엔비디아(NVIDIA) 블랙웰은?
전 세계 시총 1위도 아깝지 않은 세계적인 기업이 있습니다. 바로 엔비디아(NVIDIA)입니다. 엔비디아는 AI 및 고성능 연산 컴퓨터(HPC) 시장에서 혁신을 발판으로 매우 큰 성장을 하고 있는 기업입니다. 우리가 흔히 알고 있는 단순한 GPU만을 만드는 회사를 넘어 차세대 주력으로 꼽히는 AI 기반 시스템에 필수적인 GPU 칩을 설계하는 글로벌 기업입니다. 2024년 엔비디아에서 공개한 블랙웰(Blackwell) 아키텍처는 최신 GPU 기술의 집약체로 평가받고 있습니다. 기존의 호퍼(Hopper) 아키텍처 보다 성능과 전력 효율성이 크게 향상되었으며, 특히 AI 모델 학습 및 추론에 최적화된 구조를 갖추고 있습니다. 이번에 새롭게 선보인 블랙웰 기반의 아키텍처는 기존의 H100 시리즈의 설계 기반인 호퍼와의 차이점은 구체적으로 무엇이며, 블랙웰의 장점과 특징들은 무엇인지를 토대로 향후 이와 같은 영향력을 전 세계에 입증하고 있는 시점 엔비디아가 AI 혁신에 있어 넘볼 수 없는 기업으로 어느 정도의 가능성을 가졌는지를 알아보도록 하겠습니다.
블랙웰(Blackwell) vs 호퍼(Hopper)
먼저 호퍼(Hopper) 아키텍처는 2022년 출시되어 AI 연산에 최적화된 H100 GPU를 통해 대규모 데이터 처리 및 머신러닝 성능을 크게 개선시키고 향상했습니다. 하지만 2024년에 새롭게 출시한 블랙웰(Blackwell) 아키텍처는 기존의 호퍼보다 더 뛰어 난 성능과 전력 효율성을 제공하며, 차세대 AI 연산을 위한 새로운 표준을 제시하고 있습니다. 크게 3가지로 조명해 볼 수 있습니다.
1. 연산 성능의 차이
GPU 성능의 핵심 요소는 연산 속도, 병렬 처리 능력, AI 최적화 기술이라고 볼 수 있습니다. 기존의 호퍼 또한 블랙웰과 같이 모두 AI 및 데이터센터용 GPU로 설계되었지만, 블랙웰이 여러 면에서 호퍼보다 업그레이드가 되었습니다. 무엇보다 텐서 코어(Tensor Core) 성능이 향상되었습니다. 텐서코어는 AI 연산에서 핵심적인 역할을 합니다. 기존의 호퍼는 4세대 텐서코어를 적용한 반면, 블랙웰은 5세대 텐서 코어를 장착하고, 트랜스포머 연산 2.0을 탑재하여, 대규모 언어 모델 훈련 및 추론 속도를 대폭 개선하였습니다. 이는 GPT-4 같은 대형 AI 모델을 학습하는 데 필수 적인 기능입니다. 또한 더 많은 CUDA 코어 및 병렬 처리 성능을 개선하였습니다. 기존의 호퍼는 최대 16,896개 CUDA 코어를 가진 반면에, 블랙웰은 최대 20,000개 이상의 CUDA 코어를 갖게 되면서 더 높은 연산 성능과 빠른 데이터 처리속도를 제공하게 되었습니다. 기존 대비 약 15.52%의 실질적인 증가를 보여 주는 수치입니다. 이는 AI 학습 및 HPC 작업에서 약 2배 이상의 성능 개선을 보여 주는 것입니다.
2. 전력 효율성 및 발열 관리
GPU의 특성상 고성능 모델일 경우 동반되는 단점으로 발열 문제와 전력 소비가 커지는 문제점을 안고 있습니다. 이번 출시 된 블랙웰 아키텍처를 통해 전력 효율성과 발열 문제를 크게 개선하였습니다. 이는 반도체 공정상의 차이가 매우 크게 작용하였으며, 기존의 호퍼는 5nm공정을 적용한 반면, 블랙웰은 TSMC의 3nm공정을 적용하였기 때문입니다. 미세 공정을 적용함에 따라 같은 전력으로 더 높은 성능을 제공할 수 있게 된 것입니다. 또한, 와트 당 성능이 개선되어 데이터센터의 전력 소비를 줄이는데도 도움을 주게 되었습니다. 같은 전력을 사용하는데도 더 높은 전력 효율을 보여주게 된 것은 효율적인 냉각 시스템을 탑재하였기 때문입니다. 고급 공랭 및 수냉 옵션을 적용할 수 있도록 지원을 하고 있어, GPU의 발열을 줄이고 안정적인 성능을 유지하게 되면서, 더 적은 수의 GPU로 더 높은 성능을 구현할 수 있게 되었고, 이는 전력 효율성을 극대화할 수 있게 되었습니다.
3. 데이터 전송 속도 및 확장성
AI 및 데이터센터 환경에서 GPU 간의 빠른 데이터 전송은 매우 중요합니다. 블랙웰은 기존 호퍼 대비 더 빠른 속도를 자랑하는 NVLink 5.0을 적용하여, 빠른 속도로 여러 개의 GPU를 연결할 수 있게 되었습니다. 호퍼가 적용하였던 NVLink 4.0은 초당 900GB를 보낸 반면, 블랙웰은 2배 증가된 초당 1,800GB의 속도를 보여 주게 되면서 수천 개의 GPU를 연결하여 AI 모델 학습 및 분석을 더욱 빠르고 원활하게 수행할 수 있게 되었습니다. 이처럼 기존 GPU의 시대를 이끌어왔던 호퍼의 성능이 이번에 새로 출시된 블랙웰의 수치에 못 미치게 되면서, 앞으로의 GPU는 블랙웰이 이어 갈 것으로 예측할 수 있습니다. 모든 면에서 업그레이드된 장점들은 AI 학습 및 연구, 데이터센터 그리고 고성능 연산 컴퓨터(HPC)에 필수적인 하드웨어로 자리 잡을 것입니다.
블랙웰로 얻을 수 있는 엔비디아의 수익과 영향
엔비디아의 매출은 AI와 데이터센터 시장 성능에 힘입어 폭발적인 증가세를 보여 왔습니다. 2023년 매출 약 280억 달러(한화 35조 원)에 달하며, 2024년 예상 매출은 약 600억 달러~ 700억 달러(한화 약 80조~90조 원)로 약 2.5배~3배에 달하는 엄청난 성장을 보여 줄 것으로 기대하고 있습니다. 2024년 기준 엔비디아의 시장 가치는 약 1조 2,000억 달러 (한화 약 1,500조 원)로 평가되며, 이는 애플, 마이크로소프트에 이어 세계 3위권의 기업으로 가장 가치 있는 기업 중 하나로 자리 잡았습니다. 앞서 살펴본 것처럼 블랙웰 GPU는 AI 가속 및 데이터센터 최적화에 집중된 제품으로 기존 호퍼의 성능보다 2~4배 성능이 향상되었습니다. 이러한 압도적인 성능으로 인해 AI 관련 기업 및 데이터센터들의 집중적인 러브콜을 받을 것으로 보고 있습니다. 따라서 2024년 블랙웰을 출시하면서 발생하게 될 추가 예상 매출은 약 250억 달러~ 300억 달러(한화 약 33조 ~40조 원) 증가할 것으로 예상하고 있습니다. 블랙웰의 출시로 인해 전 세계 빅테크 기업들이 GPU구매 경쟁을 벌일 것으로 예측하고 있습니다. 마이크로소프트에서 약 100억 달러 (한화 약 14조 원) 이상 투자를 계획 중이고, 구글은 약 60억 달러 (한화 약 8조 4천억 원) 이상, 아마존은 약 70억 달러(한화 약 9조 8천억 원) 이상, 테슬라는 약 40억 달러(한화 5조 6천억 원) 이상을 투자할 것으로 예측하고 있습니다. 현재 엔비디아의 시장점유율이 약 90%에 달하는 것으로 나타나고 있기 때문에 이는 경쟁사인 AMD, 인텔 등을 압도하는 수치로 블랙웰 GPU가 본격적으로 공급되면 이 점유율은 더욱 곤고해질 것으로 내다보고 있습니다. 이러한 영향력은 고스란히 엔비디아 주가에 반영되어 폭발적인 상승을 보여 줄 것으로 예측하고 있습니다. 2023년 엔비디아 주가는 약 200~300달러(한화 약 28~42만 원)였으나, 2024년 초 주가는 약 700~800달러(한화 약 98~112만 원)에 달할 것으로 예상되면서, 이제는 거기에 더해 블랙웰 출시로 인한 주가 영향력까지 고려한다면 약 1000달러 (한화 약 140만 원)에 달할 것으로 예상하고 있습니다. 결국, 블랙웰 출시는 엔비디아(NVIDIA) 기존의 탄탄한 입지를 필두로 더욱 확고한 수익을 가져다줄 것으로 점철될 수 있습니다. 세계 최고 수준의 기술력과 압도적인 입지는 엔비디아가 어디까지 성장할 것인지, 그 기술력의 가치가 엔비디아(NVIDIA) 기업의 가치를 얼마만큼 상승시킬지 무궁무진한 가능성이 기대됩니다.