D램 '물리적 한계' 넘어선 삼성…반도체 기술 리더십 확보

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[아시아경제 정현진 기자] ‘메모리 반도체 최강자’ 삼성전자가 세계 최초로 컴퓨트 익스프레스 링크(CXL) 기반의 D램 메모리 기술을 개발한 것은 기존 인터페이스 기반 D램의 물리적 한계를 깼다는 점에서 의미를 갖는다. 처리해야 할 데이터가 폭발적으로 늘어나고 있는 상황에서 데이터센터 등에 사용하는 차세대 인터페이스를 기반으로 한 메모리 기술을 삼성전자가 개발하면서 반도체 기술 리더십을 확보한 것이다.

세계 최초 CXL 기반 D램 왜 나왔나

CXL 기반 D램은 용량의 대폭 확대와 컴퓨팅 시스템 성능 향상의 필요성이 커지면서 개발됐다. 인공지능(AI), 빅데이터 등 활용하는 응용 분야가 늘어나면서 처리해야 할 데이터 양은 늘어나는데 기존 DDR 인터페이스로는 시스템에 넣을 수 있는 D램 용량이 제한적이어서 이를 해결해야 한다는 목소리가 나왔던 것이다. 현재 일반적인 엔터프라이즈 서버에는 중앙처리장치(CPU)당 D램 모듈을 최대 16개까지만 사용할 수 있으며 그 이상은 물리적으로 탑재 자체가 불가능하다. 또 CPU와 가속기 간에 데이터 처리 상황을 확인하는 작업이 이뤄지면서 인터페이스에 병목 현상이 발생하는 문제도 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위해 인텔은 2019년 CPU와 가속기의 성능 개선을 위한 개방형 인터커넥트 기술을 연구하는 ‘CXL 컨소시엄’을 발족했다. 여기에는 인텔과 AMD 등 CPU업계, 삼성전자와 SK하이닉스·마이크론 등 메모리업계, 엔비디아 등 GPU업계와 HP·델·IBM·아마존·구글·페이스북 등 서버업계, 마이크로소프트 등 소프트웨어업계가 참여하고 있다.

업계 관계자는 "현재 컴퓨팅 시스템에는 CPU를 중심으로 여러 인터페이스가 사용되고 유사 인터페이스에 대한 논의가 그동안 있었다"면서 "최근에는 CXL을 중심으로 통합되는 상황"이라고 설명했다.

삼성전자-글로벌기업, ‘초대용량 D램’ 상용화 협력

삼성전자는 세계 최초로 개발한 CXL D램 메모리 기술이 제때 상용화할 수 있도록 글로벌 기업들과 협력할 계획이다. 업계에서는 CXL 인터페이스가 이르면 올해 말부터 출시될 CPU에 탑재될 수 있을 것으로 전망하고 있다. 코로나19 영향으로 데이터센터 구축, 확대에 대한 수요가 빠르게 커지고 있는 상황에서 초대용량 D램을 확보하는 것이 중요해진 만큼 글로벌 기업들의 러브콜이 이어질 것으로 예상된다.

인텔 I/O 기술과 표준 총괄인 데벤드라 다스 샤르마 연구원은 "인공지능과 머신러닝에 대한 수요와 워크로드 증가를 지원하기 위해 데이터센터 시스템은 빠르게 진화하고 있고 CXL 메모리를 통해 데이터센터 등에서 메모리의 사용이 한 단계 확장될 것으로 기대된다"면서 "CXL을 중심으로 강력한 메모리 생태계를 구축하기 위해 삼성전자와 지속적으로 협력할 것"이라고 말했다.

삼성전자 CXL 기반 D램 메모리 모듈. (사진제공=삼성전자)

AMD 서버 사업부의 댄 맥나마라 수석 부사장도 "CXL과 같은 차세대 메모리 개발은 이러한 성능 향상을 실현하는 데 있어 매우 중요한 요소로, 삼성전자와 협력을 통해 데이터센터 고객에게 첨단 인터커넥트 기술을 제공할 수 있을 것으로 기대하고 있다"고 밝혔다.

차세대 메모리 표준화를 주도하고 있는 삼성

메모리시장에서 선두를 달리며 ‘초격차’ 전략을 펼쳐온 삼성전자는 올해 상반기 차세대 표준을 주도하는 제품과 기술을 연이어 선보이고 있다. 지난 2월 글로벌 데이터센터 관련 기업들이 효율적인 데이터센터 개발과 운영에 필요한 하드웨어, 소프트웨어 표준을 정립하는 기구 ‘OCP’의 규격을 만족하는 데이터센터 전용 고성능·저전력 SSD PM9A3 E1.S를 양산한다고 밝혔다.

같은 달 세계 최초로 메모리 반도체와 AI 프로세서를 하나로 결합한 HBM-PIM을 개발하기도 했다. 슈퍼컴퓨터, AI 등 초고속 데이터 분석에 활용되는 HBM 메모리 반도체에 AI 엔진을 탑재한 것으로 성능과 시스템 에너지의 효율을 극대화할 수 있도록 한 제품이다.

이 외에도 지난 3월에는 업계 최초로 HKMG 공정을 적용한 업계 최대 용량의 512GB DDR5 메모리 모듈을 개발했고 한 달 뒤인 지난달에는 SAS-4 표준을 지원하는 엔터프라이즈 서버용 솔리드스테이트드라이브(SSD)인 PM1653을 출시하기도 했다.

정현진 기자 jhj48@asiae.co.kr