IBM의 AI 서버 신제품 - Power11: AI 서버 위한 아키텍처 진화

1. 서론: 차세대 엔터프라이즈 컴퓨팅

수십 년 동안 IBM Power 프로세서 패밀리는 미션 크리티컬 신뢰성, 대규모 엔터프라이즈 확장성, 그리고 시스템 중심의 설계 철학이라는 흔들리지 않는 원칙 위에서 발전해왔다.

 

이러한 철학은 Power를 데이터 중심 및 고도로 가상화된 워크로드—온프레미스 데이터센터에서 하이브리드 및 퍼블릭 클라우드까지—의 신뢰할 수 있는 기반으로 자리매김하도록 하였다.

 

Power11은 이러한 유산을 계승하면서, 엔터프라이즈 컴퓨팅의 진화를 이루었다. Power10의 성공적인 아키텍처 위에서 발전한 핵심 아키텍처 혁신, 성능 향상, 메모리 혁신, 그리고 AI 가속 전략의 확장을 통해 Power11은 현대의 AI 중심 엔터프라이즈가 요구하는 고성능·고효율 시스템으로 변화할 수 있었다.

 

2. Power10 기반: 엔터프라이즈 강점과 AI 준비성의 유산

Power11의 발전을 이해하기 위해서는 먼저 Power10의 전략적 중요성을 이해해야 한다. Power10은 단순한 업그레이드가 아니라, IBM의 제품 전략 측면에서는 엔터프라이즈 컴퓨팅의 새로운 기준을 세우고 AI 중심의 미래를 준비한 혁신적 플랫폼이었다.

 

 

Power10은 엔터프라이즈 강점과 AI 내재화(Infusion) 라는 두 축 위에서 설계되었다.

 

2.1 엔터프라이즈 기반

 

Power10은 미션 크리티컬 워크로드에 필요한 강점을 더욱 강화하여 엔터프라이즈 리더십을 확고히 했다.

• 강력한 확장성 및 통합성: 중소기업부터 초대형 시스템까지 확장 가능하며, 워크로드 통합과 자원 풀링을 지원
• 미션 크리티컬 신뢰성과 보안성: 하드웨어 기반 보안 기능을 추가하여 높은 가용성과 복원력을 유지
• 코어 및 스레드 성능: 고도의 가상화·트랜잭션 워크로드를 위한 우수한 단일 코어·스레드 처리 능력
• 에너지 효율성: 성능 대비 전력 효율을 최적화하여 데이터센터 운영비 절감 및 지속가능성 목표 지원

 

2.2 AI 내재화 비전

 

Power10은 AI 가속을 외부 장치에 의존하지 않고, 프로세서 내부에 직접 통합한 최초의 아키텍처였다.

 

이는 인코어 행렬 연산 가속기(MMA, Matrix Math Accelerator) 를 통해 구현되었으며, 대역폭이 넓은 데이터 경로 및 IBM POWER 계층 버퍼드 메모리(OMI) 와 결합되어 AI 엔진이 병목 없이 데이터를 처리할 수 있도록 했다.

 

이처럼 엔터프라이즈 강점 + AI 준비성이라는 이중 초점은 Power10을 강력한 기반으로 만들었으며, Power11의 진화적 도약을 위한 출발점이 되었다.

 

3. 핵심 아키텍처 혁신 및 성능 확장

IBM Power11은 제조 공정, 고급 패키징, 코어 아키텍처 측면에서 혁신을 통해 물리적 설계와 성능을 크게 향상시켰다. 그 결과 시스템 처리량이 비약적으로 증가하여 워크로드 통합과 운영 효율성이 대폭 개선된다.

 

핵심 혁신은 2.5D ISC(Interposer-on-Substrate) 아키텍처 적용이다. 이는 삼성의 iCube 실리콘 인터포저 기술을 활용하여, 실리콘 간 통신 밀도와 속도를 극대화했다.

 

이를 통해 더 많은 코어와 고성능 인터페이스를 통합할 수 있게 되었고, Power11의 성능 향상의 물리적 기반이 되었다.

성능 비교 (IBM rPerf 기준)

시스템 모델	소켓 모듈	폼팩터	Power10 rPerf	Power11 rPerf	성능 향상
S1122	2 DCMs	19” x 2U	1024	1532	+50%
S1124	2 DCMs	19” x 4U	1331	1737	+31%
E1150	4 DCMs	19” x 4U	2689	3504	+30%
E1180	16 SCMs	19” x 22U	7999	9141	+14%

결과적으로, Power11은 2소켓 시스템 기준 50% 더 많은 코어와 더 높은 클록(최대 4.3GHz) 을 제공하며,
이로 인해 워크로드 통합·소프트웨어 라이선스 비용 절감·데이터센터 공간 절약 등의 실질적인 경제 효과를 제공한다.

 

4. OMI 메모리 혁신: 데이터 처리량의 세대적 도약

 

현대 컴퓨팅에서 프로세서는 메모리만큼 빠르다고 할 수 있다. AI·분석용 대규모 데이터셋에서는 프로세서와 메모리 간 전송 한계, 즉 폰 노이만 병목(Von Neumann bottleneck) 이 가장 큰 제약이 되는데, IBM은 이를 해결하기 위해 POWER 계층 버퍼드 메모리(OMI) 아키텍처를 설계했고, Power11에서 이를 세대적으로 진화시켰다.

 

OMI 아키텍처의 주요 장점

• 대역폭 및 용량: 기존 직결 메모리 대비 최대 4배 대역폭, 4배 용량 제공
• 신뢰성: 예비 DRAM(spare DRAM)과 패킷화 프로토콜을 통해 미션 크리티컬 환경에서 높은 내결함성 확보
• 연결 효율: OMI 포트는 DDR 인터페이스 대비 9배 높은 칩엣지 대역폭 효율(beachfront efficiency) 제공
• 기술 독립성: 특정 DRAM 기술에 종속되지 않아, 새로운 메모리 표준 채택이 용이

Power11에서는 “Odyssey” DDR5 D-DIMM 기반의 차세대 OMI가 도입되어, Power10 대비 메모리 대역폭이 3배 향상되었다.

항목	Power10 (2021)	Power11 (2025)	향상률
OMI D-DIMM 기술	Explorer DDR4	Odyssey DDR5 2-port	–
DRAM 대역폭/소켓	400 GB/s	1200 GB/s	×3
DRAM 용량/소켓	4 TB	8 TB	×2
시스템 코히어런스 흐름	~700–800 GB/s	1000 GB/s	×1.3

이러한 데이터 처리량의 세대적 도약은 단순한 수치 향상이 아니라, AI 모델 학습 및 대규모 데이터셋 처리 성능을 근본적으로 확장시키는 질적 변화이다.

 

5. AI 아키텍처의 진화: 광범위한 워크로드 지원

Power11은 Power10에서 제시된 “AI Infusion” 전략을 확장하여, 저지연 추론부터 대규모 학습까지 단일 플랫폼에서 처리 가능한 “Full Breadth AI” 시스템을 구현했다. 이를 가능하게 한 것이 듀얼 티어 AI 아키텍처의 진화다.

 

IBM AI 하드웨어 전략의 진화

세대	주요 특징
POWER9	NVLink 및 OpenCAPI 기반 외부 가속기 사용
Power10	인코어 MMA 도입 – 코어 내부에서 AI 추론 가속
Power11	인코어 MMA의 범위를 확장해 대형 추론까지 처리 + 외부 “Spyre” 가속기와 협력해 대규모 학습 지원

이 듀얼 티어 구조의 전략적 효과는 크다.

 

일상적인 저지연 추론은 인코어 MMA가 효율적으로 처리하고, 고성능 외부 가속기 Spyre는 대규모 모델 튜닝 및 학습에 집중함으로써, 시스템 활용률 향상·AI 운영 비용 절감·워크로드 다양화에 따른 성능 손실 최소화를 달성한다.

 

 

6. 미래 로드맵: 소켓 중심에서 시스템 중심으로

무어의 법칙이 한계에 다다른 현 시점에서, 향후 성능 향상은 실리콘 미세화보다 패키징·시스템 설계 혁신에 달려 있다. IBM은 이를 인식하고, 소켓 중심(soket-centric) 설계에서 시스템 중심(system-centric) 설계로 전략을 전환했다.

설계 철학 비교

초점 영역	소켓 중심	IBM 시스템 중심
대역폭	소켓 내부	전체 시스템 수준 (socket-escape)
데이터 공유	클러스터링	일관된 공유 및 용량 풀링
지연	연산 밀도 중심	종단 간(end-to-end) 지연 최적화

이 시스템 중심 철학은 Power Future 로드맵의 핵심이며, 다음과 같은 장기적 이점을 제공한다.

• 실리콘 밀도 향상: 소형 칩렛 구조로 소켓당 실리콘 면적을 3배까지 활용 가능
• 제조 효율성: 검증된 칩렛의 조합으로 생산 수율 및 비용 최적화
• 지속적 대역폭 확보: 칩렛 간 인터페이스에서 고속 연결 유지
• I/O 효율성 향상: OMI 메모리의 공간 효율 덕분에 I/O 인터페이스 확장 용이
• 스케일링 개선: 칩렛 구조로 지연 감소 및 인터커넥트 효율 향상
• 개발 민첩성: 모듈형 설계로 신기술 통합이 신속함

이 비전은 IBM이 Power 플랫폼을 장기적으로 발전시키겠다는 의지를 명확히 보여주며, Power11의 혁신은 그 여정의 핵심 이정표로 보인다.

 

7. 결론: 전략적 이정표로서의 Power11

IBM Power11은 IBM의 제품 포트폴리오에서 현대 데이터 중심 워크로드가 요구하는 성능·확장성·지능형 처리 능력을 제공하는 엔터프라이즈 컴퓨팅의 중요한 진보라고 할 수 있다.

• 2.5D 아키텍처 → 강력한 연산 성능 확보
• 차세대 OMI 아키텍처 → 3배의 메모리 대역폭으로 데이터 병목 제거
• 확장된 듀얼 티어 AI 아키텍처 → 다양한 AI 워크로드를 효율적으로 통합 관리

Power11은 단순한 업그레이드가 아니라, IBM의 시스템 중심·칩렛 기반 미래 아키텍처로 가는 전략적 전환점으로 보인다.  또한, 이는 IBM이 시스템 수준의 혁신을 지속적으로 선도하겠다는 확고한 약속을 보여주며, Power 플랫폼이 앞으로도 엔터프라이즈 시장에서 리더십을 유지하도록 하겠다는 의지로 보인다.

 

 

출처: IBM, ZDnet

 

뜨리스땅