Arm, 데이터센터·엣지·피지컬 AI 아우르는 AI 전략 전반 선뵈어

[IT동아 남시현 기자] 현지시간으로 9월 8일, 글로벌 반도체 지식재산(IP) 기업 Arm이 중국 상하이에서 ‘Arm 에브리웨어 차이나’를 개최하고 클라우드 AI 및 엣지 AI, 피지컬 AI를 아우르는 Arm 반도체 시장 전략 전반을 발표했다. 해당 행사는 중국 내 Arm 생태계와 관련된 마이크로소프트, 넷이즈, 유니티 차이나, 텐센트 게임즈 등에서 400여 명의 개발자가 참여해 21개의 기술 세션이 진행된다. Arm은 중국 외 지역의 Arm 생태계에서도 관련 소식을 접할 수 있도록 아미 바다니(Ami Badani) Arm 최고마케팅책임자(CMO)가 진행하는 온라인 브리핑 형식의 기자간담회를 별도로 마련했다.

아미 바다니 CMO는 “Arm 플랫폼은 이미 모든 곳에 있으며, 클라우드 분야에서 확장 속도를 높이고 엣지 AI와 피지컬 AI 분야로 점점 더 자리 잡고 있다”라면서 “현재 2200만 명의 개발자가 Arm 기반 소프트웨어 생태계에 소속돼 있으며 생태계 확장에 따른 접점도 커지는 상황이다. 예를 들어 피지컬 AI는 클라우드에서 개발이 이뤄지고, 개발자들은 애플리케이션을 구축하고, 로봇이나 다른 물리적 시스템에서 실행한다. 이 모든 과정이 Arm에 최적화돼 있다면 Arm 컴퓨팅에 대한 수요도 자연스럽게 발생한다. 이것이 우리가 엣지, 클라우드, 피지컬 AI를 아우르는 단일 컴퓨팅 플랫폼을 구축하려는 이유”라고 말했다.

이어서 “고객사는 IP 단계에서 시작하거나 CSS(컴퓨팅 서브시스템)을 활용해 출시를 단축하고, 클라우드에 배치된 Arm AGI CPU 기반의 반도체로 작업할 수도 있다. 지능은 클라우드에서 생성되고 엣지에서 개인화되며, 점점 더 피지컬 AI의 형태로 발전하고 있다. Arm은 세 분야의 AI를 모두 아우르는 중”이라며 발표를 시작했다.

Arm, 모바일 프로세서를 위한 새로운 CSS 소개

현세대 모바일 AP의 핵심 구조는 CPU와 GPU를 기반으로 하며, AI 가속에 NPU를 보조로 활용하는 경우가 많다. NPU는 높은 전력 효율을 통해 AI 전용 연산을 담당하지만 제조사나 플랫폼마다 소프트웨어 환경이 달라 모든 AI 작업을 범용성 있게 처리하기 어렵다. 이에 Arm은 CPU와 GPU가 AI 연산을 구동하는 Arm 루멕스(Lumex) CSS를 공개했었다. 이번에 공개한 Arm CSS 포 모바일 2는 사실상 루멕스 CSS의 후속이다. 2025년 루멕스 CSS는 C1 계열 CPU와 말리 G1-울트라 GPU를 활용했고, Arm CSS 포 모바일 2는 C2 계열 CPU와 말리 G2-울트라 NX GPU를 탑재했기 때문이다.

핵심인 Arm 말리 G2-울트라 NX는 처음으로 AI 기능에 맞춰 설계된 GPU다. GPU 내부에 1W 수준에서도 동작하도록 설계된 신경망 가속장치와 3세대 레이 트레이싱 유닛을 탑재했다. 가장 큰 변화는 NSS(뉴럴 슈퍼 샘플링) 기능의 추가다. 기존의 GPU는 화상의 모든 픽셀과 프레임을 렌더링해야 했지만 신경망 가속기를 GPU에 통합해 AI 업스케일링과 프레임 생성을 맡겼다. 덕분에 FHD(1080p) 해상도를 540p로 렌더링한 뒤 AI로 고해상도로 전환하고, 실제로 렌더링하지 않은 중간 프레임도 AI가 보완해 전체 프레임 수를 늘린다. 덕분에 AI를 사용하지 않은 대조군 대비 프레임 수는 최대 4배, 비-AI 게임에서도 14%의 성능 향상을 보여준다.

CPU 성능도 에이전틱 AI 실행에 맞춰 업그레이드했다. C2-울트라 CPU는 싱글 스레드 성능이 15%, SME-2 활성화 시 AI 성능은 최대 1.7배 향상됐다. 전작인 C1-울트라와 C2-울트라, C2-울트라에 SME2 명령어까지 활성화했을 때 성능을 비교하면 C1-울트라가 약 1.9초 걸리는 작업을 C2-울트라는 15% 정도 빨리 처리하고, SME2까지 포함하면 24% 빨라진다. CPU 기본 성능 향상으로 AI 에이전트의 실행 시간을 단축하고, SME2 명령어의 효율성도 높였다.

피지컬 AI 분야도 ‘Arm 토털 디자인’ 적용

Arm 토털 디자인은 맞춤형 시스템온칩(SoC) 개발을 단축하기 위해 Arm이 주도하는 반도체 설계 생태계다. Arm의 네오버스 CSS를 그대로 활용해 맞춤형 반도체의 설계 기간을 줄이고, 디자인 하우스와 설계자동화(EDA), 파운드리 기업과의 연계도 지원받는 것이 특징이다. Arm은 이 토털 디자인 프로그램을 피지컬 AI 분야로 확대한다.

드류 헨리(Drew Henry) Arm 피지컬 AI 사업부 수석부사장은 “Arm은 지난해에만 250억 달러(약 33조 원) 규모의 피지컬 AI 제품을 출하했으며 대수로는 약 20억 대에 달한다”라면서 “피지컬 AI를 실제로 활용하려면 여러 기업의 협력이 필요하며, 어느 한 기업이 모든 것을 해낼 수는 없다. 우리는 피지컬 AI를 위한 토털 디자인을 통해 Arm 생태계와 업계를 지원할 것이다. 이는 인프라 분야의 Arm 토털 디자인과 유사하며 피지컬 AI 분야에서도 제품을 개발, 검증, 확장하여 피지컬 AI 설루션을 더 빠르게 활용할 수 있도록 지원한다”라고 말했다.

프로그램에는 AWS, 허깅페이스, NXP, 지멘스 등 업계를 선도하는 기업들을 포함한 80개 이상의 파트너사가 참여하며, 국내에서도 삼성전자와 텔레칩스, 보스반도체가 실리콘 생태계 파트너로 참여한다. 또한 엔드 설루션 부문에서 미국 기업이지만 LG전자의 자회사인 베어로보틱스도 참여한다. 이들 기업은 반도체부터 클라우드, AI 생태계, 액추에이터, 센싱 시스템 등 피지컬 AI 분야 전반에 걸쳐 있으며 Arm을 활용해 피지컬 AI 제품을 개발하려는 기업들과 협력할 예정이다.

아울러 자율주행 분야의 SAE 레벨 프레임워크와 같은 6단계의 ‘로봇 능력 프레임워크’도 제안한다. 그간 피지컬 AI 분야는 레벨 단계가 없어 기업마다 수행 능력을 평가하는 방식이 제각각이었다. RL0 단계는 고정 규칙 기반으로 명령을 수행하고, RL1은 정의된 계획을 규칙 기반 논리로 수행한다. RL2부터 피드백에 따라 행동을 조정하고 실행을 최적화하며 RL3부터 환경과 사용자 의도에 맞는 행동을 선택한다. RL4는 여러 목표를 동시에 고려하고 계획을 조정하며 인지 및 시공간 추론을 수행한다. RL5는 재귀적 자기개선 수준으로 새로운 전략을 수행하는 단계를 의미한다.

Arm, 에이전틱 AI 대응하는 네오버스 CSS N4 공개

Arm 네오버스는 서버, 클라우드, 데이터센터용 CPU 아키텍처 플랫폼이며 CSS N4는 이 플랫폼을 활용해 커스텀 칩을 구성할 수 있도록 묶어놓은 설계 패키지다. 새롭게 공개되는 N4는 대규모 구성의 클라우드, 네트워크, 스토리지 환경 등 효율 및 코어 밀도를 중시하는 N 시리즈 제품군이다.

N4는 CPU 다이당 최대 128코어를 탑재해 AI 에이전트용 도구 실행, 오케스트레이션, 데이터 처리 등 CPU가 많이 필요한 작업에 대응하며, 코어 숫자나 캐시 크기, 인터페이스, 연결 구조 등을 고객이 조정할 수 있는 범위가 더욱 넓어졌다. N3 대비 소켓 성능은 2배, 와트당 성능은 1.25배, 메모리 대역폭은 1.75배로 제시했다.

한편 Arm이 올해 3월 공개한 첫 데이터센터용 프로세서 ‘AGI’는 최대 성능과 고성능 클라우드 등을 위한 네오버스 V3 기반이며, 이번 행사와 별도로 지난 달 개최된 핫칩스 2026에서 세부 정보가 발표됐다. AGI CPU는 TSMC N3P 공정 기반의 최대 136개 Arm 네오버스 V3 코어가 탑재되며, 구성별로 64, 128, 136코어 제품으로 출시된다. 인터페이스는 PCIe 6세대 96레인 및 CXL 3.0 타입 3를 지원하며, 12개 채널 DDR5-8800 메모리를 활용할 수 있다. 특히 보드당 두 개의 CPU를 장착할 수 있어서 초당 최대 845GB의 메모리 대역폭과 코어당 6GB의 대역폭을 확보했다.

제품은 현재 1OU 듀얼 노드 레퍼런스 서버와 2U2P 레퍼런스 서버를 포함해 슈퍼마이크로 5U 및 2U 서버, 레노버 HR650a V3 2U 서버, 애즈락랙 2OU2N 서버 등이 올해 말 샘플링 후 내년 1분기 중 양산에 진입한다. 9월 현재 기준으로는 초기 고객을 대상으로 시험 단계지만 내년부터는 Arm 기반 서버 및 클라우드 사업에서 하드웨어 구심점 역할을 하게 될 것으로 보인다.

IP 공급자에서 AI 플랫폼 전반 사업자로 확장 중인 Arm

Arm은 엣지 AI, 피지컬 AI, 데이터센터 AI 분야를 각각 발표하며 Arm이 AI 인프라 시장 전반에 영향을 미치고 있음을 강조했다. 모바일에서는 CSS 포 모바일 2를 통해 GPU의 AI 활용 능력을 강화했고, 피지컬 AI 분야에서는 생태계 전반의 개발 속도를 가속하고 공통의 기반을 만들기 위한 ‘Arm 토털 디자인 포 피지컬 AI’를 제시했다. 또한 서버 분야에서도 네오버스 CSS N4, AGI CPU를 통해 커스텀 반도체부터 완성형 제품까지의 선택지를 모두 제안한다.

Arm은 이제 단순히 CPU 지식재산을 공급하는 수준에 그치지 않고 클라우드에서 엣지 AI 전반에 이르는 모든 분야에서 공통의 Arm 아키텍처가 활용될 수 있도록 영향력을 확대하고 있다. 아미 바다니 CMO가 강조한 ‘단일 컴퓨팅 플랫폼’ 전략을 바탕으로 반도체 설계가 실제 제품과 생태계 확장까지 구체화하도록 지원 중이다. 앞으로의 관건은 각 영역에서 Arm 생태계가 얼마나 실제 상용 제품으로 이어지는지, 또 개발 환경으로 얼마나 빠르게 연결되고 결과를 만들어내는지에 달려 있다.

IT동아 남시현 기자 (sh@itdonga.com)