상시 접속되면서 직관적이고 지능을 갖춘 보다 자연스러운 컴퓨팅 세계로의 전환을 지원하기 위해서 보다 민첩하게 준비하고 있다. 이번 새로운 출시를 통해 컴퓨팅이 발생하는 모든 영역에서 토탈 컴퓨팅과 지능형 솔루션으로의 전환에 대한 ARM의 비전을 달성하는데 한 걸음 더 가까워졌다.