인공지능(AI) 칩 등 AI에 최적화된 시스템 장치를 직접 설계하는 퓨리오사AI(FuriosaAI)는 딥러닝에 최적화된 하드웨어를 개발한다. 엣지 컴퓨테이션과 인퍼런스에 특화된 AI칩은 고밀도 시스템 소프트웨어, 인공지능형 미들웨어로 구성된다.

이 분야는 엔비디아(NVIDIA)와 인텔(intel)이 주도하고 구글(Google) ‘TPU’, 비트코인 전용칩 생산업체 비트메인(bitmain)도 진입했다. 미국, 중국 등 100여 개 기술 스타트업이 개발에 도전해 몇몇 업체가 두각을 보이고 있지만 아직까지 주도적인 설계방안은 나오지 않았다.

지난해 4월 회사를 설립해 인공지능 도메인 칩을 개발중인 백준호 대표를 2일 서울 삼성동 코엑스 ‘Tech meets Startup’에서 만났다.

인공지능 기술 발달에 새 장을 연 인공신경망 기술 ‘컨볼루셔널 뉴럴 네트워크(Convolutional Neural Network, CNN)’는 인간의 뉴런을 근사적으로 모방했다. 뉴럴 네트워크는 구성하는 점들과 연결선이 있다. 점은 연산을 연결선을 데이터 망을 의미한다. 이를 바탕으로 AI칩 연산 확장성(Scale of Computation)을 위한 라우팅 등을 설계한다.

백 대표는 “AI 칩 개발에는 알고리즘 이해, 마이크로 아키텍처, 검증, 피지컬 구현 등 정밀하고 복합적인 기술이 요구된다”며 “국내는 집 제조와 양산 기술력은 앞서있지만 칩 설계, 마이크로 아키텍처 경쟁력이 글로벌 기업에 비해 매우 취약하다”고 말했다.

이어 그는 “마이크로 아키텍처가 취약하다는 말은 근본 개념 설계가 부족하다는 것”이라며 “근본 개념설계는 지성의 힘을 바탕으로 부가가치를 높이는 과정이다. 칩은 설계과정을 통해 물리적 구조물이 형성된다. NVIDIA 칩의 경우 200억개 트랜지스터로 구성됐다”고 설명했다.

“설계 방법론 측면에서 소프트웨어가 필요하다. 구글이 제시한 AI를 통해 AI칩을 설계하는 접근 등 반도체 설계에서도 AI가 중요하다”

AI 칩 설계 프로세스는 컴퓨테이션에 대한 이해, 부품 설계 능력, 설계의 정확도와 정밀도, 신속성 등이 필요하다. 또 근본개념 설계는 필드 기술에 기반해야 한다.

문제는 어떻게 주도적인 ‘위너(winner) 아키텍처’를 찾을 것인가 이다. 백 대표는 “구체적이고 정확성을 갖는 뛰어난 소프트웨어(SW) 기술과 성능모델링 시뮬레이터 제작이 필요하다”며 “성공적인 설계에는 시장이 요구하는 워크로드 특성과 예측, 슈퍼컴퓨터에 해당하는 고성능 컴퓨테이션, 세부 디자인 등 시간과 경험의 축적에서 나오는 수준 높은 인사이트가 요구된다”고 설명했다.

이어 그는 “설계 방법론 측면에서 소프트웨어가 필요하다. 구글이 제시한 AI를 통해 AI칩을 설계하는 접근 등 반도체 설계에서도 AI가 중요하다”고 강조했다.

구글이 반도체 설계회사가 아님에도 AI칩 ‘TPU’ 개발에 성공한 배경은 소프트웨어 기반이 있기 때문이다. 그 예가 구글이 제시하는 퀀타이제이션(Quantizytion)이다. 퀀타이제이션은 부동소수점을 정수연산으로 변환화는 문제로 연산 효율성을 향상하기 위해 연구하는 분야다. 구글 TPU는 막강한 소프트웨어 개발역량을 집약해 설계했다. AI칩 개발은 도메인영역 애플리케이션, 비즈니스 동력, 소프트웨어 역량 등 조직적 접근이 필요하다.

백 대표는 “설계중인 칩은 구글 TPU와 목적은 비슷하지만 다른 아키텍처로 설계, 엣지 컴퓨테이션과 인퍼런스 부분이 특화됐다”며  “인퍼런스란 DNN(Deep Neural Network) 트레이닝 된 것을 현장에 적용하는 것을 의미한다. 구글 TPU는 트레이닝 부분에 특화됐다. 자율주행자동차 등에 적용되는 기술이 인퍼런스 부분”이고 설명했다.

퓨리오사AI는 샘플 칩을 내년까지 개발을 완료, 2020년부터 본격적인 양산에 착수한다는 계획이다. 팀은 삼성전자 메모리사업부에서 함께 일했던 이들로 SSD, 반도체 등 연구에 10년 이상 참여했다. GPU, CPU와 스토리지 솔루션, SOC, 퍼포먼스 모델링, 등 반도체 풀스텍을 보유한 팀이다. 멤버 중에는 AMD, 퀄컴(Qualcomm) 등 외국계 기업 출신들도 있다.

기존 국내 대기업들은 설계영역에서 취약한 구조적 약점이 있다. 제조, 실용화는 잘하나 원천설계에는 약하다. AI전용 칩은 소프트웨어 설계가 중요해 스타트업이 경쟁력을 가질 수 있는 분야다.

국내외적으로 확장성의 한계에 직면한 실리콘을 대체할 새로운 소재에 대한 연구도 활발한 상황이다. 이에 대해 백대표는 “소프트웨어 능력만 있으면 새로운 소재는 얼마든지 활용할 수 있다. (신소재로)실용적인 도메인 제품이 나오기까지는 최소 10년은 걸릴 것으로 보고 있다”고 설명했다.

백 대표는 미국 켈리포니아 실리콘벨리를 비롯해 플로리다, 아틀란타 등에서 14년 간 생활했다. 조지아공대에서 전자공학을 전공, 대학원까지 300학점을 이수하며 전공 관련 다양한 분야를 섭렵했다. 역사와 철학에도 관심이 많다. 스타트업이 어려운 상황을 극복해야 하는 순간이 많은데 그 과정에서 인문학적 성찰이 도움이 된다는 설명이다.

백 대표는 “함석헌 선생님은 ‘뜻으로 보는 한국역사’에서 고난의 역사를 말했다. 국내 스타트업은 험하고 가파른 수난의 지형을 극복해야 하는 상황이다. 새로운 창조를 위한 씨알, 근본적인 소프트웨어 설계 능력이 필요하다”고 강조했다.

이어 그는 “생태계 시스템도 중요하다. 오라클 등이 보유한 데이터베이스는 40~50년간 누적된 기술로 도전이 쉽지 않다. AI칩은 새로운 영역으로 선도 기업과 차이가 2년 정도에 불과하다. 아직까지는 기회가 열려있는 분야” 라고 말했다.

30·40대가 주축인 회사는 에너지가 넘치고 커뮤니케이션이 활발하다. 11월 중 미국 켈리포니아에 지사를 설립, 실리콘벨리 인력을 충원할 계획이다.

국내 초기 투자자는 네이버, DSC, 산은캐피탈이다. 시리즈 A 투자가 진행 중으로 중국 등 해외 접촉 점도 늘려갈 계획이다.