Arm이 3월 31일(수) 오후에 온라인 기자간담회 ‘Arm 비전 데이(Arm Vision Day)’를 개최하고 새로운 Armv9 아키텍처를 발표한다. 이는 향상된 보안, 인공지능(AI), 그리고 유비쿼터스 전용 프로세싱에 대한 전세계적인 요구사항에 대응하기 위해 설계됐다. Armv9은 10년만에 출시된 새로운 Arm 아키텍처로, 오늘날 모든 컴퓨팅에서 최고의 와트 당 성능을 이끌고 있는 Armv8의 성공을 이어 나갈 전망이다.
Arm의 CEO인 사이먼 시거스(Simon Segars)는 “AI에 의해 정의될 미래를 향해 나아가고 있는 만큼, Arm은 앞으로 직면할 다양한 어려움들을 해결할 수 있는 최첨단 컴퓨팅의 기반을 마련해야 한다”며, “Armv9이 그 해답”이라고 강조했다. 또한, 사이먼 시거스 CEO는 “Armv9는 앞으로 출시될 3,000억 개의 Arm 기반 칩에서 가장 중요한 역할을 할 것”라며, “경제성, 설계 자율성, 그리고 범용컴퓨팅의 접근성을 바탕으로 구축되었으며 널리 사용될, 안전하고 강력하며 특화된 프로세싱에 대한 수요는 향후 3,000억개의 Arm 기반 칩을 이끄는 동력이 될 것”이라고 말했다.
Arm 기반 칩의 출하량은 더욱 가파르게 증가하고 있으며, 지난 5년 동안에는 무려 1,000억 개 이상의 디바이스가 출하된 것으로 집계됐다. 이러한 속도라면, 곧 전세계에서 공유되는 데이터의 100%가 엔드포인트, 데이터 네트워크, 클라우드 중 한 곳에서는 Arm에 의해 처리될 것으로 예상된다. 이러한 Arm 기술의 만연한 활용은 Arm이 Armv9에 더욱 강화된 보안 및 성능과 더불어 새로운 기능들을 선보여야 할 책임이 있다는 것을 의미한다. Armv9의 새로운 역량들은 전세계적으로 AI, IoT 및 5G가 빠르게 발전함에 따라 모든 애플리케이션들이 범용 컴퓨팅에서 특화된 컴퓨팅으로 전환하는 것을 더욱 가속화할 것이다.
보안: 컴퓨팅의 최우선 과제
오늘날 업계가 직면한 최대 기술적 과제, 즉 전세계의 정보를 보호하는 문제를 해결하기 위해, Armv9 로드맵은 Arm 컨피덴셜 컴퓨팅 아키텍처(Arm Confidential Compute Architecture, CCA)를 제시한다. 컨피덴셜 컴퓨팅은 하드웨어 기반의 보안 환경에서 컴퓨팅을 수행함으로써, 처리 중인 상태의 일부 코드 및 데이터가 심지어는 상위권한의 소프트웨어에서(privileged software)도 접근 및 수정될 수 없도록 보호한다.
Arm CCA는 보안 및 비(非)보안 세계로부터 분리된 부분에서 동적으로 생성된 영역(Realm)이라는 개념을 선보일 예정이며, 이는 기존 애플리케이션에서도 사용이 가능하다. 비즈니스 애플리케이션을 예로 들면, 이러한 ‘영역’은 상업적으로 민감한 데이터 및 코드를 사용 중이거나 저장 상태이거나 전송 중인 상태에서도 모든 시스템으로부터 보호할 수 있다. 기업 임원들을 대상으로 실시한 펄스 설문조사(Pulse survey)에서 약 90%의 응답자들은 컨피덴셜 컴퓨팅을 활용하 수 있게 되면 보안 비용을 절감함으로써 엔지니어링 혁신에 대한 투자를 대폭 늘릴 수 있을 것으로 기대한다고 답했다.
마이크로소프트 애저 엣지 및 플랫폼 사업부 부사장 겸 CTO인 헨리 샌더스(Henry Sanders)는 “엣지부터 클라우드에 이르는 사용 사례들이 점차 복잡해지면서, 통용되는 단일 솔루션으로는 해결할 수 없게 됐다”며 “따라서 이기종 컴퓨팅(heterogenous computing)이 더욱 유비쿼터스화 되고 있으며, 이는 하드웨어 및 소프트웨어 개발자들 간에 더 큰 시너지를 필요로 한다. 마이크로소프트와Arm이 긴밀한 협력을 통해 개발한 Armv9의 컨피덴셜 컴퓨팅 기능은 이러한 하드웨어와 소프트웨어 간의 시너지를 보여주는 좋은 예시”라고 말했다. 또한, 그는 “Arm은 에코시스템의 중심에서 이기종 컴퓨팅을 가속화할 수 있는 유일한 위치에 있으며, 수십억 개의 디바이스를 구동하는 아키텍처에서 개방형 혁신(open innovation)을 이끌어 나가고 있다”고 덧붙였다.
모든 곳에 존재하는 AI: 확장 가능하며 특화된 솔루션 필요
AI 워크로드의 편재성(ubiquity)과 범위는 더욱 다양하고 특화된 솔루션을 요구한다. 일례로 2020년대 중반에 이르면 80억 개 이상의 AI 음성 비서 디바이스가 사용될 것으로 전망되는 가운데[1], 온디바이스 애플리케이션 중 90% 이상이 시각 및 음성과 같은 AI 기반 인터페이스를 비롯한 AI 요소들을 갖출 것으로 예상된다[2].
이러한 요구사항을 충족하기 위해, Arm은 후지쯔(Fujitsu)와 협력해 스케일러블 벡터 익스텐션(SVE) 기술을 개발했으며, 이는 세계에서 가장 빠른 슈퍼컴퓨터 후가쿠(Fugaku)의 중심이 됐다. Arm이 이러한 성과를 토대로 개발한 SVE2를 통해, Armv9은 보다 향상된 머신러닝(ML) 및 디지털 신호 처리(DSP) 기능을 더욱 광범위한 애플리케이션 전반에 구현할 수 있게 됐다.
SVE2는 5G 시스템, 가상현실 및 증강현실의 프로세싱 역량 뿐만 아니라, 이미지 프로세싱이나 스마트홈 애플리케이션같이 CPU에서 로컬로 실행되는 머신러닝 워크로드의 처리 능력을 강화한다. Arm은 앞으로 수년간, Arm 기술의 AI 역량을 더욱 확장할 계획이다. 이를 위해, Arm은 현재 Mali GPU와 Ethos NPU에 대해 진행중인 AI 혁신과 더불어 CPU 내에서의 행렬 곱셉 성능을 대폭 강화할 예정이다.
시스템 설계를 통한 성능 극대화
Arm은 지난 5년 동안 매년 업계 평균을 뛰어넘는 속도로 CPU 성능을 향상시켜 왔다. Arm은 Armv9 세대에서도 이러한 모멘텀을 유지해, 다음 두 세대의 모바일 및 인프라 전용 CPU에서도 30% 이상의 CPU 성능 향상을 선보일 계획이다.
그러나 업계가 점차 범용 컴퓨팅을 벗어나 유비쿼터스 특화된 프로세싱으로 이동함에 따라, 매년 두 자릿수의 CPU 성능 개선을 제공하는 것 만으로는 충분하지 않다. Arm은 특화된 프로세싱을 강화하는 것과 더불어, 토탈 컴퓨트(Total Compute) 설계 방식을 적용함으로써 시스템 수준의 하드웨어 및 소프트웨어 최적화를 통해 전반적인 컴퓨팅 성능을 가속화하고, 사용사례 기반의 성능을 높일 계획이다.
토탈 컴퓨트 설계 원칙을 오토모티브, 클라이언트, 인프라 및 IoT 솔루션 전반의 모든 IP 포트폴리오에 적용하면, Armv9의 시스템 수준 기술을 모든 IP 솔루션으로 확장할 수 있을 뿐만 아니라 개별 IP 또한 개선할 수 있다. 나아가, Arm은 동작주파수, 대역폭, 캐시 크기를 높이면서 메모리 지연 시간을 단축함으로써 Armv9 기반 CPU의 성능을 극대화하는 다양한 기술을 개발하고 있다.
컴퓨팅의 향후 10년을 이끌 Arm의 비전
Arm 수석 부사장이자 수석 설계자 겸 펠로우인 리차드 그리센스웨이트(Richard Grisenthwaite)는 “점점 복잡해지는 AI 기반 워크로드의 요구사항을 충족시키기 위해서는 더욱 안전하고 특화된 프로세싱이 요구되는데, 이는 새로운 시장과 기회를 창출하는 데 핵심적인 역할을 할 것”이라며 “Armv9은 하드웨어와 소프트웨어 사이의 치명적인 간극을 메워, 개발자들이 신뢰할 수 있는 미래 컴퓨팅 플랫폼을 설계하고 프로그래밍할 수 있도록 할 계획이다. 이와 더불어, 표준화를 추진함으로써 Arm 파트너들이 시장 출시에 소요되는 시간을 줄이는 것과 비용을 관리하는 것 사이의 균형을 맞추고 각자 고유의 솔루션을 설계할 수 있도록 지원할 것”이라고 말했다.
향후 10년의 컴퓨팅에 대한 Arm의 비전은 Arm 웹사이트에서 더 자세히 알아볼 수 있다. 해당 웹사이트에서는 다음과 같이 보다 심층적인 내용을 다루는 온디맨드 영상도 제공된다. |
