[포스트HBM 시동]③CXL 등 새 시장 열린다…삼성·SK, 신제품 출시로 신호탄

고대역폭메모리(HBM) 발전을 선도해온 삼성전자와 SK하이닉스가 이르면 연내 ‘컴퓨트익스프레스링크(CXL)’ 시장을 연다. 향후 HBM의 단점을 보완하고 대체할 수 있을 것으로 주목받는 ‘차세대 메모리’ 기술이다.

CXL은 HBM처럼 연산에 필요한 메모리의 성능을 올리는 등 기능과 역할은 비슷하다. 다만 방식이 더 효율적이고 가격이 싸다. HBM은 D램 여러 개를 수직으로 쌓아 올려 대역폭을 높여서 연산 속도를 끌어올리는 반면, CXL은 모듈 추가만으로 메모리 용량을 확장해 연산이 빨라지도록 한다. 데이터 연산에 필요한 중앙처리장치(CPU), GPU 메모리 반도체를 한곳에 모두 모을 수 있다는 장점이 있고 최근 개발되는 생성형 AI에 필요로 하는 많은 양의 데이터를 소화할 수 있는 것으로 평가받는다. CXL에 대해 전문가들은 "두뇌 격인 CPU와 메모리 반도체를 잇는 도로를 기존 1차로에서 10차로로 대폭 늘려주는 기술"이라고 표현했다.

삼성전자는 지난 7월18일 '삼성전자 CXL 솔루션'을 주제로 설명회를 진행했다고 밝혔다. 사진은 CXL 제품 이미지. 사진=삼성전자 제공 [이미지출처=연합뉴스]

업계에선 CXL 제품 출시가 곧 ‘포스트 HBM’ 시대의 개막을 알리는 신호탄이 될 것이란 전망도 나온다. 만약 CXL이 충분한 가능성을 보여준다면 HBM의 쓰임은 차츰 줄어들 것이란 얘기다. 이후엔 ‘칩렛’과 연산까지 해낼 정도로 진화된 D램들이 잇달아 나와 기능, 영향력, 실적 등 모든 면에서 HBM을 대체하면서 반도체 시장을 새 국면으로 이끌 가능성도 있다.

CXL 준비한 삼성·SK

HBM 개발에 속도를 내며 치열하게 경쟁해온 삼성전자와 SK하이닉스는 이면에서 조용히 CXL을 준비해왔다. 두 회사 모두 그 결과물을 올해 안에 내놓을 것으로 보인다.

23일 업계에 따르면 삼성전자는 CXL 2.0버전을 기반으로 한 256기가바이트(GB) 모듈인 CMM-D를 올 하반기에 양산할 수 있도록 고삐를 당기고 있다. HBM에서 SK하이닉스에 선두를 뺏겼던 삼성전자는 CXL에서 만회하기 위해 절치부심해온 것으로 전해진다. 이미 10년 전부터 CXL을 집중적으로 개발해왔다. 그 과정에선 가시적인 성과들도 냈다. 2019년에는 엔비디아, AMD 등과 CXL 컨소시엄을 결성했고 2022년 5월에는 세계 최초로 CXL 1.1 버전을 기반으로 한 CXL D램을 개발했다. 지난해에는 2.0 버전을 지원하는 128GB CXL D램이 삼성전자에 의해 나왔다. SK하이닉스도 DDR5를 기반으로 ‘96GB·128GB CXL 2.0 메모리 솔루션 제품’을 내놓기 위해 개발에 매진하고 있다. 역시 올 하반기에 양산하는 쪽으로 목표를 잡았다. 글로벌 시장조사업체 ‘욜인텔리전스’는 2022년 170만달러(약 22억원) 규모였던 CXL 시장이 오는 2028년에는 150억달러(약 20조원) 수준으로 커질 것으로 내다봤다.

SK하이닉스는 2022년 8월 차세대 D램으로 불리는 '컴퓨트 익스프레스 링크'(CXL) 기반의 메모리 샘플을 개발했다고 밝혔다. 사진은 SK하이닉스가 개발한 CXL D램 이미지. 사진=SK하이닉스 제공 [이미지출처=연합뉴스]

칩렛·PIM 등도 주목

CXL 외에도 업계에선 HBM을 대체하고 그 뒤를 이을 기술로 ‘칩렛’도 주목한다. 칩렛은 서로 다른 기능을 하는 반도체를 하나의 제품으로 만드는 것을 말한다. 여러 반도체가 나눠서 하는 일을 혼자서 할 수 있도록 ‘패키징’하는 기술이다. 많은 반도체를 공급받기 위해 큰 비용을 지불해야 했던 글로벌 기업들의 부담을 줄여준다. 이 때문에 가성비 면에서 최고를 자랑하는 제품이 될 것이란 기대를 받고 있다.

캐나다 반도체 팹리스 스타트업 텐스토렌트는 내년에 인공지능(AI) 칩렛 ‘퀘이사’를 출시할 예정이다. 새롭게 개발되는 D램들이 HBM 기능을 대신할 수 있을지도 관심이 집중되고 있다. 전기를 적게 쓰는 저전력 D램(LPDDR)이나 그래픽용 D램(GDDR6)을 HBM을 대신해서 AI칩에 탑재하는 회사들의 도전도 주목받고 있다. 프로세싱인메모리(PIM)에 대해서도 기대가 높다. PIM은 CPU, GPU 등 프로세서가 수행하는 연산 기능 일부를 메모리 내부에서 처리하는 D램이다. 하지만 현재는 HBM을 대체할 별도의 기술이라기보다는 HBM의 기능을 일부 도와 성능을 높여주는 기술로 인식되고 있다.

HBM 주도권도 포기 안 해

새 시장 개척에 나설 채비는 포스트 HBM을 대비하기 위한 것이다. HBM이 강력한 영향력을 발휘하는 현 상황에서 삼성전자와 SK하이닉스가 주도권도 포기할 이유는 없다. SK하이닉스는 오는 25일 세계 최대 파운드리(반도체 위탁생산) 업체 대만 TSMC의 주최로 미국 캘리포니아주 샌타클래라 컨벤션센터에서 열리는 ‘오픈 이노베이션 플랫폼(OIP) 포럼’에 참가한다. 이 자리에서 ‘HBM 품질과 신뢰성 향상을 위한 패키지 내 2.5D 시스템’을 발표한다. SK하이닉스는 TSMC와 이 내용을 공동으로 연구해왔다. 현장에선 부스도 꾸리고 5세대 HBM인 HBM3E와 LPCAMM2, GDDR7 등을 전시한다.

삼성전자는 파운드리와 시스템LSI 기술을 결합해 HBM 혁신을 추진한다. 이정배 메모리사업부장 사장은 이달 초 대만 타이베이에서 열린 ‘세미콘 타이완 2024’에서 기조연설을 통해 이를 공식화했다. 6세대인 HBM4도 4나노미터(㎚·10억분의 1m) 파운드리 공정에서 내년부터 양산하기로 한 것으로도 전해진다.

김형민 기자 khm193@asiae.co.kr