중국 '광자 AI 칩', 엔비디아 GPU보다 100배 빠르다…성능 한계 돌파

중국 과학자들이 빛(광자)을 이용해 연산하는 차세대 마이크로칩을 개발, 특정 AI 작업에서 엔비디아(NVIDIA)의 최첨단 GPU보다 100배 이상 빠른 속도를 구현했다고 발표했다. 이번 연구 결과는 세계적인 과학 저널 '사이언스(Science)'에 게재되며 학계의 비상한 관심을 끌고 있다.

20일(현지시각) 과학 기술 전문매체 인터레스팅 엔지니어링에 따르면 칭화대학교 연구팀이 주도해 개발한 'ACCEL'과 'LightGen' 칩은 기존 반도체가 전자의 흐름을 이용하는 것과 달리 광자를 이용해 작동한다.

전력 소모가 크고 발열이 심한 기존 트랜지스터 기반의 GPU와 달리, 광학적 간섭을 통해 계산을 수행하므로 물리적 속도가 압도적으로 빠르고 에너지 효율이 매우 높다.

특히 하이브리드 방식인 'ACCEL'은 초당 1,000조 번의 연산이 가능한 4.6 페타플롭스(PFLOPS)급 성능을 보여주면서도 소모 전력은 극히 적은 것으로 나타났다.

칭화대 보고서에 따르면, 새로 개발된 광자 칩은 비디오 제작, 이미지 합성, 스타일 전송(Style Transfer) 등 특정 생성형 AI 작업에서 엔비디아 A100 등 기존 제품보다 100배 이상의 퍼포먼스를 기록했다.

그러나 전문가들은 이 칩이 엔비디아 GPU의 직접적인 대체제는 아니라고 선을 긋는다.

NVIDIA GPU: 프로그래밍이 가능한 계산기처럼 다양한 프로그램을 실행할 수 있는 유연함(범용성)을 가짐.
중국 광자 칩: 특정 수학 연산에 최적화된 '아날로그 기계'에 가까워 이미지 인식이나 저조도 촬영 등 특수 목적에 특화됨.

즉, 복잡한 코드를 실행하거나 대규모 모델을 학습시키는 용도보다는 이미지를 처리하고 생성하는 전용 가속기로서의 가치가 더 크다는 평가다.


이번 연구의 또 다른 핵심은 제작 공정에 있다. 최첨단 미세 공정이 필요한 엔비디아 칩과 달리, 이 광자 칩은 중국 파운드리 기업 SMIC의 기존 구형 공정 기술로도 충분히 제작이 가능하다.

이는 미국의 대중국 반도체 수출 규제로 인해 최신 GPU 확보가 어려워진 중국이, 소재와 아키텍처의 혁신을 통해 기술적 돌파구를 마련한 것으로 풀이된다.
연구팀은 "LightGen은 광자 기술이 특정 영역에서 진정한 생성형 AI를 구현할 수 있다는 강력한 증거"라며, "향후 컴퓨터 비전과 스마트 시티, 자율주행 등 특수 AI 분야에서 게임 체인저가 될 것"이라고 강조했다.


이태준 글로벌이코노믹 기자 tjlee@g-enews.com