패킷처리에 최적화한 프로그램이 가능한 칩을 네트워크 처리장치(NPU"Network Processing Unit)라고 한다. 이 시장은 지난 1년 동안 침체됐으나 올 하반기부터 회복되기 시작해 내년부터는 본격 성장할 것으로 보인다.

NPU는 네트워크에서 마치 컴퓨터의 CPU와 같은 역할을 수행하는 소프트웨어 프로그래밍이 가능한 칩 또는 칩세트다. 지난 20여년 동안 동기식 광 네트워크(SONET:Synchronous Optical Network)가 네트워크에서 매우 효율적인 기능을 수행해왔다.

하지만 통신의 흐름이 음성통신에서 데이터 패킷으로 바뀜에 따라 SONET은 폭증하는 데이터와 가상터미널(VT:Virtual Terminal) 스키마(schema) 등을 처리할 수 있는 유연성이 부족할 뿐 아니라 몇 가지 문제점이 나타나기 시작했다. 그 대안으로 NPU가 떠오르고 있고 NPU가 이런 문제점을 해결해 줄 수 있다.

네트워크 처리는 해체 및 프레이밍, 프로토콜 인식 및 분류, 패킷 변조, 보안, 통신량 관리, 대기행렬(queuing) 및 전송 등 6단계로 이루어진다. 이 중 보안을 제외한 나머지 기능은 모두 네트워크 처리 시스템이 수행한다.

NPU는 주변(edge) NPU, 도시권(metro) NPU, 핵심(core) NPU 등 세 종류로 나눌 수 있는데 주변 NPU는 주파수 100Mbps∼1 에서 작동하고 도시권 NPU는 1∼10 에서 작동하며 핵심 NPU는 10 이상에서 작동한다. 핵심 NPU는 몇 개 업체들이 발표만 하고 아직 출시된 것은 없으나 내년에 가면 40 급 핵심 NPU가 출시될 것으로 예상된다.

NPU는 모든 네트워크 처리 보드의 중심 칩으로 여러 가지 기본적인 네트워크 처리 기능을 수행할 수 있다. 하지만 때로는 특정 기능을 수행하지 못하는 경우가 있어 NPU의 기능을 보완하기 위한 분류 보조 처리장치(CCP:Classification Co-Processor), 보안 보조 처리장치(SCP:Security Co-Processor), 응용프로그램 보조 처리장치(ACP:Application Co-Processor), 통신량 관리 보조 처리장치(TM:Traffic Manager Co-Processor) 등 몇 가지 네트워크 보조 처리장치(NCP:Network Co-Processor)가 필요하다.

CCP는 패킷을 분석, 분류함으로써 네트워크 지능 칩(NTC:Network Thinking Chip)의 부담을 덜어 주는 기능을 하며 SCP는 네트워크 처리에 필요한 보안 기능을 보조해 준다.

또 ACP는 개방형 시스템 상호접속(OSI:Open System Interconnection) 참조 모델의 2·3계층 이상은 처리할 수 없는 특정 NTC를 보조하는 기능을 갖는 것으로서 이는 앞으로 3∼4년 안에 호스트 CPU에 흡수될 것으로 보인다.

이와 함께 TM은 대기행렬, 부하 조정, 서비스의 품질(QoS) 등을 처리하는 기능을 갖는다. 현재 일부 NPU에 이 기능이 탑재돼 있어서 별도의 TM 칩이 필요하지 않지만 별도의 TM 칩을 채용하려는 추세가 높아지고 있다.

작년 8월까지만 해도 반도체업체들이 올해 초를 목표로 수백종의 NPU를 디자인해 왔으나 9·11 뉴욕 세계무역센터에 대한 테러사건이 일어나자 이들 제품 중 80%의 개발이 중단됐다. 게다가 상당수 라우터업체들이 NPU를 자체적으로 개발, 사용하기 시작했다. 이 같은 불리한 시장 여건으로 인해 NPU 신제품의 출시가 예정보다 1∼2년 지연됐다.

하지만 최근 관련 업계에서 긍정적인 움직임이 일고 있다. 우선 신생업체들이 취소 또는 보류됐던 NPU 개발 프로젝트를 다시 추진하기 시작했다. 이와 함께 기존 네트워크에 통합할 수 있을 뿐 아니라 앞으로도 새로운 기능과 서비스를 추가하게 할 수 있는 인터넷 프로토콜(IP) 서비스 스위치와 다중 서비스 제공 플랫폼(MSPP:Multi-Service Provisioning Platform)에 NPU를 채용할 수 있게 됐다. 또 3세대 이동통신과 탄력 패킷링(RPR:Resilient Packet Ring)의 인프라 장비에도 채용될 수 있을 것이다.

이처럼 라우터업계로부터의 수요가 비교적 약해진 반면 다른 부문으로 영역을 넓힐 수 있게 된 것이다. 여러 가지 상황을 종합해 볼 때 올해 NPU 시장은 작년보다 24% 성장하지만 내년에는 이의 거의 3배로 성장할 것으로 예상된다.

네트워크 유연성의 중요성이 다시 부각됨에 따라 NPU 시장의 성장이 지속될 것으로 예상된다. 게다가 앞으로 1∼2년 안에 소프트웨어 업체들이 NPU 전용 프로그램을 개발하기 시작할 것으로 보인다. 그리해 NPU의 프로그래밍이 더 쉬워지면 주문형 반도체(ASIC)를 대체해 나가게 될 것이다. 하지만 NPU의 성패는 소프트웨어에 달려 있다.

20여년 전에 디지털 신호처리기(DSP:Digital Signal Processor)의 적용 부문은 5∼6개에 지나지 않았지만 오늘날 그 적용 범위가 놀랄 만큼 넓어졌고 앞으로도 계속 늘어날 것으로 보이는데 NPU 시장이 앞으로 10년 후에 그렇게 폭발할 것이다. 제품 종류는 작고 값이 낮은 것에서부터 크고 가격이 높은 것에 이르기까지 다양할 것이다.

현재도 가정 게이트웨이와 종합 접속장치(integrated access device)에는 저가 NPU가 사용되고 핵심 NPU는 가격이 50만달러되는 테라비트 라우터에 채용되고 있다. 그리고 머지 않아 DSP처럼 속도별로 다양한 NPU의 수요가 늘어날 것이다. 5년 전만 하더라도 존재하지 않았던 NPU시장이 오는 2006년까지 크게 확대돼 시장 규모가 16억달러에 이를 것으로 예상된다.