삼성전자 "AI 시대, CXL 솔루션 기술로 메모리 한계 극복"

CXL 메모리, CPU·GPU 등 다양한 프로세서 연결해 대용량 데이터 효율적 처리
D램의 용량·성능 확장 한계 개선…AI 시대 차세대 솔루션으로 각광

[아이뉴스24 김종성 기자] "올해 하반기부터 CXL 메모리 도입이 시작될 것으로 본다. 본격적으로 시장이 개화하는 것은 2028년 정도로, 삼성전자는 10년 이상 서버향 솔리드스테이트드라이브(SSD) 제품 시장 1위를 유지하는 노하우와 고객사와의 파트너십을 경쟁력으로 차별화해 시장에 대응하겠다."

최장석 삼성전자 메모리사업부 신사업기획팀장은 18일 서울 중구 삼성전자 기자실에서 열린 '삼성전자 CXL 솔루션' 설명회에서 이같이 말했다.

최장석 삼성전자 메모리사업부 신사업기획팀장은 18일 서울 중구 삼성전자 기자실에서 열린 '삼성전자 CXL 솔루션' 설명회에서 발표하고 있다. [사진=삼성전자]

◇ 'CXL D램', AI 시대를 이끌 차세대 메모리 솔루션으로 주목

CXL(Compute Express Link)은 '빠르게 연결해서 연산한다'는 의미로 중앙처리장치(CPU), 그래픽처리장치(GPU), 저장장치 등의 다양한 장치를 효율적으로 연결해 보다 빠른 연산 처리를 가능하게 하는 차세대 인터페이스다.

메모리는 CPU와 최대한 가까이 위치하는데, 데이터 처리량을 늘리기 위해선 물리적으로 메모리를 설치할 수 있는 공간이 필요하다. 그러나 한 서버 안에 제한된 공간으로, 한 번에 고용량의 데이터를 빠르게 처리하기 위해서는 서버 증설이 불가피하고, 비용이 증가한다. CXL은 여기서 착안한 메모리 확장 기술로, SSD와 같은 저장장치에 결합시키는 형태다.

인공지능(AI) 수요와 발달이 가속화하면서 AI 학습, 추론 데이터 처리량은 폭발적으로 늘어나고 있다. 그러나 기존 서버에서 사용하던 D램은 한정된 범위 내에서만 용량을 확장할 수 있어 AI 기술이 발전할수록 대규모 용량의 데이터를 처리하는데 한계가 있다.

따라서 고속 인터페이스를 사용하고 용량 확장이 용이한 CXL 기반 D램 제품이 차세대 메모리 솔루션으로 각광받고 있다. 기존 D램과 공존하며 시스템 내 대역폭과 용량을 확장할 수 있는 CXL D램 솔루션은 폭발적인 데이터 처리가 요구되는 차세대 컴퓨팅 시장에서 더욱 주목받을 것으로 예상된다.

데이터센터나 서버의 용량을 확장하기 위해서는 추가로 서버를 증설해야 했으나, 기존 서버에서 SSD를 꽂던 자리에 그대로 CMM-D를 꽂아 사용하면 편리하게 용량을 확장할 수 있는 것이다. 실제로 CXL의 폼팩터(제품 형태)도 SSD와 유사하다.

특히 삼성전자가 지난해 5월 개발 완료한 'CXL 2.0 D램'은 업계 최초로 '메모리 풀링(Pooling)' 기능을 지원한다. '메모리 풀링'이란 서버 플랫폼에서 다수의 CXL 메모리를 묶어 풀(Pool)을 만들고, 각각의 호스트가 풀에서 메모리를 필요한 만큼 나누어 사용할 수 있는 기술이다.

이를 이용하면 CXL 메모리의 전 용량을 유휴 영역 없이 사용할 수 있어 데이터 전송 병목현상이 줄어든다. 데이터센터의 경우에도 효율적인 메모리 사용으로 서버 운영비를 절감할 수 있는 장점이 있어 총소유 비용(TCO) 절감이 가능하다.

삼성전자의 CXL 메모리 제품 'CMM-D'. [사진=삼성전자]

◇ "삼성전자, CXL D램의 선두 주자…기술 혁신 이어갈 것"

삼성전자는 2021년 5월 업계 최초 CXL 기반 D램 제품(CMM-D)을 개발했다. 이를 시작으로 업계 최고 용량 512기가바이트(GB) CMM-D 개발, 업계 최초 CMM-D 2.0 개발 등에 성공하며 업계를 이끌고 있다.

삼성전자는 지난 3월 글로벌 반도체 학회 '멤콘(MemCon) 2024'에서 CXL 기반 D램인 CMM-D, D램과 낸드를 함께 사용하는 CMM-H(Hybrid), 메모리 풀링 솔루션 CMM-B(Box) 등 다양한 CXL 기반 솔루션을 선보였다. 또 올해 2분기 CXL 2.0을 지원하는 256GB(기가바이트) CMM-D 제품을 출시하고, 주요 고객사들과 검증을 진행하고 있다.

그뿐만 아니라 업계 최초로 리눅스 업체 '레드햇'으로부터 인증받은 CXL 인프라를 보유하고 있어, CXL 관련 제품부터 소프트웨어까지 서버 전 구성 요소를 삼성 메모리 리서치 센터에서 검증할 수 있다.

최 상무는 "삼성전자는 현재 유럽 5개 이상 업체, 아시아 30개 이상 업체, 미주 10개 이상 업체와 파트너십을 유지하며 제품을 개발하고 신기술을 검증하고 있다"며 "본격적으로 시장이 개화하기에 앞서 고객사와의 파트너십과 생태계 형성에 현재는 집중하고 있다"고 설명했다.

아울러 삼성전자는 CXL 컨소시엄을 결성한 15개 이사회 회원사 중 하나로, 메모리 업체 중 유일하게 이사회 멤버로 선정돼 CXL 기술의 고도화 및 표준화를 위한 역할을 수행하고 있다.

CXL 컨소시엄은 CXL 표준화와 인터페이스의 진화 방향 등에 대해 논의하는 협회다. 삼성전자, 알리바바 그룹, AMD, Arm, 시스코 시스템즈, 델 EMC, 구글, 휴렛팩커드 엔터프라이즈, 화웨이, IBM, 인텔, 메타, MS, 엔비디아, 램버스 같은 빅테크 기업들이 이사회 회원사로 참여하고 있다.

삼성전자는 2019년 CXL 컨소시엄 발족 초기부터 글로벌 주요 데이터센터, 서버, 칩셋, 메모리 업체 등과 함께 CXL 생태계 확산을 위한 적극적인 활동을 이어 나가고 있다.

삼성전자 'CXL 2.0 D램'의 '메모리 풀링(Pooling)' 기능 개념도. [그래픽=삼성전자 반도체 뉴스룸]

◇ CXL 메모리 제품 올해 하반기부터 출시…CXL 시장 본격 개화는 2028년 예상

CXL 메모리는 올해 하반기부터 256GB CMM-D 제품 양산을 시작하는 등 고객사의 도입이 시작되고, 2026년에는 차세대 CXL 3.1 제품 기반의 시장이 형성될 것으로 예상된다. 본격적인 시장 확산은 2028년부터 가능할 전망이다.

최 상무는 "기술적으로 메모리 풀링이 지원되고, 업체들의 제품이 준비되는 2028년을 본격적으로 CXL 메모리 시장이 개화하는 시점으로 보고 있다"며 "그전까지는 제품이 꾸준히 출시되면서 생태계가 형성되고, 사람들이 경험하고, 그에 따른 결과가 공유되면서 시장이 점차 확장할 것"이라고 말했다.

AI 시대 핵심 메모리로 자리 잡은 고대역폭메모리(HBM)와 CXL의 차별화된 역할도 강조했다. HBM이 여러 고속도로를 만들어 데이터를 빠르게 이동할 수 있게 하는 개념이라면, CXL은 여러 도로를 확장해 데이터 처리 용량을 크게 늘리는 데 용이하다는 것이다.

최 상무는 "AI 시장이 열리며 처리해야 할 데이터 증가 속도를 메모리 처리 용량이 못 따라가고 있는 상황으로, 지금은 메모리를 확장하는 부분에서 기회가 많은 시장"이라며 "AI 가속기가 처리해야 하는 고성능의 영역에서 고대역폭메모리(HBM)가 필요하다면, CXL은 용량 확장에 독보적이기 때문에 고용량 영역에서 구별된 역할을 할 수 있어 시장의 수요는 분명하다"고 강조했다.

/김종성 기자(stare@inews24.com)