본 리포트는 AI와 빅데이터 시대를 맞아 중요성이 증가하고 있는 CXL(컴퓨트 익스프레스 링크) 기술과 관련하여, 삼성전자와 SK하이닉스를 포함한 주요 기업들의 최신 동향을 분석합니다. CXL은 CPU, GPU 및 스토리지 등을 효율적으로 연결하여 데이터 처리 병목 문제를 해결하는 차세대 인터페이스 기술로, 특히 메모리 풀링과 고속 데이터 전송 능력으로 주목받고 있습니다. 삼성전자는 업계 최초로 CXL 기반 D램을 개발하고 양산 준비를 진행 중이며, SK하이닉스는 자사의 CXL 2.0 메모리 솔루션을 상용화할 계획입니다. 또한, 여러 국내외 스타트업들이 CXL 연구에 참여하고 있습니다. 본 리포트는 이러한 기술들이 데이터센터의 운영 효율성을 향상시키는 데 중요한 역할을 할 것임을 강조합니다.
CXL(컴퓨트 익스프레스 링크)은 AI 및 빅데이터 시대의 요구를 충족하기 위해 개발된 차세대 인터페이스 기술입니다. CXL은 CPU, GPU, 스토리지 등 다양한 장치를 효율적으로 연결하여 더욱 빠르게 연산을 처리할 수 있도록 합니다. '빠르게 연결해서 연산한다'는 의미를 담고 있으며, 대용량 데이터를 효율적으로 처리할 수 있는 방안을 제공합니다. 삼성전자는 2019년 글로벌 빅테크 기업 15곳과 함께 CXL 컨소시엄을 결성하고 생태계 확장을 위해 노력하고 있습니다.
CXL의 주요 기능에는 메모리 풀링과 고속 데이터 전송 기능이 포함됩니다. 메모리 풀링은 다수의 프로세서가 하나의 메모리 풀에서 필요한 만큼 메모리를 나누어 사용하는 기술로, 기존 서버의 메모리 용량 한계를 극복하는 데 기여합니다. 삼성전자는 2021년 업계 최초로 CXL 기반 D램을 개발하고, 업계 최고 용량인 512GB CMM-D를 개발하는 등 기술력을 증명했습니다. 또한, CXL 2.0 D램은 메모리 풀링 기능을 지원하여 서버 운영비 절감을 가능하게 하며, 데이터 전송 병목 현상을 줄일 수 있어 데이터센터 운영의 효율성을 크게 향상시킵니다. 삼성전자는 레드햇으로부터 CXL 인프라 인증을 받았으며, 이를 통해 제품 및 소프트웨어 검증이 가능해졌습니다.
삼성전자는 2024년 하반기부터 CXL 2.0 D램 양산을 시작할 계획입니다. CXL(컴퓨트 익스프레스 링크) 기술은 CPU, GPU, 스토리지 등 다양한 장치들을 효율적으로 연결하여 데이터를 빠르게 처리할 수 있는 차세대 인터페이스입니다. 삼성전자는 2021년 업계 최초로 CXL 기반 D램을 개발했으며, 이후 업계 최고 용량인 512GB CMM-D 개발과 CMM-D 2.0 개발 등에 성공했습니다. 2024년 2분기에는 CXL 2.0을 지원하는 256GB CMM-D 제품을 출시하고 주요 고객사들과 검증을 진행하고 있습니다. 특히, 삼성전자가 개발한 CXL 2.0 D램은 '메모리 풀링' 기능을 지원하여 서버 플랫폼에서 다수의 CXL 메모리를 하나의 풀로 묶어 호스트가 필요한 만큼 메모리를 나누어 사용할 수 있게 합니다. 이를 통해 데이터 전송 병목현상을 줄이고, 서버 운영비를 절감할 수 있습니다.
삼성전자는 CXL 생태계 구축을 위해 2019년 글로벌 빅테크 기업 15곳과 함께 CXL 컨소시엄을 결성했습니다. 컨소시엄에는 알리바바, AMD, Arm, 시스코, 델 EMC, 구글, HP 엔터프라이즈, 화웨이, IBM, 마이크로소프트, 엔비디아, 램버스 등이 참여하고 있습니다. 삼성전자는 메모리 반도체 업계 중 유일하게 CXL 컨소시엄 이사회 일원으로 선정되었습니다. 이를 통해 CXL 표준화와 인터페이스의 진화 방향 등에 대한 논의를 주도하고 있습니다. 또한, 삼성전자는 업계 최초로 리눅스 업체 레드햇에서 인증 받은 CXL 인프라를 바탕으로 CXL 관련 제품부터 소프트웨어까지 서버 전 구성 요소를 삼성 메모리 리서치 센터에서 검증할 수 있는 환경을 갖추었습니다. 2024년 3월, 글로벌 반도체 학회 멤콘 2024에서 CXL 기반 D램인 CMM-D, D램과 낸드를 함께 사용하는 CMM-H, 메모리 풀링 솔루션 CMM-B를 선보였습니다.
SK하이닉스는 2024년 하반기부터 자체 개발한 CXL 2.0 메모리 솔루션을 상용화할 계획입니다. ‘CXL DEVCON 2024’ 행사에서 SK하이닉스는 CXL 기반 D램 제품인 96GB, 128GB 용량의 D램을 연내 상용화할 방침임을 밝혔습니다. 특히, 이 비즈니스 전략에는 CMM(CXL Memory Module)-DDR5와 나이아가라(Niagara) 2.0도 포함됩니다. CMM-DDR5는 기존 시스템보다 대역폭이 최대 50% 향상되고 용량이 최대 100% 확장 가능합니다. 또한, 나이아가라 2.0은 여러 개의 CXL 메모리를 묶은 풀드 메모리(Pooled Memory) 솔루션으로, 여러 호스트(CPU·GPU 등)가 최적의 상태로 용량을 나눠 씀으로써 유휴 메모리가 없으며 전력 소모를 최소화합니다.
파두, 리벨리온, 파네시아, 소니드 등 여러 국내 스타트업들도 CXL 기술 연구·개발에 적극 나서고 있습니다. 파두는 AI 데이터센터용 CXL 스위치를 개발하고 있으며, 리벨리온은 고성능 NPU(신경망처리장치) 칩에 CXL을 적용할 계획입니다. 파네시아는 CXL 3.1을 지원하는 스위치 칩을 개발하고 있고, 소니드는 서울대학교와 협력하여 AI 반도체의 메모리 용량 한계를 극복하는 ‘CXL-GPU’ 기술을 개발 중입니다. 삼성전자는 2024년 하반기부터 CXL 2.0 D램을 양산할 예정이며, 특히 CXL을 적용한 로드맵인 D램 CMM-D를 추진하고 있습니다. CMM-D는 업계 최초로 CXL 2.0을 지원하는 제품으로, 인텔 서버용 CPU 제온6 출하 시기에 맞춰 출시할 예정입니다.
Wolley Inc.는 FMS2024(메모리 및 저장소의 미래) 이벤트에서 데이터 센터, AI/ML 계산 응용 프로그램을 위한 CXL 기술을 시연하고 발표할 예정입니다. 특히 NVMe over CXL®와 FleX 솔루션의 실시간 데모를 제공할 것입니다. NVMe over CXL®는 AI의 대규모 메모리 용량 수요를 충족시키기 위한 고성능 가상화 아키텍처를 제공합니다. FleX 기술은 CXL 메모리를 마더보드로 가져오는 역할을 합니다. 또한 Wolley는 FMS2024에서 총 네 가지 발표를 진행할 예정입니다: 'NVMe over CXL: 메모리와 저장소의 통합 가상화', 'FleX: 마더보드로의 CXL 메모리 도입', 'CXL 네이티브 메모리: 정말로 DDR이 필요한가?', '자동차 응용을 위한 CXL'. CXL 네이티브 메모리 모듈은 DDR 인터페이스를 대체하고 전력 소비와 대역폭 낭비를 줄이기 위한 방법으로 제시됩니다. Wolley는 차량 설계에 필요한 다음 세대 자동차 디자인을 위한 CXL의 장점을 강조하며, 여러 프로세서와 메모리 코어 간의 데이터 전송 문제를 효율적으로 해결할 수 있음을 설명했습니다.
삼성전자는 2024년 하반기부터 'CXL 2.0' D램을 양산할 계획이며, SK하이닉스도 같은 시기에 자체 개발한 CXL 2.0 메모리 솔루션을 상용화할 예정입니다. CXL은 대규모 데이터 처리와 유연성 확대를 위한 인터페이스로 HBM을 대체할 잠재력이 큽니다. 삼성전자는 특히 업계 최초로 CXL 2.0을 지원하는 제품인 'D램 CMM-D'를 추진하고 있습니다. CXL 2.0 D램은 메모리 풀링 기능을 통해 데이터 전송 병목현상을 줄이고, 서버 운영비를 절감하여 총소유 비용(TCO)를 감소시킬 수 있도록 설계되었습니다. SK하이닉스는 CXL DEVCON 2024에서 CXL 기반의 다양한 제품을 공개하였으며, CMM(CXL Memory Module)-DDR5와 나이아가라(Niagara) 2.0 솔루션을 소개했습니다. 파두, 리벨리온, 파네시아, 소니드 등 국내 스타트업들도 CXL 연구 및 개발에 적극적으로 참여하고 있습니다. 파두는 AI 데이터 센터용 CXL 스위치를 개발 중이며, 리벨리온은 차세대 데이터 센터 솔루션에 CXL을 적용할 예정입니다. 파네시아는 최신 표준 CXL 3.1을 지원하는 스위치 칩을, 소니드는 서울대학교와 협력하여 CXL-GPU 기술을 개발하고 있습니다. Yole Group의 시장 조사에 따르면 글로벌 CXL 반도체 시장은 2022년 170만 달러에서 2028년 150억 달러로 급성장할 것으로 전망됩니다.
CXL(컴퓨트 익스프레스 링크) 기술은 중앙처리장치(CPU), 그래픽처리장치(GPU), 저장장치(스토리지) 등 다양한 장치를 하나의 인터페이스로 통합해 빠르게 연결하는 차세대 인터페이스입니다. 이 기술은 데이터 처리 속도가 빠르고 시스템 용량과 대역폭을 확장할 수 있는 장점을 가지고 있습니다. 특히, 기존 시스템에서는 메모리 용량을 확장하려면 추가 서버 증설이 필요했으나, CXL 사용 시 기본 서버 내 저장장치인 SSD 위치에 CXL 기반의 D램을 꽂아 메모리 용량을 무한대로 확장할 수 있습니다. CXL 기술은 특정 규격에 맞는 반도체만 사용할 수 있는 한계를 넘어, 종류나 용량, 성능에 관계없이 메모리를 탑재할 수 있는 유연성을 제공합니다. 예를 들어, 고용량 CXL D램을 적용하면 메인 D램과 함께 서버 1대당 메모리 용량을 8~10배가량 늘릴 수 있습니다. 고대역폭 메모리(HBM)가 데이터 전송 속도를 높이는 데 혁신적이라면, CXL은 서버의 제한된 용량을 크게 확장할 수 있는 기술입니다.
CXL 기술은 여러 장점을 갖고 있지만, 몇 가지 도전 과제도 존재합니다. 우선, CXL 2.0을 지원하는 CPU가 아직 출시되지 않았다는 점은 CXL 시장 개화의 제한 요인으로 작용하고 있습니다. 또한, CXL 기술 도입 초기에는 데이터 처리 성능과 메모리 확장성을 높이기 위해 많은 연구와 개발 비용이 소요됩니다. CXL을 사용할 경우 MS가 현재 사용하는 시스템에서 약 25%의 유휴 D램이 발생할 것으로 전망되며, 초기에는 전체 D램 요구량을 10% 줄일 수 있을 것입니다. 하지만 메모리 반도체 업체들은 CXL 도입이 기존 D램의 요구량을 줄이는 문제보다 빠른 서버 증설의 제한성을 해결해야 하는 더 큰 리스크로 보고 있습니다. 따라서, 기술적 한계와 연구 개발 비용 문제는 지속적인 도전 과제로 남아 있으며 이를 극복하기 위한 지속적인 혁신과 투자가 필요합니다.
본 리포트는 CXL 기술이 데이터 전송 병목 문제를 해결하고 데이터센터의 운영 효율성을 크게 향상시킬 것이라는 주요 발견을 밝히고 있습니다. 삼성전자와 SK하이닉스 등 주요 기업이 주도하는 CXL 2.0 D램 상용화와 생태계 구축은 앞으로 시장의 대규모 성장을 예고합니다. CXL의 메모리 풀링 기능과 고속 데이터 전송 능력은 데이터센터의 한계를 극복하고, 운영 비용 절감에 기여할 것입니다. 하지만, 현재 CXL를 지원하는 CPU가 부족하고 초기 연구 개발 비용이 많다는 한계가 있습니다. 이를 극복하기 위해 필요한 지속적인 혁신과 투자는 앞으로 계속되는 도전 과제가 될 것입니다. 미래에는 CXL 기술의 발전과 함께 데이터 처리 효율이 극대화되어 다양한 산업에서 실질적인 적용 가능성을 가지게 될 것입니다.
CXL은 다양한 장치를 효율적으로 연결하여 대용량 데이터 처리를 가능하게 하는 새로운 인터페이스로, 메모리 풀링 기능과 고속 데이터 전송을 지원해 데이터센터 운영의 효율성을 높입니다.
삼성전자는 CXL 2.0 D램을 개발하고 상용화하는 데 앞장서고 있으며, CXL 컨소시엄의 주요 멤버로 활동하며 관련 생태계 구축에 기여하고 있습니다.
SK하이닉스는 CXL 기반 D램을 상용화하면서 차세대 메모리 반도체 시장에서 경쟁력을 유지하고 있으며, 관련 연구개발에 힘쓰고 있습니다.
AI 시대에 중요한 역할을 하는 메모리로, 고속 데이터 전송과 대용량 데이터 처리 능력을 갖춘 CXL 기술을 기반으로 합니다.