세레브라스 시스템즈는 2016년에 설립된 미국의 반도체 및 AI 하드웨어 회사로, WSE 기술을 통해 대규모 AI 모델 학습과 추론을 가속화하는데 중점을 두고 있습니다. 이 회사는 단일 웨이퍼 전체를 하나의 거대한 칩으로 사용하는 혁신적인 방식을 도입하여, 기존의 반도체 칩 설계와는 전혀 다른 차원의 성능을 제공하고 있습니다.
세레브라스의 WSE는 특히 대규모 AI 모델 학습과 추론을 위한 병목 현상을 해결하고, AI 연산 속도를 비약적으로 향상시키는 데 주력하고 있습니다. 이 회사는 AI 연구소, 대형 데이터 센터, 그리고 슈퍼컴퓨팅 센터와 같은 다양한 기관과 협력하여 WSE 기술을 상용화하고 있습니다.
그래서 세레브라스의 혁신 기술을 사용하여 만든 칩을 앤비디아의 H100과 비교해보면 세레브라스 칩의 속도가 앤비디아의 H100보다 속도가 20배이상 빠른 것으로 나타났습니다. 가히 혁명적이라 할 수가 있죠. Cerebras가 출시한 제품의 이름은 Cerebras Wafer-Scale Engine (WSE) 시리즈입니다. 가장 최신 버전은 Cerebras Wafer-Scale Engine 2 (WSE-2)입니다. 이 칩은 세계에서 가장 큰 AI 프로세서로, 웨이퍼 전체 크기만큼의 거대한 단일 칩으로 설계되었습니다. WSE-2는 2세대 모델로, AI 모델의 병렬 처리와 대규모 데이터 처리에 최적화되어 있으며, 수많은 코어와 엄청난 메모리 대역폭을 제공해 HBM이 없이 다양한 AI 연산에서 높은 성능을 발휘합니다.
엔비디아 H100 vs 세레브라스 AI 칩 비교
비교 항목 | 엔비디아 H100 | 세레브라스 AI 칩 (WSE) |
---|---|---|
토큰량 | 초당 약 1,000 ~ 2,000 토큰 | 초당 약 18,000 ~ 20,000 토큰 |
속도 | 대규모 AI 모델 학습에서 빠른 속도를 제공하지만, 메모리 병목 발생 가능 | H100보다 최대 20배 빠른 속도를 자랑하며, 메모리 병목 최소화 |
소비 전기량 | 약 700W ~ 1kW | 약 20kW 이상 |
가격 | 고가, 여러 GPU를 연결할 경우 비용 증가 | 매우 고가, 대형 프로젝트에 적합 |
평가하면...
엔비디아 H100과 세레브라스 AI 칩(WSE)은 각각의 특성과 강점을 가지고 있으며, AI 연산의 필요에 따라 선택될 수 있습니다. H100은 다용도로 사용할 수 있는 반면, 세레브라스 AI 칩은 초대형 AI 모델과 같은 특수한 용도에 적합합니다.
세레브라스의 웨이퍼 스케일 엔진(Wafer Scale Engine, WSE) 기술은 전통적인 반도체 설계의 한계를 뛰어넘는 혁신적인 접근 방식입니다. 일반적으로 반도체 칩은 개별 칩(Die)을 여러 개 만들어서 사용하며, 이들 칩을 연결하여 하나의 시스템을 구성합니다. 그러나 세레브라스는 이 개념을 완전히 뒤집어, 하나의 웨이퍼 전체를 하나의 거대한 칩으로 사용하는 방식을 채택했습니다.
웨이퍼 스케일 엔진의 주요 특징
초대형 크기: 일반적인 반도체 칩의 크기는 수제곱 밀리미터 정도로, 여러 개의 칩을 사용해 하나의 웨이퍼를 채웁니다. 반면에 세레브라스의 WSE는 웨이퍼 전체를 단일 칩으로 사용하며, 그 크기가 전통적인 칩에 비해 압도적으로 큽니다. 이로 인해 한 번에 처리할 수 있는 데이터의 양과 연산 능력이 대폭 증가합니다.
온 칩 메모리: WSE는 웨이퍼 전체에 메모리를 통합하여 데이터 전송 속도를 극대화합니다. 일반적으로 메모리는 칩 외부에 위치하여 데이터를 처리하는 데 시간이 걸리지만, WSE는 메모리를 칩 내부에 배치함으로써 데이터 전송을 가속화합니다. 이로 인해 AI 모델의 학습과 추론 속도가 획기적으로 빨라집니다.
병렬 처리: WSE는 수많은 코어를 하나의 칩에 통합하여 병렬 처리를 최적화합니다. 일반적인 칩 설계에서는 여러 개의 칩이 서로 연결되어 병렬 처리 작업을 수행해야 하지만, WSE는 단일 칩에서 이 모든 작업을 처리할 수 있어 성능과 효율성이 크게 향상됩니다.
고도의 확장성: WSE는 기존의 칩 설계보다 훨씬 큰 규모의 연산 작업을 처리할 수 있습니다. 이는 AI 모델이 점점 더 복잡해지고 대규모 데이터를 요구하는 상황에서 특히 유리합니다. WSE는 이러한 연산 요구를 단일 칩에서 처리할 수 있어, 시스템의 복잡성을 줄이고 성능을 극대화할 수 있습니다.
웨이퍼 스케일 엔진의 혁신적 접근
웨이퍼 스케일 엔진은 단일 칩으로 대규모 AI 작업을 처리할 수 있는 능력을 제공함으로써, 기존의 반도체 설계와는 다른 차원의 성능을 구현합니다. 특히, 데이터 전송의 병목 현상을 해결하고, 병렬 처리를 최적화하여 AI 모델의 학습과 추론 시간을 대폭 단축시킵니다.
기존 반도체 설계에서는 여러 개의 개별 칩이 서로 연결되어 시스템을 구성하는데, 이 과정에서 발생하는 데이터 전송 지연이나 병목 현상이 성능의 제한 요소로 작용했습니다. 반면, WSE는 이러한 문제를 단일 칩 설계로 해결함으로써, 대규모 데이터 처리와 고속 연산을 가능하게 합니다.
웨이퍼 스케일 엔진의 응용 분야
WSE는 특히 대규모 AI 모델 학습, 고성능 컴퓨팅(HPC), 실시간 데이터 분석 등에서 매우 유용합니다. 기존의 칩 설계로는 처리하기 어려운 방대한 데이터를 빠르게 처리할 수 있으며, AI 연구와 산업 응용 분야에서의 혁신을 이끌어낼 잠재력을 가지고 있습니다.
세레브라스의 웨이퍼 스케일 엔진은 단일 웨이퍼를 전체 칩으로 사용하는 혁신적인 반도체 기술로, AI 및 고성능 컴퓨팅 분야에서의 성능을 획기적으로 향상시킬 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.

세레브라스의 기술적 문제점 및 도전 과제
2.1. 수율 문제 세레브라스의 웨이퍼 스케일 칩은 제조 과정에서의 수율 문제가 있을 수 있습니다. 웨이퍼 단위로 큰 칩을 제조할 때, 작은 결함이라도 전체 칩에 영향을 미칠 수 있기 때문에 제조 비용이 크게 증가할 수 있습니다.
2.2. 높은 전력 소모 세레브라스의 칩은 높은 연산 성능을 제공하지만, 그만큼 전력 소모도 큽니다. 앤비디아의 H100이 1Kw전후인데 비해 세레브라스의 칩은 약 20kW 이상의 전력을 소모하고 있습니다. 그러므로 이 칩은 데이터 센터에서의 냉각 및 에너지 관리가 중요한 이슈로 떠오를 수 있습니다.
2.3. 비용 문제 온 칩 메모리를 사용하여 데이터 전송 속도를 높이는 것은 분명히 장점이지만, 메모리를 웨이퍼에 통합하는 과정에서 발생하는 비용 또한 상당합니다. 이는 대규모 상용화에 어려움을 초래할 수 있습니다.
3. 세레브라스의 향후 전망
3.1. AI 및 HPC(고성능 컴퓨팅) 시장에서의 확장 가능성 세레브라스는 AI 및 고성능 컴퓨팅 시장에서의 입지를 더욱 넓힐 가능성이 큽니다. 특히, 대규모 AI 모델의 학습과 추론에 대한 수요가 증가함에 따라 세레브라스의 기술적 강점은 더욱 빛을 발할 것입니다.
3.2. 클라우드 서비스와의 통합 세레브라스의 기술은 AWS, Google Cloud, Microsoft Azure와 같은 클라우드 서비스에 통합될 가능성이 큽니다. 이러한 통합은 대규모 데이터 처리 및 AI 추론의 효율성을 극대화할 수 있습니다.
3.3. 다양한 산업 분야로의 확장 세레브라스의 기술은 바이오, 금융, 에너지 등 다양한 산업 분야에서 활용될 가능성이 있습니다. 특히, 고성능 데이터 처리와 실시간 분석이 필요한 분야에서 세레브라스의 기술이 중요한 역할을 할 것입니다.
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