인공지능 분야는 지난 10년간 극적인 변화를 겪었습니다. 범용 CPU에서 신경망을 실행하던 시대에서 GPU, TPU, NPU 및 수많은 독점 솔루션으로 이루어진 다양한 가속기 생태계로 진화했습니다. 이러한 하드웨어 다양성은 AI 애플리케이션에 전례 없는 컴퓨팅 성능을 제공하여 수십억 개의 파라미터를 가진 모델과 대규모 실시간 추론을 가능하게 했습니다.
그러나 이러한 하드웨어 다양성은 중대한 과제를 동반합니다: 파편화. 각 가속기 벤더는 자체 API, 메모리 모델, 컴파일 도구 체인 및 최적화 기법을 제공합니다. NVIDIA GPU에 최적화된 딥러닝 모델을 Google TPU나 Apple Neural Engine에서 효율적으로 실행하려면 상당한 재작성이 필요할 수 있습니다.
인터페이스 표준화에 대해 논의하기 전에 다양한 유형의 AI 가속기와 그 아키텍처 특성을 이해하는 것이 필수적입니다.
원래 그래픽 렌더링용으로 설계된 GPU는 딥러닝의 주력이 되었습니다. 수천 개의 코어가 다른 데이터에 대해 동일한 명령을 실행할 수 있는 대규모 병렬 아키텍처(SIMD)는 신경망 계산을 지배하는 행렬 연산에 이상적입니다.
Google의 TPU는 AI 가속을 위한 맞춤형 접근 방식을 나타냅니다. 그래픽 하드웨어를 적응시키는 대신 TPU는 신경망 워크로드를 위해 처음부터 설계되었습니다.
AI 가속기 또는 뉴럴 엔진이라고도 하는 NPU는 에지 배포용으로 설계되었습니다. 스마트폰, IoT 디바이스 및 임베디드 시스템에서 발견되는 NPU는 원시 처리량보다 에너지 효율성과 낮은 지연 시간을 우선시합니다.
AI 가속기의 다양성은 개발자, 연구자 및 조직에 여러 과제를 제기하는 파편화된 생태계를 초래했습니다.
훈련된 모델을 한 가속기에서 다른 가속기로 이동하려면 종종 재컴파일 이상이 필요합니다. 지원되는 작업, 수치 정밀도, 메모리 모델 및 실행 의미론의 차이로 인해 정확도 저하 또는 기능 실패가 발생할 수 있습니다.
여러 가속기를 지원하면 개발 및 유지 관리 비용이 배가됩니다. 팀은 각 대상 플랫폼에 대해 별도의 코드 경로, 테스트 인프라 및 최적화 파이프라인을 유지해야 합니다.
벤더별 API 및 도구에 대한 막대한 투자는 경쟁을 줄이고 선택을 제한하는 전환 비용을 발생시킵니다. 조직은 엄청난 마이그레이션 비용 없이 잠재적으로 우수한 새로운 하드웨어를 채택할 수 없습니다.
| 가속기 유형 | 일반적인 사용 사례 | 핵심 강점 | 주요 과제 |
|---|---|---|---|
| GPU | 훈련, 연구 | 유연성, 메모리 | 전력 소비 |
| TPU | 대규모 추론 | 처리량 | 생태계 성숙도 |
| NPU | 에지, 모바일 | 효율성 | 제한된 정밀도 |
WIA-AI-011은 하드웨어별 최적화를 활용하는 기능을 유지하면서 파편화를 해결하는 AI 칩 인터페이스에 대한 포괄적인 표준을 제안합니다. 이 표준은 여러 핵심 원칙을 기반으로 합니다.
이식성을 위해 성능을 희생하는 전통적인 추상화 계층과 달리 WIA-AI-011은 둘 다 제공합니다. 표준은 기능 검색 및 선택적 확장을 통해 하드웨어별 기능을 활용할 수 있도록 하면서 공통 인터페이스를 정의합니다.
표준은 4개의 점진적 단계로 구성되어 벤더와 개발자가 점진적으로 채택할 수 있습니다. 1단계는 데이터 포맷 표준화에 중점을 두어 광범위한 구현 노력 없이 즉각적인 가치를 제공합니다.
WIA-AI-011은 하드웨어 벤더, 프레임워크 개발자 및 최종 사용자의 의견을 받아 개방된 프로세스를 통해 개발됩니다. 단일 벤더가 사양을 제어하지 않으므로 더 넓은 커뮤니티의 요구를 충족합니다.
WIA-AI-011 표준은 AI 가속기 상호 작용의 다양한 측면을 다루는 여러 추상화 계층을 포함합니다.
텐서 포맷, 메모리 레이아웃, 데이터 유형 및 양자화 체계를 정의합니다. 이 계층은 변환 오버헤드 없이 가속기 간에 데이터를 공유할 수 있도록 보장합니다.
디바이스 검색, 컨텍스트 관리, 메모리 할당 및 커널 실행을 위한 API를 지정합니다. 이 계층은 가속기와 상호 작용하기 위한 런타임 인터페이스를 제공합니다.
중간 표현, 최적화 패스 및 코드 생성 전략을 설명합니다. 이 계층은 칩별 최적화를 허용하면서 이식 가능한 컴파일을 가능하게 합니다.
다중 디바이스 조정, 데이터 전송 및 분산 실행을 위한 프로토콜을 정의합니다. 이 계층은 다중 칩 및 다중 노드 구성으로 확장하는 데 필수적입니다.
다양한 이해 관계자는 WIA-AI-011 채택에서 뚜렷한 이점을 얻습니다.
WIA-AI-011을 채택하면 생태계 진입 장벽이 낮아집니다. 새로운 가속기는 기존 모델 및 프레임워크에 즉시 액세스하여 시장 채택을 가속화합니다.
프레임워크 관리자는 광범위한 디바이스별 엔지니어링 없이 새로운 하드웨어를 지원할 수 있습니다. 단일 WIA-AI-011 백엔드가 모든 준수 가속기를 대상으로 할 수 있어 유지 관리 부담이 크게 줄어듭니다.
개발자는 코드 재작성 없이 요구 사항에 가장 적합한 하드웨어를 선택할 수 있는 자유를 얻습니다. 애플리케이션이 더 이식 가능하고 미래 지향적이 되어 개발 투자를 보호합니다.
WIA-AI-011은 고립되어 존재하지 않습니다. 기존 표준 및 기술을 기반으로 하고 보완합니다.
ONNX가 모델 표현을 표준화하는 동안 WIA-AI-011은 하드웨어 인터페이스를 표준화합니다. 두 표준은 상호 보완적입니다.
이러한 컴퓨팅 및 그래픽 API는 범용 GPU 프로그래밍을 제공합니다. WIA-AI-011은 AI 워크로드에 특화된 더 높은 수준의 추상화를 제공합니다.
성공적인 표준에는 기술적 우수성뿐만 아니라 실질적인 채택 전략도 필요합니다.
표준에는 준수를 입증하고 벤더를 위한 시작점을 제공하는 참조 구현이 포함됩니다.
벤더는 준수를 위해 구현을 인증할 수 있어 개발자에게 이식성에 대한 신뢰를 제공합니다.
표준화된 AI 칩 인터페이스를 향한 여정은 이제 막 시작되었습니다. 향후 장에서는 낮은 수준의 텐서 포맷에서 높은 수준의 프레임워크 통합에 이르기까지 WIA-AI-011 스택의 각 계층을 자세히 살펴볼 것입니다.
AI가 스마트폰에서 슈퍼컴퓨터에 이르기까지 컴퓨팅의 모든 측면에 스며들면서 상호 운용 가능하고 효율적인 하드웨어 인터페이스의 필요성은 점점 더 중요해집니다. WIA-AI-011은 AI 하드웨어 다양성이 부채가 아니라 자산이 되도록 보장하기 위한 협력적 노력을 나타냅니다.
한국은 「반도체·디스플레이 등 국가전략기술 육성에 관한 특별법」(2024년 1월 시행)·「인공지능 기본법」(법률 제20212호, 2026년 7월 시행)에 따라 AI 반도체 산업을 국가전략기술로 지정하였다. 과기정통부(MSIT)·산업통상자원부(MOTIE)·정보통신산업진흥원(NIPA)·정보통신기획평가원(IITP)·한국전자통신연구원(ETRI)·한국과학기술원(KAIST)·서울대 반도체공동연구소·한국전자기술연구원(KETI)·한국산업기술기획평가원(KEIT)·KISTI 협력으로 「AI 반도체 1000+ 챌린지」 (2024-2030, 1조 원 R&D) 가 운영된다. 삼성전자 (SAFE PDK)·SK하이닉스·LG전자·현대모비스 모빌아이·리벨리온(ATOM)·퓨리오사AI(Warboy/Renegade)·사피온(Sapeon X220/X330)·딥엑스(DeepX DX-M1) 8개 한국 NPU 기업이 ONNX·MLIR·TVM·OpenXLA·LLVM IR·CUDA·OpenCL·SYCL·oneAPI 호환 SDK 를 제공한다. KS X ISO/IEC 22989 (AI 개념·용어)·KS X ISO/IEC 23053 (AI 시스템 프레임워크)·KS X ISO/IEC 5338 (AI 시스템 수명주기) 가 한국 프로파일로 적용된다.
한국의 산업·기술 표준화는 다음 협력 체계를 통해 운영된다. 국가표준 거버넌스: 국가표준심의회(국무총리실 소속, 「국가표준기본법」 제5조)·국가기술표준원(KATS)·식품의약품안전처(MFDS)·산업통상자원부(MOTIE)·과학기술정보통신부(MSIT)·행정안전부(MOIS)·환경부(MOE)·보건복지부(MOHW)·국방부(MND)·문화체육관광부(MCST)·외교부(MOFA)·법무부(MOJ)·금융위원회(FSC). 한국 인정기구·시험기관: 한국인정기구(KOLAS, Korea Laboratory Accreditation Scheme)·한국제품인정기관(KAS)·한국시험인증연구원(KTC)·한국화학융합시험연구원(KTR)·한국산업기술시험원(KTL)·한국건설생활환경시험연구원(KCL)·KOLAS 인정 시험기관 800+개·KAS 인정 인증기관 50+개. 전기·전자·통신 인증: 방송통신위원회(KCC)·한국방송통신전파진흥원(KCA)·정보통신기술협회(TTA)·정보통신기획평가원(IITP)·정보통신산업진흥원(NIPA)·한국인터넷진흥원(KISA, Korea Internet & Security Agency)·KCMVP (국가용 암호모듈 검증제도)·NIS(국가정보원)·NSR(국가보안기술연구소)·NCSC(국가사이버안보센터). 국가 R&D 거점: 한국과학기술연구원(KIST)·한국전자통신연구원(ETRI)·한국과학기술원(KAIST)·서울대학교·연세대학교·고려대학교·POSTECH·UNIST·GIST·DGIST·한국과학기술정보연구원(KISTI)·한국에너지기술연구원(KIER)·한국기계연구원(KIMM)·한국화학연구원(KRICT)·한국식품연구원(KFRI)·한국생명공학연구원(KRIBB). 국제 표준 협력: ISO TC/SC 한국 간사·IEC TC/SC 한국 간사·ITU-T SG 한국 의장·3GPP RAN/SA 한국 의장·IEEE 802 한국 의장·W3C 한국지부·OASIS 한국지부·IETF 한국 협력단·OECD CSTP·UN ESCAP·APEC SCSC 한국 협력. 한국 표준 카탈로그: KS X (정보) 25,000+종·KS A (기본) 15,000+종·KS B (기계) 25,000+종·KS C (전기) 18,000+종·KS D (금속) 12,000+종·KS E (광산) 5,000+종·KS F (건설) 18,000+종·KS H (식품) 8,000+종·KS I (환경) 5,000+종·KS J (생물) 3,000+종·KS K (섬유) 15,000+종·KS L (요업) 7,000+종·KS M (화학) 12,000+종·KS P (의료) 5,000+종·KS Q (품질) 4,000+종·KS R (수송기계) 12,000+종·KS S (서비스) 3,000+종·KS T (포장) 4,000+종·KS V (조선) 5,000+종·KS W (항공) 3,000+종 — 총 220,000+ 한국산업표준(KS). 「개인정보 보호법」(법률 제19234호, 2024년 9월 15일 시행)·「전자정부법」·「전자서명법」·「정보통신망법」·「정보통신기반 보호법」·「데이터 산업법」·「공공데이터법」·「인공지능 기본법」(법률 제20212호, 2026년 7월 시행)·「산업기술혁신 촉진법」·「과학기술기본법」 등 70+개 한국 표준화 관련 법령이 운영된다.
한국의 디지털 전환과 표준화는 다음 협력 체계로 운영된다. 디지털 정부: 디지털플랫폼정부위원회(2022년 9월 신설, 대통령 직속)·행정안전부 디지털정부국·전자정부지원센터·정부24·국민비서·KDIS(한국정보화진흥원)·NIA(한국지능정보사회진흥원)·MOIS(행정안전부). K-DNS 인프라: 한국인터넷진흥원(KISA) Korea Internet Center·KISA DNS Root Server·KRNIC(한국인터넷정보센터)·BGP Korea·국가사이버안보센터(NCSC)·KCC(방송통신위원회)·과기정통부(MSIT)·NIA·NIPA. 한국 클라우드 인프라: KT 클라우드·NAVER 클라우드 (NCloud)·삼성 SDS 클라우드·LG U+ 클라우드·NHN 클라우드·카카오엔터프라이즈 클라우드·SK텔레콤 클라우드·KISA 「클라우드 보안 인증제(CSAP)」·KCMVP 검증 클라우드·ISMS-P (정보보호 및 개인정보보호 관리체계). 한국 보안 인증: KISA ISMS-P 인증·KCMVP (국가용 암호모듈 검증제도)·국가정보원 NIS 「국가용 암호기술 운영기준」·NCSC 「국가사이버안보전략 2024-2028」·CC (Common Criteria) 한국 평가기관·EAL4·EAL5·KS X ISO/IEC 15408·19790·24759 한국 프로파일. 한국 데이터 표준: 한국지능정보사회진흥원(NIA) AI Hub·국가 데이터 표준화 위원회·통계청(KOSTAT)·MyData 4개 결합전문기관 (삼성SDS·한국신용정보원·통계청·금융결제원)·국립국어원 한국어 정보처리 표준·국가법령정보센터·국가공간정보플랫폼·국가공간데이터센터·한국공간정보표준. 금융·핀테크 표준: 금융위원회(FSC)·금융감독원(FSS)·금융정보분석원(FIU)·한국은행(BOK)·금융보안원(FSEC)·금융결제원(KFTC)·한국예탁결제원(KSD)·한국거래소(KRX) 8개 기관 협력. 5G/6G 통신 인프라: 5G 가입자 3,500만 명 (2024)·5G 기지국 350,000개·6G 상용화 목표 2028년·5G 특화망 16개 사업자·6G 가속화 추진단(MSIT, 2024) 운영. K-콘텐츠: 한국콘텐츠진흥원(KOCCA)·문화체육관광부(MCST)·한국방송통신전파진흥원(KCA)·한국문화정보원·한국영상자료원·한국출판문화산업진흥원. 「데이터3법」 (개인정보 보호법·신용정보법·정보통신망법, 2020년 시행)·「데이터 산업법」(2021)·「공공데이터법」(2013)·「인공지능 기본법」(2026)·「디지털플랫폼정부 기본법」(2024 발의) 등 한국 디지털 전환 핵심 법령이 운영 중이다.