세레브라스 – AI 반도체 강자인 이유

세레브라스는 엔비디아의 독점체제를 무너뜨리고 AI 반도체의 가격 안정을 가져올 새로운 강자로 거론되고 있는데, 그 이유가 궁금하신가요?

초대형 AI 반도체인 웨이퍼 스케일 엔진 버전2 (WSE-2)부터 최근 공개된 AI 슈퍼컴퓨터 CS-2까지 세레브라스가 AI 반도체의 강자로 떠오르는 이유에 대해 알려드리겠습니다.

초대형 AI 반도체 WSE-2

AI 반도체 분야에서 세레브라스(Cerebras)라는 이름의 막강한 도전자가 등장했습니다.

캘리포니아에 본사를 둔 이 유니콘기업은 90%의 시장 점유율을 자랑하는 NVIDIA가 AI 반도체 영역에서 유지해온 독점체제를 무너뜨릴 준비가 되어 있는 기업으로 기대되고 있습니다.

세레브라스의 이런 자신감의 중심에는 A4 종이 정도 크기의 초대형 AI 반도체인 ‘웨이퍼 스케일 엔진(WSE-2)’이 있는데요. 동종 세계 최대 규모라는 차별성을 자랑합니다.

반도체 웨이퍼 전체를 하나의 강력한 장치로 활용하여 컴퓨팅 능력을 강화했다고 하는데요.

OpenAI의 창립자인 Sam Altman과 같은 대규모 투자자들이 7억 4천만 달러의 엄청난 지원을 약속하면서 세레브라스(Cerebras)의 기업 가치는 41억 달러로 급등하기도 했습니다.

세레브라스(Cerebras)는 더 적은 전력을 필요로 하고 더 작은 공간을 차지하는 AI 반도체로의 전환을 목표로 개발을 계속하고 있으며, 이는 AI 및 반도체 산업 전체 환경을 재편할 것으로 예상되고 있습니다.

AI 반도체 패권을 가진 엔비디아로부터 점유율을 가져오기위한 치열한 반도체 개발 전쟁의 최전선에는 세레브라스가 있습니다.

웨이퍼 스케일 엔진(WSE) 소개

빠르게 진화하는 AI 가속기 세계에서 WSE(웨이퍼 스케일 엔진)는 웨이퍼 스케일 부분에서 일어난 작은 혁신이라는 생각이 듭니다.

AI 가속기의 컴퓨팅 능력에 필요한 모든 필수 구성 요소가 대략 iPad 크기에 집약되는데요.

하나의 거대한 반도체 칩에 압축되어 있다고 상상해 보면 엄청난 공간 활용이 가능하게 된다는 걸 쉽게 예상해 볼 수 있습니다.

이 칩은 TSMC의 최첨단 16nm 공정을 사용하여 꼼꼼하게 제작된 300mm 직경의 웨이퍼로 달성할 수 있는 최대치로 생각됩니다.

그런데 왜 이렇게 거대한 칩을 만들어야 할까요?

그 대답은 기존 설정을 괴롭히는 정보 전송 지연이라는 문제를 극복해가 하기 때문입니다.

이러한 지연의 약 50%가 칩과 PCB 보드 사이에 나타난다는 것은 널리 알려진 사실인데, 모든 작업을 단일 칩에 통합함으로써 이러한 문제를 피하고 지연을 최소화하고 전력 소비를 크게 줄일 수 있습니다.

그러나 이렇게 엄청난 규모의 칩을 다룰 때는 주의할 점이 있습니다. 상당한 크기로 인해 열팽창 문제에 취약해지는데요. 이 문제를 해결하기 위해 기판과 실리콘 사이에 전략적으로 배치된 연결 레이어를 통합하는 방식으로 해결했다고 합니다. 이런 엔지니어링 기술을 통해 WSE는 열 변동에 관계없이 원활하게 작동할 수 있습니다.

AI 반도체 시장의 성장

머신러닝과 연산에 특화된 AI 반도체를 둘러싼 열풍은 OpenAI의 ChatGPT로 대표되는 생성 AI의 등장과 함께 그 수요가 폭발적으로 증가 했는데요.

AI가 일상생활에 구현되기 시작하면서 더욱 개선된 AI 서비스를 위한 경쟁이 치열한데요. 그중에서 특히나 AI 반도체 확보 경쟁에 전세계 기업들이 너나 할것 같이 뛰어 들고 있어 그 몸값이 천정부지로 치솟고 있습니다.

그래서 AI 반도체는 가장 빠르게 성장하는 부문으로 떠올랐는데요. Gartner의 시장 전망에 따르면 현재 534억 달러 규모인 AI 반도체 시장은 매년 두 자릿수 규모로 성장해 2027년에는 1,194억 달러로 급증할 것으로 예상됩니다.

또한 AI 반도체가 미래 반도체 환경의 중심 무대를 차지하면서 데이터 센터는 2030년까지 무려 3,050억 달러로 성장할 것으로 예상되고 있는 상황입니다.

엔비디아에 도전하는 유니콘 기업들

현재 AI반도체 분야는 미국 엔비디아가 90%라는 압도적인 점유율을 차지하고 있는 거의 독점에 가까운 형태를 보이고 있습니다.

그러나 NVIDIA에 대한 의존도를 줄이려는 기업과 NVIDIA의 시장 독점에 대담하게 도전하는 스타트업이 획기적인 제품을 개발하고 출시하기 위해 경쟁하고 있습니다.

특히, 한국의 삼성전자와 SK하이닉스는 AI반도체에 필수적인 고성능 메모리 분야에서 두각을 나타냈고, 리벨리온(Rebellion), 사피온(Sapion), 퓨리오사 AI(Furiosa AI) 등 국내 스타트업도 글로벌 AI 경쟁에서 엔비디아를 앞지르는 등 뛰어난 AI 반도체 역량으로 주목을 받기도 했습니다.

이러한 역동적인 환경 속에서 세레브라스(Cerebras)는 글로벌 스타트업 무대에서 가장 우수한 AI 반도체 회사로 손꼽이고 있습니다.

연구실 같은 세레브라스 내부

사실 Cerebras의 본사는 기존 회사라기보다는 최첨단 실험실에 가까운데요.

회사 안을 살펴보면 한쪽 구석에는 냉각 팬의 온도 조절을 위한 소음이 발생하고, 거대한 AI 칩으로 장식된 서버가 벽을 따라 늘어서 있습니다.

반대쪽에는 20갤런짜리 물 탱크 6개가 일렬로 늘어서 있는 냉각수 펌핑 시스템이 눈에 뛰는데요. 이 외에도 부지런한 Cerebras 직원은 현미경으로 냉각 시스템을 살펴보고 있는 모습도 보입니다.

세레브라스 관계자는 “자사의 거대 AI 반도체는 기존 그래픽 처리 장치(GPU)에 비해 컴퓨팅 성능에서 높은 성능을 자랑하지만, 많은 열을 발생시켜요. 최고의 성능을 유지하기 위해 우리는 효율적인 냉각 시스템을 구축했으며 우리는 지속적인 실험을 진행하고 있어요.”라고 밝히기도 했습니다.

AI 슈퍼컴퓨터 ‘CS-2’

세레브라스는 창립 7주년을 맞이한 지난 7월 놀라울만한 성과를 발표했는데요. 바로 AI 슈퍼컴퓨터 ‘클러스터 스케일(CS-2)’를 아랍에미리트(UAE)에 성공적으로 수출했다는 소식입니다.

세레브라스 CS-2는 웨이퍼 스케일 엔진(wse)을 하나의 독립된 장치에서 운영할 수 있는 완제품이라고 할 수 있는데요.

고성능 수냉체계, 네트워크 장비, 저장장치와 같은 웨이퍼 스케일 엔진(wse)을 독립적으로 운영하기 위해 필요한 모든 인프라를 제공하고 있습니다.

이런 CS-2 64대로 구성된 AI 슈퍼컴퓨터 한 대의 가격은 1억달러(약 1300억원)에 이르며, 이는 전 세계 국가에서 오랫동안 과학 및 기술 역량의 기반으로 존경받아온 슈퍼컴퓨터 시스템과 경쟁하게 됩니다.

Cerebras의 AI 컴퓨터는 UAE의 야심찬 슈퍼컴퓨터 네트워크인 ‘Condor Galaxy’에 통합되어 대규모 아랍어 기반 언어 모델(LLM) AI를 구축하는 데 중요한 역할을 할 예정인데요.

2024년 말까지 배치할 예정인 최대 9대의 추가 슈퍼컴퓨터에 대한 계약을 UAE와 체결하기 위한 논의가 진행 중이라고 합니다.

AI 반도체가 두각을 나타내면서 현명하게 투자 자본을 사용하려는 수요가 생겨나고 있습니다. 이에 따라 AI 붐이 비즈니스 지형을 바꾸고 있는 가운데, 시가총액 1조 원이 넘는 세레브라스와 같은 유니콘들의 대거 등장하며 AI 기술업계를 떠들썩하게 만들고 있습니다.

이런 정황들을 볼때 저는 현재 거의 독점에 가까운 시장점유율을 가진 엔비디아가 다른 회사들과 시장파이를 나눠먹고 천정부지로 치솟고 있는 AI 반도체의 가격도 안정화될 것으로 보고 있는데, 여러분은 어떠신가요?