HBM 이후엔 새 기술 ‘CXL’… 차세대 D램 개발 경쟁 불 붙었다

CPU-GPU 등 각 장치 유기적 연결
서버 용량 8∼10배로 늘릴수 있어
삼성, 업계 첫 CXL 인프라 구축
SK, CXL 기반 D램 연내 상용화

삼성전자 화성캠퍼스 자체 연구시설인 삼성메모리리서치센터(SMRC)에 구축한 레드햇 인증 ‘컴퓨트익스프레스링크(CXL)’인프라. 삼성전자 제공

인공지능(AI) 시대, 방대한 양의 정보를 처리해야 하는 데이터 서버의 병목현상(처리 지연)을 해결할 기대주로 ‘컴퓨트익스프레스링크(CXL)’가 부상하며 반도체 업계 경쟁이 치열해지고 있다. 고대역폭메모리(HBM)와 함께 메모리 업계에서 차세대 고부가 먹거리로 꼽히며 삼성전자와 SK하이닉스는 연내 본격 양산을 목표로 개발 경쟁에 열을 올리고 있다.

‘차세대 D램 기술’로도 불리는 CXL은 말 그대로 각 장치(컴퓨트)를 빠르게(익스프레스) 연결(링크)하는 기술이다. 업계에 따르면 CXL 시스템으로 구축한 서버는 1대당 메모리 용량을 8∼10배가량 늘릴 수 있다. HBM이 데이터 통로인 대역폭을 확 늘려 속도에서 혁신을 이뤄냈다면 CXL은 AI 서버의 제한된 용량을 극복할 기술로 주목받고 있다.

삼성전자는 25일 업계 최초로 미국 오픈소스 소프트웨어 기업 ‘레드햇’이 인증한 CXL 인프라를 경기 화성캠퍼스 연구시설인 삼성메모리리서치센터(SMRC)에 구축했다고 밝혔다. CXL을 적용한 메모리 제품부터 관련 소프트웨어까지 서버를 구성하는 모든 요소를 한곳에서 검증할 수 있게 된 것이다. 그간엔 CXL 제품 개발 및 검증은 자체적으로 해왔지만 호환성 및 소프트웨어 테스트는 레드햇 본사에서 진행했다. 이번 인프라 구축을 통해 개발 단계부터 제품 최적화가 가능해졌다.

SK하이닉스는 CXL을 기반으로 한 96GB(기가바이트), 128GB 용량의 D램을 연내 상용화해 출시할 예정이다. 지난달에는 미국 캘리포니아주에서 열린 CXL 컨소시엄 주최의 콘퍼런스에 참석해 다양한 CXL 기술들을 선보였다. D램만 장착한 기존 시스템보다 대역폭을 50% 향상시키고 용량은 최대 100% 확장시킨 CXL 메모리 모듈도 공개했다. 각 장치끼리 메모리를 나눠 쓰도록 해 유휴 메모리를 없애고 전력 소모를 줄여주는 기술 ‘나이아가라 2.0’도 선보였다.

CXL의 핵심은 장치 간 유기적인 연결이다. 기존에는 중앙처리장치(CPU), 그래픽처리장치(GPU), 스토리지(저장장치) 등 각 장치마다 구동되는 환경(인터페이스)이 제각각이어서 효율적인 연결이 어려웠는데 이를 하나의 시스템으로 통일하는 것이다. 각 장치끼리 상황에 따라 서로 D램을 공유할 수도 있고, D램을 교체 또는 추가하는 과정도 간소해진다. 일일이 규격을 따질 필요 없이 CXL 인증만 거치면 쉽게 가능하기 때문이다.

AI 시대 차세대 기술로 꼽히며 반도체 업체뿐 아니라 빅테크들도 CXL 컨소시엄에 참여해 생태계 구축 및 확대에 나섰다. 2019년 출범한 CXL 컨소시엄에는 현재 240여 개 기업이 참여하고 있다. 삼성전자, SK하이닉스, 인텔, 엔비디아 등 칩 업체뿐만 아니라 구글, 마이크로소프트(MS) 등 빅테크들도 이름을 올리고 있다. 시장조사업체 욜 인텔리전스에 따르면 CXL 시장은 2022년 170만 달러(약 23억6000만 원)에서 2026년 21억 달러로 연평균 약 6배씩 급성장할 것으로 전망된다.

컴퓨트익스프레스링크(CXL)

고성능 서버 시스템에서 중앙처리장치(CPU), 그래픽처리장치(GPU), 메모리스토리지(저장장치), D램 간의 유기적 연결을 위해 하나의 인터페이스로 통합한 기술. 데이터 처리 속도가 올라갈 뿐 아니라 메모리 용량의 확장성을 크게 개선한 차세대 기술이다.