엔비디아가 최근 슈퍼컴퓨팅 컨퍼런스 2021(SC21)에서 발표된 전세계 슈퍼컴퓨터 톱 500(Top500) 리스트 중 70%에 이르는 355개 시스템이 엔비디아 기술로 가속되고 있으며, 에너지 효율이 가장 높은 시스템을 꼽는 그린500(Green500)의 상위 25개 시스템 중 23개가 엔비디아 기술로 구동되고 있다고 밝혔다.

톱 500 슈퍼컴퓨터 리스트는 매년 6월과 11월 두 차례 발표된다. 올해 11월에는 후지쯔의 후가쿠(Fugaku)가 톱 500 리스트 1위를 차지했는데, Arm 마이크로 아키텍처를 채택한 후가쿠는 2020년 6월 첫 톱 500 진입부터 네 차례에 걸쳐 1위를 유지하고 있다. 이어서 IBM 파워시스템 기반의 서밋(Summit), 시에라(Sierra), 중국의 선웨이 타이후라이트(Sunway TaihuLight), HPE 크레이(HPE Cray) 기반의 펄머터(Perlmutter) 등이 순위 변동 없이 상위권을 차지했다. 이외에 마이크로소프트의 GPU 가속 애저(Azure) 슈퍼컴퓨터가 10위에 오르면서 클라우드 기반 시스템으로는 최초로 10위권에 진입했다.

엔비디아는 GPU 가속 프로세싱, 스마트 네트워킹, GPU 최적화 애플리케이션, AI와 HPC 융합 지원 라이브러리 등 슈퍼컴퓨팅을 위한 전체 스택을 커버한다는 점을 내세우고 있다. 이런 접근법을 통해 워크로드를 가속하고 과학적 혁신을 이룩할 수 있다는 설명이다.

엔비디아는 GPU의 병렬 처리 기능과 2500개 이상의 GPU 최적화 애플리케이션을 결합해 HPC(고성능컴퓨팅) 작업에 걸리는 시간을 단축할 수 있다는 점을 강조한다. HPC 성능 향상을 위해 엔비디아는 쿠다-X(CUDA-X) 라이브러리와 GPU 가속 애플리케이션을 지속적으로 최적화하고 있다. 또한 엔비디아는 강력한 HPC 성능을 빠르게 활용할 수 있도록 AI와 HPC 소프트웨어의 최신 버전을 NGC 카탈로그의 컨테이너로 제공하고 있다.

HPC와 AI를 융합하면 기존 시뮬레이션 방식의 정확도를 유지하면서 더욱 빠른 시뮬레이션이 가능하다. 이런 이점에 주목해 AI로 작업을 가속하는 연구자가 늘고 있으며, HPC와 AI의 결합을 지원하는 엑사스케일(exascale) AI 컴퓨터의 구축이나 HPL-AI와 MLPerf HPC처럼 HPC와 AI 융합 모델의 성능을 측정하기 위한 벤치마크도 등장하고 있다. 

엔비디아는 이런 추세에 맞춰 물류, 양자 컴퓨팅 연구, 머신러닝 등 다양한 라이브러리와 HPC용 소프트웨어 개발 키트를 새로 공개했다. 이 모두를 연결하는 것은 3D 워크플로를 위한 가상 세계 시뮬레이션 및 협업 플랫폼인 옴니버스(Omniverse)이다. 엔비디아는 옴니버스 기반의 슈퍼컴퓨터인 E-2(Earth-2)의 구축 계획을 발표했는데, E-2는 지구의 디지털 트윈을 만들어 기후 변화를 예측하는 데에 쓰일 예정이다.

데이터 애널리틱스와 AI, 시뮬레이션과 가상화 전반에서 슈퍼컴퓨터가 담당하는 워크로드가 증가하는 추세다. 이에 따라 크고 복잡한 시스템의 운영에 수반되는 통신 작업을 지원해야 할 CPU의 부담 또한 늘고 있다. 엔비디아는 이러한 프로세스의 일부를 오프로드하여 CPU의 스트레스를 줄이는 데이터처리장치(DPU)를 내세우고 있다. 엔비디아 블루필드(BlueField) DPU는 호스트 프로세서 대신 데이터센터의 인프라 업무를 오프로드하고 관리해 슈퍼컴퓨터를 보다 효율적으로 조정하고 보안을 강화한다.

엔비디아는 블루필드 DPU 아키텍처와 엔비디아 퀀텀 인피니밴드(Quantum InfiniBand) 플랫폼을 결합해 최적의 베어메탈(bare-metal) 성능을 제공하는 한편, 차세대 분산 방화벽과 회선당 데이터 암호화를 지원하는 DOCA 1.2 및 딥 러닝 기반으로 침입자의 활동을 실시간 감지하는 모피우스(Morpheus) 등을 선보였다. 엔비디아 퀀텀-2(Quantum-2)는 400Gbps 인피니밴드 플랫폼으로, 차세대 슈퍼컴퓨터를 클라우드 네이티브에서 더욱 안전하고 효과적으로 활용할 수 있도록 지원한다.