[금주의 용어] HBM 이어 CXL? 삼성이 상표 출원한 CXL 무엇?

요약

• 컴퓨터 내부 장치간 데이터의 빠른 전송을 위한 연결 기술
• 함께 언급되는 HBM과 다른 점은?
• 삼전, SK하닉도 CXL 컨소시엄 합류..현재 개발 수준은?

삼성전자가 최근 차세대 메모리 기술로 주목받는 CXL(컴퓨트익스프레스링크) 관련해 4개의 상표를 출원했다는 소식이 알려지면서 CXL 기술에 투자자들의 관심이 쏠리고 있습니다. 

이미 시장의 관심은 HBM, 온디바이스AI에 이어 CXL로까지 번져가고 있는 모습인데요. AI시대에 차세대 메모리 기술로 각광받고 있는 CXL 기술은 무엇일까요?

CXL이란? 

CXL이란 제품이라기 보다는 컴퓨터 시스템 내부에서 CPU나 메모리, 저장 장치 간의 데이터를 더 빠르게 전송하기 위한 연결 기술(인터페이스)을 뜻합니다. 삼성전자나 SK하이닉스 등의 반도체 업체들은 CXL 기술을 가속기, 메모리, 저장장치 등에 적용한 제품을 개발합니다. 

기존에는 CPU를 중심으로 메모리와 저장장치 등 각 장치마다 인터페이스가 제각각이라 효율적 연결이 어렵고, 각 장치간 통신을 할 때 다수의 인터페이스를 통과해야 했습니다. 그래서 이 과정에서 지연 문제가 발생됐었는데요. 최근  AI, 머신러닝 등 데이터 처리량이 폭발적으로 늘어나면서 지연문제는 더욱 심화됐습니다. 

AI, 빅데이터 등 기술발달로 처리해야할 데이터가 폭증하면서 서버의 역할이 늘어남에 따라 한 작업을 수행하기 위해 더 많고 다양한 기기들이 관여해야 하는데요. CXL 기술이 주목받는 가장 큰 이유는 각 장치를 CXL을 통해 연결하고 메모리를 공유해 데이터 처리시간을 단축시킬 수 있고, 여러 시스템의 구성요소를 모아 풀을 구성할 수도 있기 때문입니다. 

예를들어 CXL 기술을 메모리 솔루션으로 적용하면 기존 서버 구조를 통째로 바꾸거나 교체하지 않고도 D램 용량을 늘릴 수 있는 유연한 메모리 구성이 가능하고, 서로 다른 기종 간 메모리도 공유가 가능합니다. 다른 PC의 메모리까지 활용할 수 있어 전체 용량이 획기적으로 늘어나는 효과를 누릴 수 있습니다. 

HBM과 CXL의 다른점  

HBM(고대역폭메모리)이 내부 메모리 성능 향상에 중점을 두는 기술이라면, CLX는 시스템 전체의 연결, 통합에 중점을 두는 기술로 이해해두면 좋을 것 같습니다. HBM은 주로 그래픽 카드와 같은 고성능 응용프로그램에 사용되고, CXL은 프로세서, 가속기, 메모리 등을 효율적으로 연결해 성능을 향상시키는 데 중점을 둡니다

HBM은 D램을 여러개 수직으로 쌓아올려 데이터 처리 속도를 높인 제품입니다. 현재의 메모리 칩 기술에 비해 빠르고 전기 소비량도 적고 공간도 덜 차지하긴 하나 높은 가격과 적층된 구조로 인한 열 관리 문제, 때에 따라 애플리케이션을 수정해야한다는 점 등이 단점으로 꼽힙니다. 

반면 CXL은 메모리 용량의 확대뿐만 아니라 메모리 설계 구조, 종류, 컨트롤러 사양 적용에 완전한 자유도를 줄 수 있다는 점이 특징입니다. 또한 CXL 기술은 특정 기업이 독자적으로 개발하는 것이 아니라 인텔의 주도 하에 글로벌 팹리스, 메모리, IP, EDA 등 다양한 산업에 속하는 반도체 기업들이 컨소시엄을 꾸려 개발하는 일종의 생태계라고 할 수 있습니다. 

현재 CXL 기술 수준

CXL은 2019년 3월 인텔이 처음 제안한 연결 기술로 아직은 초기 단계라고 볼 수 있습니다. 하지만 빠르게 다가오는 AI시대에 대응하기 위해 관련 업체들은 CXL 컨소시엄을 이뤄 CXL 생태계 확대를 위해 노력하고 있습니다. CXL 컨소시엄에는 삼성전자를 비롯해, 인텔, 엔비디아, AMD, 델, 구글, IBM, 마이크로소프트 등 주요 글로벌 IT 업체들이 이사회 멤버로 가입돼 있습니다. 또한 SK하이닉스도 컨트리뷰터 멤버로 가입되어 있습니다. 

현재 CXL 컨소시엄이 개발한 최신 표준은 CXL 3.0 솔루션 입니다. 하지만 아직까지 업체들은 CXL 1.1 또는 2.0 기반의 솔루션을 활용한 제품을 선보이고 있습니다. 삼성전자는 올해 5월 CXL 2.0을 지원하는 128GB CXL D램을 공개했으며, SK하이닉스도 11월 미국서 열린 ‘슈퍼컴퓨팅 2023(SC23)’에서 '나이아가라(Niagara): CXL 분리형 메모리 솔루션' 플랫폼 시제품과 CXL 기반 CMS(Computational Memory Solution)를 공개했습니다. 

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