테슬라 옵티머스는 이 기능을 기존 자율주행 플랫폼인 FSD(Full Self-Driving) 칩 기반으로 구현하고 있으며, 이 구조는 단순한 로봇 제어용 임베디드 시스템과는 철학부터 완전히 다릅니다.
1. 옵티머스의 두뇌: Tesla FSD 칩을 그대로 로봇에 확장
옵티머스에 탑재된 주요 프로세서는 Tesla가 자체 설계한 FSD 칩으로, 원래는 차량의 자율주행 기능을 담당하던 컴퓨터입니다. 하지만 이 칩은 자율주행 차량뿐 아니라, 로봇에게도 적합한 이유가 있습니다.
- 고속 병렬 연산: 카메라 8대 이상에서 들어오는 데이터를 동시에 처리 가능
- 뉴럴 네트워크 가속기: 딥러닝 기반 행동 정책을 실시간 실행
- 온칩 통합 구조: 외부 칩 없이 이미지 해석, 행동 계획, 신경망 추론을 단일 플랫폼에서 수행
자율주행과 인간형 로봇 모두 ‘복잡한 환경을 빠르게 인식하고 안전하게 행동해야 한다’는 공통 과제를 가지고 있습니다. 이러한 기술적 유사성을 통해 테슬라는 하드웨어 재사용성을 극대화한 셈입니다.
저는 이 선택이 단순한 비용 절감 차원이 아니라, AI 통합 플랫폼 전략의 핵심이라고 봅니다. 자동차, 로봇, 공장 자동화를 하나의 AI 아키텍처로 묶는 시도이기 때문입니다.
2. 온보드 컴퓨터의 전체 구조: 모놀리식이 아닌 계층적 병렬 구조
옵티머스의 내부 아키텍처는 흔히 생각하는 메인보드 + 주변 장치 구조가 아닙니다. 로봇은 고속성 + 실시간성 + 에너지 효율성을 동시에 달성해야 하므로, 각 역할을 나눠 병렬로 처리하는 모듈형 계층 구조로 구성되어 있습니다.
3계층 구조로 요약하면 다음과 같습니다:
- 상위 제어 (Cognition): 시각 AI, 행동 정책, 강화학습 정책 실행 (FSD 칩)
- 중간 제어 (Coordination): 보행, 균형, 자세 계획 (실시간 MCU 또는 Embedded CPU)
- 하위 제어 (Execution): 관절 위치/토크 제어 (관절별 서보 드라이버)
이 구조는 로봇이 외부 충격, 사람과의 접촉, 지면 불균형 등 다양한 변수에 실시간 대응할 수 있게 합니다. 특히 중간 계층의 제어기가 존재함으로써, AI 연산이 느려지더라도 안정성은 유지할 수 있습니다.
3. 연산 자원 배분과 병목 처리 전략
FSD 칩이 모든 일을 처리하지는 않습니다. 테슬라는 핵심 AI 연산은 FSD 칩에서 수행하고, 실시간성 요구가 높은 물리 제어는 별도의 보드에서 처리하는 전략을 택했습니다.
| 기능 | 처리 위치 | 주요 칩셋 |
|---|---|---|
| 시각 해석 | 상위 컴퓨터 | FSD Neural Accelerator |
| 걷기, 균형 | 중간 컨트롤러 | ARM Cortex-R 기반 MCU |
| 관절 제어 | 로컬 모듈 | 서보 드라이버 내장 DSP |
이처럼 분산된 처리 구조는 지연을 줄이고, 일시적인 병목이 전체 시스템에 영향을 주지 않도록 설계된 것이 특징입니다.
4. 통신과 전력 관리: ‘움직이는 AI 서버’의 과제
온보드 컴퓨터는 뛰어난 성능만큼이나 안정적인 전력 공급과 통신 신뢰성이 필요합니다. 테슬라는 옵티머스에서 다음과 같은 방식으로 이를 구현한 것으로 보입니다:
- 통신: 고속 저지연 버스 기반 (Tesla 전용 CAN 또는 유사 EtherCAT)
- 전력: 각 모듈 분산 전력 공급, 메인 배터리 ↔ 변환기 ↔ 서브 보드
- 발열 관리: 에어 쿨링 + 히트싱크, 과열 시 제한 동작 프로토콜 적용
일반 서버 환경과 달리, 로봇은 팬이 작동하거나 전압이 흔들릴 경우 곧바로 동작 중단이나 낙상으로 이어질 수 있기 때문에, 소프트웨어적 오류 대응 시스템까지 포함된 전원 관리 시스템이 필수입니다.
제가 봤을 때 테슬라의 로봇 설계는 단순히 AI 성능만을 추구하지 않습니다. 시스템 전체의 ‘모빌리티 최적화’—즉 움직이면서도 안정적일 수 있는 하드웨어 철학이 반영되어 있다고 봅니다.
5. 결론: 옵티머스의 온보드 컴퓨터는 로봇과 자율주행의 통합 플랫폼이다
옵티머스의 온보드 컴퓨터는 단순한 처리 유닛 그 이상입니다. 그것은 테슬라가 자동차와 로봇의 기술적 경계를 허물고 있는 상징이며, AI 시대에 있어 '하드웨어 통합 아키텍처'의 새로운 방향성을 제시합니다.
미래에는 옵티머스가 단순히 공장에서 박스를 나르는 로봇이 아니라, 사람과 함께 협업하고, 상황을 판단해 자율적으로 움직이는 진정한 '휴먼로봇 파트너'로 진화할 것입니다. 그 중심에 바로 이 온보드 컴퓨터의 설계 철학이 자리 잡고 있습니다.