AI가 쓸 반도체 칩, AI가 직접 설계했다

로봇이 스스로 자신에게 필요한 로봇을 제작했던 영화 ‘터미네이터’가 현실로 한 발짝 다가왔다. 구글의 인공지능(AI)이 인간 도움 없이 AI 전용 반도체 칩을 직접 설계하는 데 성공했다. 이런 설계 방식이 상용화되면 반도체가 핵심인 자율주행, 5세대(5G) 이동통신 등 첨단 기술의 발전 속도도 비약적으로 빨라질 것이란 관측이 나온다.

10일 구글은 국제 학술지 ‘네이처’에 기고한 논문을 통해 이 같은 연구 성과를 공개했다. 구글은 AI에게 데이터 분석과 딥러닝을 학습시키기 위해 ‘텐서프로세서유닛(TPU)’이라는 머신러닝 칩을 활용하고 있는데, 차세대 칩인 ‘TPU v4’의 설계는 엔지니어 도움 없이 AI가 독자적으로 수행하고 있다고 밝혔다.

구글의 AI가 활용되는 부분은 AI 전용 반도체 설계의 핵심이자 비용과 인력이 가장 많이 소요되는 ‘평면 배치’다. 평면 배치란 손톱보다 작은 크기의 칩 안에 수백만 개의 부품을 효율적으로 집적하는 과정을 일컫는다. 배치에 따라 칩셋의 처리 속도와 전력 효율성 등 성능이 천차만별로 차이가 나기 때문에 매우 정교한 작업을 요구한다. 최첨단 반도체를 생산하기 위해 설계팀은 이 과정에만 몇 개월을 매달려야 했다.

구글 연구진은 평면 배치에 AI 신경망 기법을 도입할 경우 단 6시간 만에 모든 설계 과정을 마무리할 수 있다고 했다. 수많은 반복 학습을 자동 진행할 수 있다는 점과 학습을 거듭할수록 결과가 정교해지는 AI의 특성을 십분 활용했다. 구글은 AI에게 평면 배치 설계 1만 건을 학습시킨 뒤, 빈 칩과 수백만 개의 부품을 줘 이를 무작위로 배치토록 했다. 이와 동시에 다른 AI는 칩의 용도에 가장 적합한 평면 배치를 찾아낸다. 구글은 “AI는 특정 칩 설계뿐 아니라 반도체산업 전반에 쓰일 수 있다”고 했다.

배성수 기자 baebae@hankyung.com