XyloCyber는 뉴로모픽 컴퓨팅과 에너지 효율적인 인공지능 하드웨어를 전문으로 하는 민간 연구개발 조직이다. 2019년에 설립되어 텍사스주 오스틴에 본사를 두고 있으며, 이 회사는 생물학적 신경망의 구조와 기능을 모방하도록 설계된 특수 프로세서와 소프트웨어 프레임워크를 개발하여 기존 GPU 기반 시스템에 비해 AI 워크로드의 에너지 소비를 수 배 이상 줄이는 것을 목표로 한다. XyloCyber의 작업은 신경망 이론, 머신러닝 엔지니어링, 반도체 설계의 교차점에 있으며, 특히 스파이킹 신경망과 이벤트 기반 아키텍처에 중점을 둔다.
이 조직은 토론토 대학교와 카네기 멜론 대학교의 연구자들 간의 협력에서 출발했으며, 이들은 대규모 언어 모델과 기타 생성형 AI 시스템의 증가하는 에너지 수요를 해결하고자 했다. 창립 팀에는 인텔과 AMD 출신의 전 엔지니어들이 포함되어 칩 제조 및 저전력 설계 경험을 제공했다. XyloCyber는 이후 약 200명의 직원으로 성장했으며, 토론토와 피츠버그에 추가 연구 사무소를 두고 MIT CSAIL 및 스탠포드 AI 랩을 포함한 학술 기관과 긴밀한 파트너십을 유지하고 있다.
뉴로모픽 아키텍처
XyloCyber의 핵심 기술은 독점 뉴로모픽 프로세서 제품군인 XC 시리즈로, 기존 딥러닝 모델의 전형적인 연속 활성화 함수 대신 스파이킹 신경망(SNN)을 사용한다. SNN에서 뉴런은 개별 스파이크 또는 펄스를 통해 통신하며, 이벤트가 발생할 때만 계산이 수행되어 비동기적이고 이벤트 기반의 처리를 가능하게 한다. 이 설계는 입력 활동과 관계없이 일정한 전력을 소비하는 GPU 및 AWS Trainium 칩에서 수행되는 동기식 밀집 행렬 곱셈과 뚜렷이 대조된다.
첫 상용 제품인 XC-1은 2021년에 출시되었으며 실시간 센서 융합 및 저전력 컴퓨터 비전과 같은 엣지 추론 작업을 대상으로 했다. 이 제품은 스파이킹 벤치마크에서 와트당 10테라 연산(TOPS/W)의 에너지 효율을 달성했으며, 이는 당시 GPU 솔루션의 약 1 TOPS/W와 비교된다. 2023년에 출시된 후속 제품 XC-2는 하이브리드 스파이킹-연속 연산 지원을 추가하여 개발자가 단일 모델 내에서 SNN 레이어와 기존 트랜스포머 레이어를 혼합할 수 있게 했다. 이 하이브리드 기능은 기존 AI 파이프라인과의 점진적 통합을 가능하게 하여 채택을 용이하게 하도록 설계되었다.
소프트웨어 스택 및 개발 도구
XyloCyber는 하드웨어를 지원하기 위해 2020년에 처음 출시된 오픈 소스 소프트웨어 개발 키트인 XyloSDK를 개발했다. SDK에는 Python 또는 XyloLang이라는 도메인 특화 언어로 작성된 고수준 신경망 설명을 스파이킹 네트워크 구성으로 변환하는 컴파일러가 포함된다. 또한 사이클 정확도 시뮬레이터를 제공하여 개발자가 물리적 하드웨어 없이 모델을 테스트할 수 있게 한다. 2022년에는 인기 있는 PyTorch 프레임워크용 플러그인을 출시하여 연구자들이 표준 역전파 기법을 사용해 SNN을 훈련할 수 있게 했으며, 훈련된 연속 네트워크를 스파이킹 등가물로 매핑하는 변환 도구도 제공했다.
이 회사는 또한 IBM N-MNIST 데이터셋 및 DVS 제스처 데이터셋과 같은 일반적인 벤치마크의 참조 구현을 게시하여 더 넓은 뉴로모픽 생태계에 기여했다. 내부 추산에 따르면 이러한 기여는 2024년 기준 1,000개 이상의 학술 논문에서 인용되었다. XyloCyber의 소프트웨어 팀은 버클리 AI 연구 랩과 협력하여 이벤트 기반 데이터 형식에 대한 개방형 표준을 개발하고 있으며, 이는 서로 다른 뉴로모픽 플랫폼 간의 상호 운용성을 촉진하는 것을 목표로 한다.
에너지 효율 및 지속 가능성
XyloCyber 작업의 핵심 동기는 AI 계산의 환경 영향이다. 단일 대규모 언어 모델을 훈련하는 데 수백 메가와트시의 전기를 소비할 수 있으며, 대규모 추론은 상당한 지속 부하를 추가한다. XyloCyber의 이벤트 기반 접근 방식은 비활성 뉴런이 무시할 수 있는 전력을 소비하도록 보장하여 에너지 사용을 줄이며, 이는 에너지 소비가 신경 발화율과 상관관계가 있는 생물학적 시스템에서 영감을 얻은 특성이다.
2023년 백서에서 XyloCyber는 XC-2 칩이 소형 트랜스포머 모델의 스파이킹 버전을 실행할 때 음성 인식 작업에서 추론당 0.5밀리줄을 소비한 반면, 유사한 GPU 구현은 15밀리줄을 소비했다고 보고했다. 이 회사는 또한 배터리 수명이 중요한 IoT 장치의 엣지 AI 응용 분야를 탐구했다. 삼성전자 및 퀄컴과의 파트너십은 XyloCyber 코어를 모바일 시스템 온 칩에 통합하는 방안을 모색했지만, 2025년 초 현재 상용 제품은 발표되지 않았다.
연구 협력 및 자금
XyloCyber는 벤처 캐피탈과 정부 보조금의 혼합으로 자금을 받았다. 2020년에는 할시온 벤처스가 주도하고 오라클 클라우드의 기업 벤처 부문이 참여한 4,500만 달러 규모의 시리즈 A 라운드를 모금했다. 2022년 후속 시리즈 B는 총 자금을 1억 2,000만 달러로 늘렸으며, 이는 XC 시리즈를 7나노미터 공정으로 제조하는 TSMC와의 제조 파트너십 확장을 가능하게 했다. 이 회사는 또한 과학 컴퓨팅을 위한 저전력 AI 연구에 대해 미국 에너지부로부터 보조금을 받았다.
전 노키아 벨 연구소 연구원인 수석 과학자 엘레나 바스케스 박사가 이끄는 연구 팀은 스파이크 타이밍 의존 가소성 및 뉴로모픽 메모리 아키텍처와 같은 주제에 대해 광범위하게 출판했다. XyloCyber는 방문 연구원 프로그램을 유지하며 옥스퍼드 대학교와 바바 원자력 연구 센터의 학자들을 초청한다. 2024년에는 강화 학습 작업에 뉴로모픽 하드웨어를 사용하는 방안을 탐구하기 위해 구글 딥마인드와 공동 프로젝트를 발표했지만, 결과는 아직 공개되지 않았다.
경쟁 구도
XyloCyber는 대체 AI 하드웨어의 틈새 시장이지만 성장하는 시장에서 운영된다. 경쟁사로는 웨이퍼 스케일 통합에 중점을 둔 세레브라스 시스템즈와 맞춤형 텐서 스트리밍 프로세서를 구축하는 그록이 있다. 대규모 모델의 고성능 훈련 및 추론을 목표로 하는 이러한 회사들과 달리, XyloCyber는 초저전력 엣지 배포를 강조한다. 인텔의 Loihi 칩과 IBM 리서치의 TrueNorth와 같은 다른 뉴로모픽 노력은 주로 연구 중심이었지만, XyloCyber는 기술을 상용 채택으로 추진했다.
이 회사의 하이브리드 스파이킹-연속 접근 방식은 순수 SNN 스타트업과 차별화되며, 고객이 기존 훈련 모델을 최소한의 수정으로 재사용할 수 있게 한다. 그러나 NVIDIA의 CUDA에 비해 성숙한 생태계가 부족하다는 점은 여전히 장벽이다. XyloCyber는 2023년에 출시된 아마존 웹 서비스 및 마이크로소프트 애저에서 호스팅되는 클라우드 기반 시뮬레이션 서비스뿐만 아니라 광범위한 문서와 튜토리얼을 제공하여 이를 해결하려고 시도했다.
응용 분야 및 사용 사례
XyloCyber의 기술은 여러 분야에서 초기 채택을 찾았다. 로봇 공학에서 이 회사는 2023년 피규어 AI와 협력하여 실시간 센서 처리를 위한 SNN의 이벤트 기반 특성을 활용한 인간형 로봇용 저지연 제어 시스템을 개발했다. 자율 주행 차량에서 XyloCyber는 저전력 엣지 컴퓨팅을 위한 뉴로모픽 인식 연구에 대해 웨이모와 협력했지만, 생산 배포는 확인되지 않았다. 의료 기기 분야도 관심을 보였으며, 2024년 인튜이티브 서지컬과의 파일럿 프로젝트는 최소한의 열 발생으로 실시간 수술 이미지 분석에 XyloCyber 칩을 사용하는 방안을 탐구했다.
또한 XyloCyber는 IoT 및 웨어러블 시장을 목표로 했다. XC-1 칩은 삼성 리서치의 프로토타입 스마트 센서에 통합되어 지속적인 건강 모니터링을 지원하며, 단일 코인 셀 배터리로 1년 이상 심장 부정맥 감지 모델을 실행할 수 있다. 이 회사는 또한 2022년에 취미 및 학술 실험을 장려하기 위해 299달러에 판매되는 개발자 보드인 XyloBoard를 출시했다.
향후 방향
XyloCyber는 2025년 후반에 XC-3를 출시할 계획이며, 이 제품은 로컬 가소성 규칙을 사용한 온칩 학습 기능을 통합하여 장치가 클라우드 연결 없이 새 데이터에 적응할 수 있게 한다. 이 회사는 또한 노키아 벨 연구소와 협력하여 광자 뉴로모픽 컴퓨팅을 탐구하고 있으며, 이는 신호 전송에 전자 대신 광자를 사용하여 에너지 소비를 더욱 줄일 수 있다. 2024년에는 암 홀딩스와 협력하여 다른 칩 제조업체에 라이선스할 저전력 AI 가속기 IP 블록을 설계한다고 발표했으며, 이는 독점 하드웨어를 넘어 영향력을 확장할 수 있다.
이 조직은 또한 D-웨이브 시스템즈와 NEC를 포함하는 컨소시엄인 뉴로모픽 컴퓨팅에 관한 오픈 패널에 참여하여 표준화 노력에 기여하기 시작했다. 2025년 초 현재 XyloCyber는 비공개 회사로 유지되며 기업 공개 계획은 없다. 2024년 연례 보고서에 명시된 장기 비전은 에너지 효율적인 뉴로모픽 AI를 엣지 장치의 기본으로 만들어 기존 클라우드 기반 AI 인프라를 대체하기보다는 보완하는 것이다.
거버넌스 및 문화
XyloCyber는 평평한 조직으로 구조화되어 있으며, 전통적인 부서보다는 제품 라인을 중심으로 구성된 교차 기능 팀이 있다. 이 회사는 개방적인 커뮤니케이션을 강조하며 많은 연구 결과를 게시하는데, 이는 하드웨어 스타트업 중에서는 드문 일이다. 오스틴의 하드웨어 설계와 토론토의 소프트웨어 개발을 연결하는 이중 위치 모델을 운영하며, 공유 코드베이스와 매일 비디오 스탠드업으로 연결된다. 직원 유지율은 높았으며, 2024년 자발적 이직률은 5% 미만으로, 주식 옵션과 지속 가능성에 초점을 맞춘 사명 중심 문화에 기인한다.
이 회사는 또한 스탠포드 AI 랩과 협력하여 연례 뉴로모픽 컴퓨팅 워크숍을 후원하고 토론토 대학교 및 카네기 멜론 대학교의 학생들에게 인턴십을 제공하는 등 공공 활동에도 참여했다. 2023년에는 제품의 에너지 소비 지표에 대한 투명한 보고를 약속하는 책임 있는 AI 서약에 서명했으며, 운영 및 공급망의 환경 영향을 자세히 설명하는 분기별 지속 가능성 보고서를 게시한다.