IBM, Arm과 Z를 1개 코어에서 동작시키는 메인프레임 신규 칩 발표

IBM은 연례 반도체 컨퍼런스 'Hot Chips'에서 메인프레임용 차세대 프로세서를 발표했다. 이 칩은 IBM이 오랫동안 사용해 온 독자적 명령어 세트(Z)와 스마트폰에서 클라우드 서버까지 널리 사용되는 Arm 명령어 세트를 모든 물리 코어에서 실행할 수 있다. 세계 최초의 '듀얼 아키텍처형 메인프레임 프로세서'이며, 차세대 IBM Z 및 LinuxONE 시스템에 탑재될 예정이다.

메인프레임이란 은행, 보험회사, 정부 기관 등이 막대한 거래 데이터를 처리하기 위해 사용하는 대형 고신뢰성 컴퓨터를 의미한다. 오랫동안 '독자적인 폐쇄된 세계'로 발전해 왔지만, 최근 대부분의 AI 애플리케이션이 Arm 기반 Linux 환경용으로 개발되고 있어, 메인프레임과의 사이에 '소프트웨어 단절'이라는 문제가 생겼다. 2025년 4월에 IBM과 Arm이 전략적 협력을 발표했으나, 이번 신규 칩은 그 협력의 첫 번째 하드웨어 성과에 해당한다.

신규 칩의 최대 특징은 11개에 달하는 모든 코어가 'Z'와 'Arm' 양쪽 소프트웨어를 나노초(10억 분의 1초) 규모로 전환하면서 동작시킬 수 있다는 점이다. IBM 펠로우이자 IBM 시스템스 개발 담당 CTO인 Christian Jacobi는 이 모드 전환이 오픈소스 가상화 기술 'KVM'(커널 기반 가상 머신)으로 구현되며, 전환에 따른 성능 저하는 실질상 0이라고 설명했다. 가상 머신이 수 밀리초 단위로 동작하는 중에 전환이 일어나기 때문에, 그 오버헤드는 전체 처리 시간에 대해 무시할 수 있는 수준으로 억제된다.

구체적인 동작 메커니즘으로서는 Arm64용 Linux 가상 머신과 IBM Z용 Linux 가상 머신을 같은 칩 위에 나란히 동작시킬 수 있다. 한편 은행의 계정 처리 등에 사용되는 기존 z/OS 워크로드는 KVM과는 별개의 전용 파티션에서 동작하는 설계가 되어 있다. 즉, 은행의 기간 원장 처리, 부정행위 탐지 모델, 그리고 Arm 네이티브 모니터링 도구가 동일 실리콘 위에서 메모리와 리소스를 공유하면서 운영되는 구성이 가능해진다.

IBM Z·LinuxONE 담당 수석 제품 책임자인 Tina Tarquinio는 이 칩을 '상용 가능한 프로세서 중 가장 강력한 듀얼 아키텍처 제품 중 하나가 될 것'이라고 언급했다. 이 발언은 다른 칩 제조업체들이 채택해 온 'Arm 코어를 별도로 탑재하는 이종 혼합 설계'와의 대비를 고려한 것이다. IBM은 그 방식을 선택하지 않고, 모든 코어를 양용으로 만들어 소프트웨어 배치를 유연하게 변경하면서도 하드웨어를 일원 관리할 수 있는 설계를 선택했다.

이런 움직임이 지니는 의미는 메인프레임의 '존재 의의'라는 질문에 대한 하나의 답변으로 볼 수 있다. 현대의 AI 인프라는 PyTorch 및 그 주변 프레임워크를 비롯한 Arm 네이티브 Linux 생태계에 크게 의존하고 있으며, 그 바깥에 놓여 있던 메인프레임은 'AI 시대에 뒤처질 수도 있다'는 우려를 안고 있었다. 이번 칩은 그런 우려를 설계 수준에서 해소하려는 시도로 자리 매김할 수 있다. 규제가 엄격한 금융·공공 분야에서 메인프레임을 계속 사용하면서 최신 AI 소프트웨어를 동일 기반 위에서 동작시킬 수 있다면, 이전 비용과 신뢰성을 양립시키고 싶은 엔터프라이즈 기업에게 선택지가 확대될 것이다.