엔비디아, NVFP4로 저정밀 AI 훈련·추론 경쟁 본격화…MLPerf서 FP8 대비 1.9배

- 블랙웰 울트라 512 GPU로 라마 3.1 405B 64.6분…정확도 유지하며 처리량·전력 효율 동시 개선

 

 

 

 

 

엔비디아가 4비트 부동소수점 정밀도 ‘NVFP4’를 앞세워 저정밀 AI 훈련·추론 경쟁에 속도를 높였다. 최신 MLPerf 훈련 벤치마크에서 블랙웰 울트라 GPU 512개로 구성한 GB300 NVL72 시스템이 라마 3.1 405B 사전 훈련을 64.6분 만에 완료하며, FP8 기반 GB200 NVL72 대비 최대 1.9배 빠른 성능을 기록했다. 처리량과 전력 효율을 동시에 개선하면서도 정확도 요건을 충족해 저정밀 포맷의 상용 적용 범위를 넓혔다.

 

저정밀 연산 전략, 공동 설계로 성능 구조 전환

최신 AI 모델은 규모와 복잡도가 커지며 훈련과 추론에 필요한 연산 수요가 급증하고 있다. 엔비디아는 칩과 시스템 아키텍처, 소프트웨어를 통합 설계하는 공동 설계 전략으로 세대별 성능 향상 폭을 확대했다. NVFP4는 블랙웰 아키텍처부터 도입한 4비트 부동소수점 정밀도 포맷이다. 포맷 설계와 실리콘 구현, 라이브러리 지원, 훈련 레시피, 추론 최적화를 하나의 스택으로 통합해 저정밀 연산의 처리량 이점을 실제 워크로드에 적용했다는 설명이다.

 

블랙웰 울트라, NVFP4 기준 최대 15페타플롭스

블랙웰 울트라 GPU는 NVFP4 기준 최대 15페타플롭스의 처리량을 제공하며, 동일 GPU의 FP8 대비 최대 3배 높은 연산 밀도를 구현한다. 엔비디아는 FP8에서 NVFP4로 전환할 경우 6,710억 매개변수 규모의 MoE 모델 ‘딥시크-R1’ 추론에서 토큰 처리량이 향상된다고 설명했다. 훈련 영역에서도 성과를 제시했다. 512개의 블랙웰 울트라 GPU로 구성한 GB300 NVL72 시스템은 NVFP4를 적용해 라마 3.1 405B 사전 훈련을 64.6분 만에 완료했다. 이는 이전 라운드에서 FP8 정밀도로 동일 벤치마크를 수행한 512개 블랙웰 GPU 기반 GB200 NVL72 대비 최대 1.9배 빠른 결과다.

 

정확도 요건 충족…LLM 전반 적용 확대

MLPerf 훈련·추론 비공개 부문은 엄격한 정확도 기준을 충족해야 유효 제출로 인정된다. 엔비디아는 NVFP4를 적용해 여러 거대 언어 모델(LLM) 테스트 항목에서 정확도 요건을 충족했다고 밝혔다. 딥시크-R1, 라마 3.1 8B·405B, 라마 2 70B 등 다양한 모델에서 결과를 제출했다.

 

생태계 확장 가속…글로벌 기업 참여 확대

엔비디아 모델 옵티마이저, LLM 컴프레서, torch.ao 등을 통해 고정밀 모델을 NVFP4로 양자화할 수 있으며, 텐서RT-LLM, vLLM, SGLang 등 주요 추론 프레임워크도 NVFP4 포맷을 지원한다. 허깅 페이스에서는 라마 3.3 70B, FLUX.2, 딥시크-R1-0528, Qwen3-235B-A22B, Nemotron Nano 등 NVFP4 버전을 제공하고 있다.

 

Black Forest Labs, Radical Numerics, Red Hat 등도 NVFP4 기반 훈련·추론을 확대하고 있다. 블랙 포레스트 랩스 로빈 롬바흐 CEO는 CUDA Graphs, torch.compile, NVFP4, TeaCache를 결합해 단일 B200에서 최대 6.3배 속도 향상을 달성했다고 밝혔다.

 

루빈 플랫폼, NVFP4 성능 추가 도약 예고

엔비디아는 차세대 루빈(Rubin) 플랫폼에서 NVFP4 기준 훈련 연산 35페타플롭스, 추론 50페타플롭스를 목표로 한다고 밝혔다. 이는 블랙웰 대비 각각 3.5배, 5배 향상된 수치다. NVFP4를 훈련과 추론 전반에 확산해 처리량과 전력 효율을 동시에 개선하는 전략을 이어갈 계획이다.

 

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