수십 년 동안 슈퍼컴퓨팅 분야를 장악해온 x86 기반 체제에 변화의 조짐이 나타나고 있다. 엔비디아의 자체 칩 기술을 기반으로 한 세계 4번째 엑사스케일 슈퍼컴퓨터 ‘주피터 부스터’가 톱500 목록에 이름을 올렸기 때문이다. 2025년 하반기 ‘슈퍼컴퓨터 톱500’ 발표에서는 엘캐피탄이 1위를 유지한 가운데, 주피터 부스터가 4위에 올랐다.
11월 슈퍼컴퓨터 톱500 순위에 따르면, 독일에 설치된 주피터 부스터는 엔비디아 CPU와 GPU를 기반으로 정확히 1엑사플롭의 피크 성능을 구현한다. 엑사플롭 단위는 컴퓨팅 성능 한계를 끌어올리는 데 있어 중요한 이정표로 평가된다. 현재 컴퓨터 성능은 주로 기가플롭이나 테라플롭 단위로 측정되며, 1엑사플롭은 10억 기가플롭에 해당한다. 컴퓨팅 분야가 AI 중심으로 이동함에 따라 AI 서버 시장에서는 엔비디아 GPU가 확실한 우위를 유지하고 있으며, ARM 기반 엔비디아 그레이스 CPU를 탑재한 AI 서버 역시 x86 칩을 대체할 수 있는 고성능 옵션으로 떠오르고 있다.
톱500에 따르면 주피터 부스터는 AMD와 인텔의 x86 칩을 사용하는 1~3위 시스템에 이어 4번째로 빠른 슈퍼컴퓨터가 됐다. 상위 3대 슈퍼컴퓨터는 모두 미국 에너지부가 보유 중이다.
1위는 로렌스리버모어국립연구소의 1.8엑사플롭급 ‘엘캐피탄’, 2위는 오크리지국립연구소의 1.35엑사플롭급 ‘프론티어’로, 두 시스템 모두 AMD CPU와 GPU를 사용한다. 3위인 아르고네국립연구소의 1.01엑사플롭급 ‘오로라’는 인텔 CPU와 GPU를 기반으로 구축됐다. 인텔은 오로라 공개 이후 GPU 로드맵을 폐기하고 현재 사업 재편에 들어간 상태다.
프랑스 기업 에비덴(Eviden)이 구축한 주피터 부스터는 엔비디아 GH200 슈퍼칩을 탑재했다. GH200은 ARM 기반 CPU와 2개의 엔비디아 호퍼 GPU를 하나의 패키지로 통합한 설계다. CPU와 GPU는 엔비디아의 자체 인터커넥트인 NV링크(NVLink)로 연결되며, 인피니밴드를 기반으로 최대 초당 900GB 대역폭을 제공한다.
주피터는 처음 793페타플롭으로 톱500에 진입했지만, 당시에는 시스템이 완전히 구축되지 않은 상태였다. 완성된 시스템으로 새롭게 실시한 HPL 벤치마크에서 1엑사플롭을 넘기며 엑사스케일 기준을 충족했다.
상위 10대 슈퍼컴퓨터를 기준으로 보면, 7대는 x86 CPU를, 3대는 ARM CPU를 사용한다. 이 중 엔비디아 CPU와 GPU 조합을 탑재한 시스템은 2곳이며, 그중 하나가 5위에 오른 마이크로소프트의 이글(Eagle)이다. 이글은 엑사스케일급 시스템은 아니지만, 민간 기업이 운영하는 슈퍼컴퓨터 가운데 가장 빠른 성능을 기록했다.
톱500은 AI 중심 성능이 아니라 FP64 부동소수점 기반의 전통적 연산 성능을 기준으로 평가된다. AI 성능은 FP32, FP16, FP8처럼 저정밀도 데이터 타입을 활용해 측정하는 만큼 두 성능 체계는 접근 방식이 다르다.
이 때문에 일부 전문가는 톱500 지표의 의미가 약화되고 있다고 지적하고 있다. 서버와 애플리케이션 전반에서 AI 비중이 커지면서 전통적 연산 성능 중심의 평가 방식이 현실을 충분히 반영하지 못한다는 것이다. 실제로 마이크로소프트의 AI 인프라를 구성하는 이글은 일반적인 계산 작업을 목표로 설계된 시스템이 아니다.
이와 관련해 톱500 편집부는 보도자료를 통해 혼합 정밀도 데이터 유형을 기반으로 AI 성능을 측정하도록 설계된 새로운 벤치마크 ‘HPL-MxP’의 중요성이 커지고 있다고 언급했다. 이 벤치마크는 AI 가속기 비중이 높은 시스템을 평가하는 데 초점을 맞춘 것이 특징이다.
HPL-MxP 기준으로 살펴보면, 엘캐피탄이 16.7엑사플롭을 기록하며 1위를 차지했고, 오로라가 11.6엑사플롭으로 2위에 올랐다. 톱500 기존 위에서 2위였던 프론티어는 이 지표에서는 3위를 기록했다.
한편 톱500에는 중국의 고성능 시스템이 포함되지 않았다. 연구원 알렉스 하아그는 미국 연방준비제도 웹사이트에 게재한 블로그 글에서 중국이 자국 슈퍼컴퓨터 구축 현황을 제출하지 않고 있다고 밝혔다.
하아그는 “이 데이터는 자체 보고 방식의 한계를 갖고 있다. 특히 중국이 2023년부터 자국 슈퍼컴퓨터 정보를 제출하지 않은 만큼, 이 목록에서 다른 국가의 성능이 과대평가될 수 있다”라고 밝혔다. 해당 블로그 게시물은 하아그가 ‘선진국의 AI 현황’을 주제로 발표한 연구 논문과 연관돼 있다.
미·중 간 무역 갈등과 미국의 AI 칩 및 고성능 CPU 수출 제한 조치 이후, 중국은 슈퍼컴퓨팅 자원에 대한 정보를 점점 더 비공개로 전환하는 추세다.
엘캐피탄은 1년 전 프론티어를 제치고 1위에 올랐으며, 당분간 새로운 엑사스케일 시스템이 등장할 조짐이 없어 향후 수년간은 선두를 유지할 것으로 예상된다. 다만 개발 중인 차세대 시스템들이 등장하면 엘캐피탄의 순위를 위협할 가능성도 있다. 일본 이화학연구소(RIKEN)는 후지쯔의 ARM 기반 모나카 CPU와 엔비디아 GPU를 채택한 차세대 슈퍼컴퓨터 ‘후가쿠 넥스트(FugakuNEXT)’를 개발 중이다. 보도자료에 따르면 이 시스템은 2030년 가동될 예정이다.
후가쿠 넥스트는 AI 중심으로 설계된 차세대 플래그십 시스템으로, 현재 톱500에서 7위에 올라있는 기존 후가쿠의 후속 모델이다. 기존 후가쿠는 AI 워크로드를 염두에 둔 구조가 아니다.
미국 에너지부도 현재 운영 중인 엑사스케일급 시스템의 후속 기종 개발에서 AI 성능과 에너지 효율을 최우선 과제로 삼고 있다.
한편 에너지 효율 대비 성능을 평가하는 톱500의 ‘그린500’ 순위에서는 엔비디아 호퍼 GPU를 탑재한 슈퍼컴퓨터 8대가 상위권을 차지했다. 상위 10위에 포함된 나머지 2대는 AMD 인스팅트 MI300A GPU 기반 시스템이었다.
다음은 2025년 11월 기준 톱500 슈퍼컴퓨터 상위 10개의 주요 사양이다.
1. 엘캐피탄
- 위치: 미국 캘리포니아주 리버모어, 로렌스리버모어국립연구소(LLNL)
- HPL 성능: 1.809 엑사플롭/s
- 시스템 모델: HPE 크레이 EX255a
- 프로세서: AMD 4세대 에픽 CPU, AMD 인스팅트 MI300A 가속기
- 총 코어 수: 1,134만 개
- 인터커넥트: HPE 슬링샷 11
2. 프론티어
- 위치: 미국 테네시주 로언 카운티, 오크리지국립연구소
- HPL 성능: 1.353 엑사플롭/s
- 시스템 모델: HPE 크레이 EX235a
- 프로세서: AMD 3세대 에픽 64코어 2GHz
- 총 코어 수: 906만 6,176개
- 인터커넥트: HPE 슬링샷 11
3. 오로라
- 위치: 미국 일리노이주 레몬트, 아르고네 리더십 컴퓨팅 시설
- HPL 성능: 1.012 엑사플롭/s
- 시스템 모델: HPE 크레이 EX–인텔 엑사스케일 컴퓨트 블레이드
- 프로세서: 인텔 제온 CPU 맥스 시리즈, 인텔 데이터센터 GPU 맥스 시리즈 가속기
- 총 코어 수: 926만 4,128개
- 인터커넥트: HPE 슬링샷 11
4. 주피터 부스터
- 위치: 독일 율리히, 율리히슈퍼컴퓨팅센터(JSC)
- HPL 성능: 1.000 엑사플롭/s
- 시스템 모델: 에비덴 불세쿠아나 XH3000
- 프로세서: 엔비디아 GH200 그레이스 호퍼 슈퍼칩, 슈퍼칩 72코어 3GHz
- 총 코어 수: 480만 1,344개
- 인터커넥트: 엔비디아 NV링크 4, 인피니밴드 NDR200
5. 이글
- 위치: 마이크로소프트 애저 클러스터
- HPL 성능: 561.20 페타플롭/s
- 시스템 모델: 마이크로소프트 NDv5
- 프로세서: 제온 플래티넘 8480C 48코어 2GHz, 엔비디아 H100
- 총 코어 수: 207만 3,600개
- 인터커넥트: 엔비디아 인피니밴드 NDR
6. HPC6
- 위치: 이탈리아 페레라 에르보뇨네, 에니(Eni) 그린데이터센터
- HPL 성능: 477.90 페타플롭/s
- 시스템 모델: HPE 크레이 EX235a
- 프로세서: AMD 최적화 3세대 에픽 64코어 2GHz, AMD 인스팅트 MI250X
- 총 코어 수: 314만 3,520개
- 인터커넥트: HPE 슬링샷 11
7. 슈퍼컴퓨터 후가쿠
- 위치: 일본 고베, 이화학연구소(RIKEN) 컴퓨팅과학센터
- HPL 성능: 442.01 페타플롭/s
- 시스템 모델: 슈퍼컴퓨터 후가쿠
- 프로세서: A64FX 48코어 2.2GHz
- 총 코어 수: 763만 848개
- 인터커넥트: 토푸(TOFU) 인터커넥트 D
8. 알프스(Alps)
- 위치: 스위스 국립슈퍼컴퓨팅센터(CSCS)
- HPL 성능: 434.90 페타플롭/s
- 시스템 모델: HPE 크레이 EX254n
- 프로세서: 엔비디아 그레이스 72코어 3.1GHz, 엔비디아 GH200 슈퍼칩
- 총 코어 수: 212만 1,600개
- 인터커넥트: HPE 슬링샷 11
9. 루미(LUMI)
- 위치: 핀란드 CSC 유로HPC 센터
- HPL 성능: 379.70 페타플롭/s
- 시스템 모델: AMD 최적화 3세대 에픽 64코어 2GHz
- 프로세서: AMD 인스팅트 MI250X
- 총 코어 수: 275만 2,704개
- 인터커넥트: HPE 슬링샷 11
10. 레오나르도(Leonardo)
- 위치: 이탈리아 볼로냐 테크노폴, 시네카(CINECA) 데이터센터
- HPL 성능: 241.20 페타플롭
- 시스템 모델: 에비덴 불세쿠아나 XH2000
- 프로세서: 제온 플래티넘 8358 32코어 2.56GHz
- 총 코어 수: 182만 4,768개
- 인터커넥트: 쿼드레일 엔비디아 HDR100 인피니밴드
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