AI 반도체 부상으로 주목받는 ‘CXL’… 시장 공략 나선 韓 IP·소부장 기업은

2028년, CXL 시장 20조원 규모 예상
국내 기업 PCIe 6.0 파이, CXL 컨트롤러 등 IP 보유
CXL D램 검사장비·모듈 기업도 수혜 예상

삼성전자가 개발한 CXL 2.0 지원 D램. /삼성전자 제공

인공지능(AI) 반도체 부상으로 ‘컴퓨트익스프레스링크(CXL)’가 새로운 D램 규격으로 주목받고 있는 가운데, 반도체 설계자산(IP) 기업과 소부장(소재·부품·장비) 업체가 CXL 분야에 도전장을 내밀고 있다. CXL에 기반이 되는 차세대 인터페이스 PCIe와 D램을 제어하는 CXL 컨트롤러 IP 기업 뿐만 아니라 CXL 모듈과 D램 검사장비 등을 개발하는 부품, 장비 업체들도 시장 공략에 나서고 있다.

CXL은 중앙처리장치(CPU)와 메모리 반도체를 잇는 인터페이스 기술을 일컫는다. 고성능 CXL D램을 적용하면 서버 1대당 메모리 용량을 8~10배 이상 늘릴 수 있어 대용량 데이터를 처리해야 하는 AI 기술에 최적화됐다는 평가를 받는다. 22일 시장정보업체 욜그룹은 세계 CXL 시장 규모가 오는 2028년 150억달러(약 20조원)에 이를 것이라고 전망했고, 그 중 80%인 120억달러(약 16조원)가 CXL D램 시장이 될 것으로 내다봤다.

◇ 퀄리타스반도체·오픈엣지테크놀로지 CXL 분야 IP 보유

퀄리타스반도체는 차세대 인터페이스 규격인 PCIe 6.0 파이(PHY) IP 기술을 개발 중이다. PCIe는 고속 데이터 전송을 위한 인터페이스다. CXL은 PCIe 기반으로 CPU와 그래픽처리장치(GPU), 가속기 등 여러 장치와 메모리를 연결한다. 현재 주로 사용되는 기술은 PCIe 4.0으로 퀄리타스반도체는 8나노미터(㎚·10억분의 1m) 핀펫(FinFET) 공정에 PCIe 4.0 파이 IP를 제공하고 있다. 퀄리타스반도체가 개발 중인 PCIe 6.0은 PCIe 4.0보다 2배 빠른 속도의 성능을 보인다. 퀄리타스반도체에 따르면 현재 개발 중인 PCIe 6.0은 CXL과의 호환성을 확보한 상태다. 고승범 유화증권 연구원은 “CXL 기술이 적용된 5나노 PCIe 6.0 파이 개발을 내년에 완료하고 내년 말에 양산에 나설 것으로 보인다”고 설명했다.

오픈엣지테크놀로지는 CXL 컨트롤러 칩 개발에 필요한 IP를 보유하고 있다. CXL 컨트롤러는 CPU 등으로부터 명령어를 받은 뒤 D램을 제어하는 시스템 반도체로, 데이터를 읽고 쓰는 기능을 담당해 CXL 메모리 장치의 핵심 부품으로 평가된다. 업계에서는 오픈엣지테크놀로지가 보유한 CXL 컨트롤러 IP와 DDR 파이 IP가 CXL 메모리 컨트롤러 개발에 필수적인 만큼 오픈엣지테크놀로지의 IP가 채택될 가능성이 높을 것으로 전망하고 있다. 곽민정 현대차증권 연구원은 “현재 메모리 컨트롤러 IP는 오픈엣지테크놀로지의 주력 IP로 CXL 시장 개화시 본격적인 수혜를 입을 것으로 기대된다”고 했다.

지난 9월 160억원 시드 단계 투자를 유치한 반도체 스타트업 파네시아도 세계 최초로 CXL 3.0 IP를 개발하며 시장의 주목을 받고 있다. CXL 3.0은 이전 단계인 CXL 2.0과 비교할 때 속도가 2배가량 빠른 것으로 알려졌다. 파네시아 관계자는 “파네시아는 CXL 기반 시스템을 구성하는 데 필요한 하드웨어와 소프트웨어 구성 요소를 보유하고 있다”며 “고객사들은 본인들이 원하는 부분만 개발하여 검증해 볼 수 있다”고 설명했다. 파네시아는 다음 달 열리는 세계 최대 가전·IT 박람회 ‘CES 2024′를 앞두고 CXL을 탑재한 AI 가속기를 출품해 혁신상을 수상했다.

파네시아가 미국에서 열린 SC 2023 행사에서 CXL 3.0 올인원 프레임워크를 선보였다. /파네시아 제공

◇ 티엘비·네오셈 등도 CXL 시장 수혜 전망

티엘비는 메모리 반도체 모듈 인쇄회로기판(PCB) 전문 기업이다. 메모리 모듈 PCB는 여러 개의 D램 칩을 회로기판 위에 탑재한 모듈이다. 티엘비는 삼성전자와 SK하이닉스의 CXL 개발에 참여한 것으로 알려졌다. 내년도 대형 메모리 반도체 기업의 CXL 양산이 시작되면 티엘비가 보유한 CXL 관련 모듈 매출도 증가할 것으로 전망된다. 박강호 대신증권 연구원은 “내년 하반기 CXL D램 양산이 시작되면, 메모리 모듈 전문 업체인 티엘비 매출도 성장해 수익성에 긍정적인 영향을 끼칠 것”이라며 “내년 영업이익은 올해보다 239% 증가한 117억원, 2025년에는 178억원을 기록할 것으로 전망한다”고 했다.

네오셈은 세계 최초로 ‘CXL D램’ 검사장비를 개발했다. 지난해 CXL 1.0 D램, 올해 CXL 2.0 D램 장비를 개발했다. 네오셈의 현재 주력 제품은 솔리드스테이트드라이브(SSD) 검사장비로 매출 비중의 86%가 SSD 검사장비에서 발생한다. 남정림 한국반도체디스플레이기술학회 연구위원은 “CXL의 성능과 시장 가치가 입증돼 CXL 생태계가 형성되고 있는 만큼 CXL 관련 장비와 부품 개발에 성공한 기업들을 중심으로 수혜를 입을 수 있을 것”이라고 설명했다.

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