AI 맞춤형 메모리 시대 열린다…차세대 D램 솔루션은?

HBM 공급난 속 차세대 AI 메모리 발굴 '분주'
데이터 효율성에 초점 맞춘 'CXL' 연내 상용화
온디바이스 AI 등 특화된 LLW도 출격 대기

[서울=뉴시스]삼성전자는 27일 업계 최초로 미국 노스캐롤라이나 랠리에 본사를 둔 소프트웨어 기업인 레드햇(Red Hat)과 CXL 메모리 동작 검증에 성공했다고 밝혔다. 삼성전자 화성캠퍼스에 위치한 SMRC에서 레드햇과 업계 최초 CXL 메모리 동작을 검증하고 있다. 사진=삼성전자 제공) photo@newsis.com *재판매 및 DB 금지

[서울=뉴시스]이인준 기자 = 메모리 업계가 인공지능(AI) 시대의 개막을 알린 고대역폭메모리(HBM) 이후 차세대 제품 논의를 시작했다.

HBM은 생산 난도가 높고, 칩 크기가 기존 규격(DDR)보다 크다는 생산 제약 때문에 공급이 수요에 미치지 못하는 상황이다.

이 같은 공급 부족으로 HBM은 너무 높아진 가격도 부담이다. HBM 1개당 가격은 서버용 DDR5 대비 6~7배 높은 것으로 알려졌다. 이와 함께 고객의 저전력 요구와 성능 대비 비용 효율화 요구도 갈수록 늘면서, 메모리 업계는 새로운 차세대 솔루션 개발에 적극 나서고 있다.

23일 업계에 따르면 한진만 삼성전자 DS부문 미주총괄(DSA) 부사장은 최근 기자들과 만나 "HBM 뿐 아니라 고객들과 LPDDR(저전력 D램), CXL(컴퓨트익스프레스링크) 등의 초기 논의를 하고 있다"며 "여러 형태의 아이디어들이 2~3년 내에 가시화되고 본격적으로 개화할 것"이라고 밝혔다.

'고성능' HBM vs '고효율' CXL…AI용 메모리 경쟁

가장 대표적인 것은 CXL(Compute Express Link)다. CXL 인터페이스는 프로세서와 메모리 사이의 고속 및 고용량 연결을 위한 개방형 표준이다.

HBM이 한 번에 운반할 수 있는 데이터 처리량인 '대역폭'을 키운 고성능 메모리라면, CXL은 프로세서와 메모리 등 장치를 효율적으로 연결해 더 큰 용량으로 제공하는 기술이다.

[서울=뉴시스]삼성전자는 AI 전용 반도체 솔루션인 PIM(Processing-In-Memory) 기술을 고성능 D램인 HBM에 세계 최초로 적용했다. (사진=삼성전자 반도체 뉴스룸) photo@newsis.com *재판매 및 DB 금지

특히 메모리 업계가 현재 개발 중인 PIM(프로세싱인메모리), PNM(프로세싱니어메모리) 기술과 접목하면, CPU와 메모리 간 데이터 이동거리를 줄여 성능을 극대화 할 수 있다. 삼성전자가 개발 중인 CXL-PNM 기술은 AI 모델의 로딩 속도를 2배, 용량은 최대 4배까지 향상시킨다.

CXL는 내년부터 본격적으로 상용화가 추진될 전망이다. 인텔은 올해 말 CXL 2.0을 지원하는 초고효율 CPU인 '시에라 포레스트'를 출시할 예정이다. SK하이닉스는 올해 하반기 CXL 기술을 적용한 96GB와 128GB 제품의 상용화할 계획이다.

삼성전자도 지난해 말 업계 최초로 미국 노스캐롤라이나 랠리에 본사를 둔 소프트웨어 기업인 레드햇(Red Hat)과 CXL 메모리 동작 검증에 성공하며, 상용화에 한 발 더 다가갔다.

특수 메모리 시장 '개화'…시장 판도 바뀐다

저지연성와이드IO(LLW) D램 기술에도 관심이 쏠린다.

이 제품 역시 프로세서와 메모리 칩 간 속도 불일치로 인한 데이터 병목 현상을 완화하기 위한 제품이다. 데이터 입출력단자(I/O)를 늘려 기존 모바일용 D램 대비 데이터 처리 용량(대역폭)을 높인 기술이다.

애플은 공식 홈페이지를 통해 비전 프로의 사전 판매를 태평양 시간 기준 19일 오전 5시(한국시간 19일 오후 10시)부터 시작한다고 밝혔다. 공식 판매일은 2월2일이다. (사진=애플 홈페이지 캡처) *재판매 및 DB 금지

삼성전자는 스마트폰에 주로 사용되는 저전력(LP) D램보다 전력 효율이 70% 개선된 'LLW(저지연 광대역) D램'을 올해 출시할 예정이다. 향후 삼성전자는 스마트워치, 무선 이어폰, 노트북 등 갤럭시 전 제품에 온디바이스 AI를 적용할 것으로 보인다. SK하이닉스도 스마트폰과 XR(확장현실 기기)에 탑재되는 LLW D램을 중심으로 맞춤형 메모리를 개발한다.

메모리 업체들이 AI용 메모리 시장에 전력투구하는 배경은 시장 중심 축이 AI로 이동하고 있기 때문이다. 아직 고금리, 지정학적 리스크 등 영향으로 반도체 업계의 본격적인 실수요 회복 전망은 불투명하다.

하지만 올해 생성형 AI를 비롯해 온 디바이스 AI 등 AI 관련 서비스가 본격 확대되면, 서버 업체들도 수요에 대응한 투자에 적극 나설 가능성이 높다.

업계 관계자는 "핵심 어플(killer-application)이 얼마나 많이 개발되느냐, 대중의 관심이 얼마나 높으냐가 관전 포인트"라며 "AI 서비스 고도화는 필연적으로 메모리 반도체의 고용량화로 이어지기 때문에 특수 메모리 성장세는 지속될 것"이라고 말했다.

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