AI가 불지핀 메모리 시장, 이번에는 CXL로 ‘들썩’···대체 뭐길래?

CXL 개념도. SK하이닉스 제공

 

글로벌 생성형 인공지능(AI) 투자가 급증하면서 막대한 분량의 AI 작업을 수행할 메모리 장치의 중요성도 날로 높아지고 있다. 데이터 처리속도를 향상시킨 고대역폭메모리(HBM)에 이어, D램의 확장성을 무기로 삼은 ‘컴퓨트익스프레스링크(CXL)’가 최근 메모리 업계의 새로운 먹거리로 떠오르고 있다.

HBM는 SK하이닉스가 주도하는 데 비해 CXL 분야에선 삼성전자가 다소 앞서 있다. 이런 가운데 SK하이닉스도 1월 세계 최대 가전·정보기술(IT)전시회 ‘CES 2024’에서 차세대 CXL 전시를 준비하는 등 속도를 내고 있다

SK하이닉스는 오는 9일부터 미국 라스베이거스에서 열리는 HBM3E 등 주력 AI 메모리 제품을 전시할 예정이라고 3일 밝혔다.

아울러 SK하이닉스는 ‘SK ICT(정보통신기술) 패밀리 데모룸’을 마련해 차세대 CXL 메모리를 선보이겠다는 계획이다. CXL 기반 연산 기능을 통합한 메모리 솔루션 시제품도 공개한다.

CXL은 중앙처리장치(CPU)와 메모리, 그래픽처리장치(GPU), 저장장치 등을 보다 효율적으로 활용할 수 있게 해 주는 인터페이스를 일컫는다. 다수의 메모리 반도체를 연결해 거대한 공용 메모리 풀(pool)을 형성하는 기술로, 서버 구조를 바꾸지 않고도 메모리 용량을 늘릴 수 있다. 이론상 서버에 필요한 D램을 거의 무한대로 확장할 수 있다

SK하이닉 스 CES 2024 전시 제품 (왼쪽부터 시계 방향으로) ▲HBM3E ▲CXL Memory ▲CMS ▲AiMX

때문에 CXL은 방대한 데이터 처리를 필요로 하는 AI 컴퓨팅에 적합한 기술로 최근 각광받고 있다. 연산에 필요한 메모리 성능을 획기적으로 높여준다는 점에서, 마찬가지로 AI용 칩에 많이 탑재되는 HBM과도 비슷하다.

다만 그 방식은 차이가 있다. HBM이 여러 개의 D램을 연결해 연산 속도를 끌어올린 ‘제품’이라면, CXL은 메모리 용량을 유연하게 확장하는 ‘기술’이다. HBM이 큰 빌딩이라면, CXL은 공유오피스에 비유할 만하다.

HBM에서는 SK하이닉스가 선도 역할이지만 CXL에서만큼은 삼성전자가 앞서 있다. 삼성전자는 지난해 12월에 업계 최초로 기업용 리눅스 1위 기업 레드햇과 CXL 메모리 동작 검증에 성공했다. 2021년 CXL 기반 D램 기술을 최초로 개발한 데 이어, 작년 5월엔 CXL 2.0을 지원하는 128GB D램을 개발했다.

SK하이닉스도 추격의 고삐를 죄고 있다. SK하이닉스는 이날 “DDR5 기반 96기가바이트(GB), 128GB CXL 2.0 메모리 솔루션 제품을 올 하반기 상용화해 AI 고객들에게 공급할 예정”이라고 밝혔다.

현재 CXL 기반 메모리는 인텔 CPU 4세대 일부 제품에 탑재돼 있긴 하지만, 확장 능력이 한정적인 ‘1.1 규격’을 지원하기 때문에 장점을 제대로 못 살리고 있다는 평가를 받는다. 인텔은 상반기 중 확장성을 대폭 늘린 CXL 2.0 규격에 맞는 첫 CPU 5세대 제온 프로세서를 출시할 예정이다. 인텔 CPU가 CXL 2.0 규격을 지원하기 시작하면 CXL 시장도 본격 개화할 것이라는 전망이 나온다.

ksb1231@kyunghyang.com

 

 

"20조 시장 잡아라"…HBM서 한발 늦은 삼성, CXL 선점 '고삐'

인공지능(AI) 반도체의 부상으로 고대역폭메모리(HBM)에 이어 '컴퓨트익스프레스링크(CXL)’가 새로운 D램 규격으로 주목받고 있는 가운데, 삼성전자가 'CXL'을 미래 먹거리로 점찍고 시장을 선점하기 위해 속도를 내고 있다.

삼성전자가 업계 최초로 개발한 CXL 2.0을 지원하는 128GB CXL D램 제품 이미지. [사진=삼성전자]

31일 업계에 따르면 CXL은 처리해야 할 데이터 양이 기하급수적으로 증가하는 문제를 해결할 수 있는 차세대 D램 규격으로 주목받고 있다. 이론상 D램 용량을 무한대로 확장할 수 있어 최근 △생성형 AI △자율주행 △인메모리 데이터베이스 플랫폼 등에 적합한 메모리 반도체로 꼽힌다.

아울러 CXL은 △중앙처리장치(CPU) △그래픽처리장치(GPU) 등 다양한 프로세서와 메모리를 연결하는 'PCIe' 기반의 통합 인터페이스 표준이다. 이에따라 데이터 처리 지연과 속도 저하, 메모리 확장 제한 등 여러 난제를 해결할 수 있는 기술로 평가받고 있다.

시장 성장 가능성도 크다. 시장조사업체 욜 인텔리전스에 따르면 글로벌 CXL 시장은 오는 2028년 150억달러(약 20조원)에 달할 것으로 전망된다.

삼성전자는 최근 업계 최초로 기업용 리눅스 1위 기업 레드햇과 CXL 메모리 동작을 검증하는 데 성공했다. 이번 검증은 지난해 5월 양사가 공동으로 추진한 차세대 메모리 분야 소프트웨어 기술 관련 협력 결과다.

이번 CXL 메모리 동작 검증으로 데이터센터 고객들은 별도의 소프트웨어 변경 없이 손쉽게 삼성 CXL 메모리를 사용할 수 있게 됐다. 삼성전자는 기업용 리눅스 OS(운영체제)인 '레드햇 엔터프라이즈 리눅스(RHEL 9.3)'에 CXL 메모리를 최적화하고 △가상 머신(Red Hat KVM) △컨테이너 환경(Red Hat Podman)에서 메모리 인식, 읽기, 쓰기 등의 동작 검증을 완료했다.

앞서 삼성전자는 지난 2021년 5월 세계 최초로 CXL 기반 D램 기술을 개발했다. 이어 1년 만인 2022년 5월에는 더블데이터레이트(DDR)5 기반 512기가바이트(GB) CXL D램 제품을 개발했다.

올해 5월에는 업계 최초 CXL 2.0을 지원하는 128GB CXL 2.0 D램 상용화에 성공했다. 지난 4일에는 CXL 관련 총 4종의 상표를 출원했다. 출원 이름은 △삼성 CMM-D △삼성 CMM-DC △삼성 CMM-H △삼성 CMM-HC 등이다.

삼성전자 화성캠퍼스에 위치한 SMRC 입구 모습. [사진=삼성전자]

류영호 NH투자증권 연구원은 "CXL의 도입은 단순한 메모리 용량의 확대뿐 아니라 메모리 설계 구조·종류·컨트롤러 사양 적용에 완전한 자유도를 줄 수 있다"며 "최근 HBM의 높은 가격과 제한적인 확장성 등으로 인해 CXL에 대한 관심이 커질 전망"이라고 설명했다.

배용철 삼성전자 메모리사업부 상품기획실 부사장은 "삼성전자는 소프트웨어, 데이터센터, 서버 등 다양한 파트너사와 긴밀한 협력을 통해 CXL 메모리 생태계 구축에 앞장서 왔다"며 "레드햇과의 협력은 최첨단 하드웨어와 소프트웨어 기술의 결합으로, CXL 생태계가 한 단계 더 발전하는데 기여할 것"이라고 말했다.

인공지능(AI) 반도체 시장이 커지며 고대역폭메모리(HBM)에 이어 ‘컴퓨트익스프레스링크(CXL)’가 새로운 D램 규격으로 주목을 받고 있다.

29일 시장조사업체 욜 인텔리전스에 따르면 글로벌 CXL 시장은 2028년 150억 달러(약 20조 원)에 달할 것으로 전망된다. CXL은 이론상 D램 용량을 무한대로 확장해 폭증하는 데이터 처리량 요구에 대응할 수 있다는 것이 최대 장점으로 꼽힌다. 데이터센터와 서버, 칩셋 등 다양한 응용처에 활용되면 고성능 컴퓨팅 시스템 구축이 가능하다.

류영호 NH투자증권 연구원은 “CXL의 도입은 단순한 메모리 용량의 확대뿐 아니라 메모리 설계 구조·종류·컨트롤러 사양 적용에 완전한 자유도를 줄 수 있다”며 “최근 HBM의 높은 가격과 제한적인 확장성 등으로 인해 CXL에 대한 관심이 커질 전망”이라고 말했다.

한편 SK하이닉스도 추격에 나선 상태다. 지난해 8월 DDR5 D램 기반 첫 96GB CXL 메모리 솔루션 샘플을 개발했다. 이어 같은 해 10월엔 업계 최초로 CXL 기반 연산 기능을 통합한 메모리 솔루션 CMS 상용화에 성공했다. SK하이닉스는 DDR5 기반 96GB·128GB CXL 2.0 메모리 솔루션 제품 중심으로 내년 상반기내 고객 인증을 완료하고 내년 하반기 상용화한다는 계획이다.

미국 마이크론도 지난 8월 '플래시 메모리 서밋 2023' 행사에서 CXL 2.0을 지원하는 메모리 확장 모듈 'CZ120'을 선보였다dragonbuy@inews24.com

AI 반도체 핵심 ‘CXL’ 급부상… 선점경쟁 뜨겁다

인공지능(AI) 반도체 시장이 커지며 고대역폭메모리(HBM)에 이어 ‘컴퓨트익스프레스링크(CXL)’가 새로운 D램 규격으로 주목을 받고 있다.

29일 시장조사업체 욜 인텔리전스에 따르면 글로벌 CXL 시장은 2028년 150억 달러(약 20조 원)에 달할 것으로 전망된다. CXL은 이론상 D램 용량을 무한대로 확장해 폭증하는 데이터 처리량 요구에 대응할 수 있다는 것이 최대 장점으로 꼽힌다. 데이터센터와 서버, 칩셋 등 다양한 응용처에 활용되면 고성능 컴퓨팅 시스템 구축이 가능하다.

류영호 NH투자증권 연구원은 “CXL의 도입은 단순한 메모리 용량의 확대뿐 아니라 메모리 설계 구조·종류·컨트롤러 사양 적용에 완전한 자유도를 줄 수 있다”며 “최근 HBM의 높은 가격과 제한적인 확장성 등으로 인해 CXL에 대한 관심이 커질 전망”이라고 말했다.

국내 주요 반도체 기업인 삼성전자와 SK하이닉스도 CXL 시장 선점 경쟁을 가속화하고 있다. 삼성전자는 최근 미국 레드햇과 기업용 리눅스 운영체제(OS)에서 CXL 메모리 동작 검증에 성공했다. 삼성전자는 앞서 지난 2021년 업계 최초 CXL 기반 D램 메모리 기술을 개발한 데 이어 업계 최초로 CXL 메모리 소프트웨어 개발 솔루션을 공개했다. 이듬해엔 업계 최초 고용량 512GB CXL D램 개발에, 지난 5월에는 CXL 2.0 D램 개발에 각각 성공했다.

김광수 이베스트투자증권 연구원은 “삼성전자가 AI형 차세대 메모리 기술인 CXL 상표를 대거 출원하고, 인텔발 CXL 생태계 확장에 대한 기대감이 증폭되고 있다”고 말했다.

SK하이닉스도 DDR5 기반 96GB/128GB CXL 2.0 메모리 솔루션 제품을 중심으로 내년 상반기 내 고객 인증을 완료할 계획이다. SK하이닉스 관계자는 “내년 하반기 본격적인 시장 개화에 맞춰 상용화할 계획”이라며 “현재 고객과 적극적인 협업을 통해 샘플을 제공하고 상용화 초읽기에 들어갔다”고 말했다.

 sj@munhwa.com

 

CXL 상업화 상반기 열린다…인텔 5세대 CPU 선점戰

차세대 인터페이스로 꼽히는 컴퓨트 익스프레스 링크(CXL)가 올 상반기 본격적인 상업화의 길을 연다. CXL 규격을 적용한 첫 중앙처리장치(CPU)인 인텔 5세대 제온 프로세서(코드명: 에메랄드 래피즈) 출시가 시작점이 될 것으로 보인다. 인공지능(AI) 관련 수요 증가로 최근 살아나고 있는 메모리 반도체 시장에 CXL이 가세할 경우 삼성전자, SK하이닉스의 수익 회복 시점은 더욱 빨라질 전망이다.

 

2일 업계에 따르면 인텔은 올 상반기 CXL 규격에 맞는 첫 CPU 5세대 제온 프로세서를 출시할 방침이다.

현재 CXL 메모리는 인텔 CPU 4세대 제온 프로세서(사파이어 래피즈) 등 일부 제품에 탑재돼 있긴 하다. 하지만 CXL의 특성인 '확장성'은 다소 떨어진다는 평가를 받는다. CXL 1.1을 지원하기 때문이다. CXL 1.1은 CPU마다 CXL 지원 메모리가 대칭되는 형태로, CPU 1개당 사용할 수 있는 D램 수가 제한돼 있다. 일반적으로 CPU는 1개당 최대 16개의 D램 모듈을 사용할 수 있다.

 

반면 5세대 CPU에선 CXL 2.0 D램을 지원하는 만큼, 본격적인 확장이 가능하다. 인터페이스를 하나로 통합해 장치 간 직접 통신을 가능하게 하고 메모리를 공유할 수 있게 돼 용량을 대폭 늘릴 수 있다. 설비투자와 비용 효율을 모두 높일 수 있다는 얘기다. 특히 인텔은 세계 서버용 CPU 시장에서 80% 이상 점유율을 보이고 있어 에메랄드 래피즈를 통해 CXL 2.0 생태계는 빠르게 확장될 것으로 보인다.

인텔의 4세대 제온 프로세서(사파이어 래피즈). [사진제공=인텔]

반도체 업계에선 인텔 CPU 출시 이후 CXL 2.0을 지원하는 CPU가 속속 나올 것으로 보고 있다. AMD 역시 비슷한 규격을 지원하는 CPU나 각종 프로세서들을 만들 가능성이 크기 때문이다. 이렇게 되면 CXL 시장 확대는 더욱 속도를 낼 전망이다

올 상반기 CXL 2.0이 상업화를 시작하면 D램 수요는 더욱 늘어나게 된다. 시장정보회사 욜그룹은 세계 CXL 시장이 2028년 150억달러(약 20조원) 규모가 될 것으로 보고 있는데, 이 가운데 80% 규모인 120억달러가 CXL D램 시장이 차지할 것으로 내다봤다. 욜그룹은 "2027년 이후엔 업계의 모든 CPU가 CXL과 연동되게끔 설계되면서 CXL 전용 D램이 더욱 각광을 받을 것"이라고 전망했다.

삼성전자의 CXL 2.0 D램. [사진제공=삼성전자]

CXL D램 시장을 주도하고 있는 삼성전자 와 SK하이닉스 의 경쟁도 격화될 전망이다. 20조원 시장을 선점하기 위해선 인텔에서 최초 검증을 받는 게 무엇보다 중요하기 때문이다.

 

두 회사는 이미 지난 연말부터 CXL 2.0 메모리 양산에 박차를 가하는 중이다. 삼성전자와 SK하이닉스는 각각 128GB CXL 2.0 메모리와 96GB CXL 2.0 메모리를 양산한다. 삼성전자는 최근 서버용 운영체계(OS) 기업 레드햇과 함께 D램 호환성 검증에 성공하기도 했다.

 

실적 기대감 역시 높아지는 상황이다. 저점을 찍은 D램과 낸드플래시(낸드) 가격이 회복세를 타고 있고, 고대역폭메모리(HBM) 수요 증가에 이어 CXL D램으로 고부가 메모리 판매량을 대폭 늘릴 수 있을 것으로 보인다. 삼성전자 DS 부문과 SK하이닉스의 올해 합산 영업이익은 20조원 규모로 전망된다.

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