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ㅣ데일리포스트=김정은 기자ㅣ세계 최대 동영상 공유 플랫폼인 유튜브에는 구글이 독자 개발한 동영상 변환에 특화된 칩이 투입되고 있다. 

유튜브에는 분당 500시간 분 이상의 동영상이 업로드되기 때문에 구글 데이터센터의 연산 대부분이 동영상 변환에 소요된다. 이에 따라 구글은 유튜브 동영상 변환에 특화된 칩 '아르고스(Argos)'를 독자적으로 개발하고 있다.

IT매체 프로토콜(Protocol)에 따르면 구글은 그동안 텐서 프로세싱 유닛(tensor processing units: TPU)으로 불리는 머신러닝에 특화된 특정 용도용 집적회로(ASIC) 설계에 막대한 비용을 투입해 왔다. 구글의 인공지능(AI) 관련 기술이 경쟁사보다 한발 앞서고 있는 것은 이 TPU 기술 때문이다. 

TPU 개발 과정에서 구글은 개선 가능한 컴퓨팅이 AI만이 아니라는 사실을 알게 됐다. 파르타 란가나탄(Partha Ranganathan) 구글 엔지니어링 담당 부사장은 구글 데이터센터에서 가장 계산량이 많은 애플리케이션이 유튜브 동영상 변환이라는 점에 주목했다. 

유튜브에는 방대한 양의 동영상이 업로드되는데, 스마트폰·TV·PC 등 다양한 단말에서 재생할 수 있도록 데이터센터에서 동영상 변환 작업이 이루어진다. 한 동영상을 15가지 형식으로 변환하는 경우도 있다. 

하지만 구글 데이터센터에서 사용되는 칩은 동영상 변환을 위한 전용이 아니었다. 이에 AI에 특화된 ASIC가 아닌, 가장 빈번하게 이뤄지는 동영상 변환을 효율적으로 할 수 있는 칩이 필요하다고 란가나탄 부사장은 판단했다. 

그는 바로 전담팀을 꾸리고 예산을 집행했으며, 유튜브 영상 변환에 특화된 칩의 코드네임을 '아르고스'로 정했다. 아르고스는 그리스 신화에 등장하는 괴물로 백 개의 눈을 가진 거인이다. 아르고스의 존재는 2021년 4월 처음으로 대중에 공개됐다.

구글이 동영상 변환에 특화된 칩 개발에 나선 배경에는 비용 절감뿐만 아니라 '자체 칩 개발 트렌드'라는 업계 변화도 자리한다.  

아르고스 구성 ⓒ데일리포스트=이미지 제공/Google

1990년~2000년대는 글로벌 하이테크 기업이 요구하는 칩을 만들기 위해 수십개 기업이 경쟁했으며 그 치열한 경쟁 속에 다양한 선택지가 탄생했다. 그러나 현재 데이터센터용 칩을 만드는 기업은 인텔, AMD, 엔비디아 등 몇 곳밖에 존재하지 않는다. 이는 글로벌 하이테크 기업이 원하는 칩이 아니라 각 제조사가 만든 범용 프로세서를 사용하게 된다는 것을 의미한다. 물론 이들 프로세서도 성능은 충분히 우수하지만 사용 목적에 특화된 것은 아니다.

범용 프로세서가 아닌 자체 개발한 새로운 칩을 채택하기 위해서는 칩을 장착할 기판이나 데이터센터의 랙 설계, 각 클러스터의 구성 등 데이터센터의 머신 구성을 근본적으로 재검토할 필요가 있다. 

란가나탄 부사장은 "훌륭한 하드웨어를 개발하더라도 함께 사용하는 소프트웨어가 새로운 칩에서 실제 작동하도록 구축하지 않으면 컴파일·툴·디버깅 등 다양한 작업이 발생할 수 있다"고 말했다.

결과적으로 구글은 EDA(Electronic Design Automation) 툴인 '타펠(Taffel)'을 개발해 TPU와 아르고스 프로세서 개발을 지원하고 있다. 란가나탄 부사장은 "아르고스 개발 당시 하드웨어 설계에 소프트웨어 중심의 접근법을 매우 중요하게 생각했다"고 덧붙였다.

유튜브는 아르고스를 포함한 하드웨어 구성을 '비디오 코딩 유닛(video-coding unit: VCU)'으로 부르며 분당 500시간 분 업로드되는 동영상을 다양한 형식으로 변환하기 위해 투입하고 있다. 아르고스에 도입된 새로운 설계를 통해 동영상 변환의 계산 성능은 기존 대비 20~33배로 대폭 향상됐다. 

VCU 이미지 ⓒ데일리포스트=이미지 제공/Google

구글은 현재 2세대 아르고스 칩을 세계 각지의 수천 대 서버에 배치하고 있으며 차세대 칩 2종도 개발 중이다.

프로토콜은 "엔비디아나 AMD, 인텔제 칩에 대항할 수 있는 VCU 1세대 제작으로는 충분하지 않다. 커스텀 칩 개발에 의미를 부여하기 위해 구글은 반도체기업보다 몇 년 앞설 필요가 있다. 그렇지 않다면 반도체 업계가 유사한 칩을 개발하기를 기다리는 편이 더 낫다. 하지만 유튜브 입장에선 한 가지 목적에 특화한 뛰어난 칩을 설계하고 그 외를 고가 범용 칩에 맡기는 것이 훨씬 효율적이다"라고 전했다.

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