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CXL로 메모리 한계 극복하는 삼성전자

일반 리포트 2024년 12월 01일
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목차

  1. 요약
  2. CXL 기술 개요
  3. 삼성전자의 CXL 대응 전략
  4. CXL의 시장 전망
  5. CXL 기술의 도입과 그 영향
  6. 결론

1. 요약

  • 본 리포트는 삼성전자가 CXL(Compute Express Link) 기술을 활용하여 메모리의 한계를 극복하는 전략을 분석합니다. CXL은 CPU와 GPU, 메모리 등의 장치를 연결하여 데이터 처리 속도를 높이는 차세대 인터페이스로 주목받고 있으며, 삼성전자는 이를 통해 AI 시대에 적합한 솔루션을 제공합니다. 리포트는 CXL의 정의와 기능, 삼성전자의 CXL 2.0 D램 개발과 이를 통한 시장 전략을 상세히 설명합니다. CXL의 도입은 메모리 용량의 한계를 극복할 뿐 아니라 데이터 전송의 효율성을 높이며, AI 및 빅데이터 분야에서 대규모 데이터 처리에 적합합니다. 삼성전자는 CXL 기술을 통해 데이터 센터와 고성능 컴퓨팅 환경에서 경쟁력을 강화하고 있습니다.

2. CXL 기술 개요

  • 2-1. CXL의 정의 및 기능

  • CXL(Compute Express Link)은 중앙처리장치(CPU)와 주변 장치 간에 초고속 및 저지연 데이터를 전송할 수 있는 차세대 상호연결 기술입니다. 고대역폭 메모리(HBM)에 이어, CXL은 인공지능(AI) 시대에 적합한 혁신적인 데이터 처리 방식을 제공하여 차세대 컴퓨팅 환경의 핵심 기술로 부상하고 있습니다. CXL은 기존 데이터 전송 방식에 비해 확장성과 속도가 뛰어나며, 이를 통해 데이터 센터의 운영 효율성을 크게 높일 수 있습니다. 또한, CXL은 캐시 일관성(Cache Coherency)을 제공하여 데이터의 불필요한 이동을 최소화하고 연산 처리 속도를 높입니다. 이 기술은 고성능 컴퓨팅과 다양한 데이터센터 환경에서 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다.

  • 2-2. CXL의 기술적 특징과 이점

  • CXL은 PCI 익스프레스(PCIe) 기반의 물리적 및 전기적 인터페이스를 활용하여 CPU와 다양한 장치 및 메모리 간의 고속 연결을 가능하게 합니다. CXL의 주요 기능 중 하나는 메모리의 용량과 성능 한계를 극복하여 더 높은 스토리지 용량을 제공하는 점입니다. 이를 통해 시스템 내에서 다양한 메모리, 스토리지, 로직 반도체를 통합할 수 있으며, 데이터 처리의 효율성을 크게 향상시킬 수 있습니다. CXL의 도입은 기존 DRAM 메모리의 용량 확장 한계를 해소하고, 장치 간의 지연 문제를 줄이는 데 기여하여 데이터 센터와 고성능 컴퓨팅 시스템에서 우수한 성능을 발휘할 수 있습니다. 삼성전자는 CXL D램과 메모리 확장 장치 개발에 주력하고 있으며, CXL 2.0 D램은 메모리 풀링 기능을 구현하여 데이터 센터의 효율성을 높이는 데 중요한 역할을 할 것으로 보입니다.

3. 삼성전자의 CXL 대응 전략

  • 3-1. CXL 2.0 D램 개발 배경

  • 삼성전자는 메모리 처리의 한계를 극복하기 위해 CXL 기반의 D램, 즉 CMM-D(CXL Memory Module-DRAM)를 개발하였습니다. 이는 다양한 종류의 프로세서를 연결하여 대용량 데이터를 효율적으로 처리할 수 있도록 설계되었습니다. 기존의 DRAM은 용량 확장에 한계가 있어 AI 기술의 발전이 요구되는 대규모 데이터 처리를 위한 니즈를 충족시키지 못했습니다. 이런 배경 속에서 CXL 기반 D램 제품이 차세대 메모리 솔루션으로 주목받고 있으며, 삼성전자가 개발한 CXL 2.0 D램은 업계 최초로 메모리 풀링 기능을 지원하여 서버 플랫폼에서 다수의 CXL 메모리를 묶어 사용함으로써 전체 메모리 용량을 효과적으로 활용할 수 있게 하였습니다. 이 기술은 데이터 전송 병목현상을 줄이고 효율적인 메모리 사용을 통해 운영비 절감에 기여할 것으로 예상됩니다.

  • 3-2. 삼성전자의 제품 혁신 및 시장 전략

  • 삼성전자는 CXL 기술을 활용하여 메모리 시장에서의 경쟁력을 강화하고 있습니다. 2021년 5월, 업계 최초로 CXL 기반 D램 제품을 개발하였으며, 이후 업계最高 용량인 512GB CMM-D 개발과 CMM-D 2.0 개발 등의 성과를 이뤘습니다. 이러한 혁신은 AI와 빅데이터 분야에서 요구되는 대규모 데이터 처리에 적합한 솔루션으로 자리잡았습니다. 삼성전자는 고객 맞춤형 CXL 기술을 제공함으로써 경쟁사와의 차별화를 꾀하고 있으며, 이를 통해 데이터센터 및 고성능 컴퓨팅 환경에서의 시장 입지를 더욱 강화하고 있습니다. 또한, CXL 기술에 대한 연구는 지속적으로 진행되고 있으며, 삼성전자는 이를 통해 고성능 컴퓨팅 환경에 적합한 다양한 솔루션을 제공하고 있습니다.

4. CXL의 시장 전망

  • 4-1. CXL 시장 현황 및 성장 가능성

  • 현재 삼성전자는 CXL(Compute Express Link) 상용화에 드라이브를 걸고 있습니다. 비록 HBM(고대역폭메모리) 주도권은 상실했지만, CXL 시장에서는 선도적인 위치를 차지할 의도로 풀이됩니다. CXL 기술은 CPU(중앙처리장치), GPU(그래픽처리장치), SoC(시스템온칩) 등의 다양한 장치를 빠르게 연결할 수 있도록 설계되었습니다. 이로 인해 데이터 처리 속도가 크게 향상될 수 있습니다. CXL 2.0의 개발이 완료되었지만, 이를 지원하는 CPU가 아직 출시되지 않았습니다. 시장조사업체 욜(Yole)에 따르면, CXL 시장은 2022년 약 170만 달러(한화 약 23억 6천만 원) 규모에 불과했으나, 2028년에는 158억 달러로 급성장할 것으로 예측하고 있습니다. 이는 올 하반기 인텔 CPU가 출시될 경우 본격적으로 CXL 시장이 열릴 것이라는 업계의 전망과 연계됩니다.

  • 4-2. CXL 관련주 및 기업 동향

  • CXL은 현재 반도체 산업에서 큰 주목을 받고 있는 기술입니다. 삼성전자와 SK하이닉스는 CXL 기술 변화를 선도하고 있으며, 대규모 데이터 센터와 고성능 컴퓨팅 시스템에서 CXL의 중요성이 더욱 커지고 있습니다. CXL은 데이터 센터에서 CPU와 메모리 반도체를 연결하는 새로운 표준으로 자리잡을 것으로 보입니다. CXL 기술의 주요 기능 중 하나는 메모리 용량의 무한한 확장이 가능하다는 점입니다. 기존 DRAM 메모리의 물리적 한계를 뛰어넘어, CXL 시스템은 메모리 용량을 8~10배까지 늘릴 수 있는 가능성을 가지고 있습니다. 또한, CXL의 풀링 기능을 통해 메모리의 유휴 공간을 줄이고, 필요에 따라 메모리를 공유하여 처리할 수 있는 장점이 있습니다.

5. CXL 기술의 도입과 그 영향

  • 5-1. 기존 메모리 시스템의 한계

  • 삼성전자는 기존의 DRAM 메모리가 대규모 데이터 처리에 한계를 보인다고 언급하였습니다. AI 시대에 접어들면서 AI 학습과 추론 데이터의 양이 폭증하고 있으며, 기존 서버의 DRAM은 한정된 범위 내에서만 용량을 확장할 수 있어 데이터 처리에 어려움이 있었습니다. 이러한 제한으로 인해 데이터센터와 고성능 컴퓨팅 시스템에서 대규모 데이터를 처리하는 데 모두 한계를 겪고 있습니다. 특히, 소프트웨어가 DRAM의 용량 S/B를 넘어서면서, 시스템의 성능을 향상시키기 위한 필요성이 커졌습니다.

  • 5-2. CXL 기술 도입 후 변화 및 기대 효과

  • 삼성전자의 CXL 기술은 중앙처리장치(CPU), 그래픽처리장치(GPU), 스토리지 등 다양한 장치들을 효율적으로 연결하여 데이터 전송의 속도를 높이고 대량의 데이터를 보다 빠르게 처리할 수 있게 합니다. CXL 기반의 D램, 즉 CMM-D(CXL Memory Module-DRAM)는 다양한 프로세서를 하나의 시스템에서 연결해 대용량 데이터를 효율적으로 처리할 수 있도록 돕습니다. 이러한 기술은 AI의 발전에 보다 적합하며, 데이터 전송 병목 현상을 줄이고 시스템 성능을 향상시키는 데 기여하고 있습니다. 또한, 메모리 풀링 기술을 통해 여러 CXL 메모리를 통합하여 필요시 유연하게 할당함으로써 데이터센터의 운영 비용 절감이 가능해졌습니다. 삼성전자는 고객 맞춤형 CXL 솔루션을 통해 메모리 한계를 극복하고 있습니다.

결론

  • 리포트에서 삼성전자는 CXL 기술을 통해 기존 DRAM 메모리가 제한된 대규모 데이터 처리 한계를 극복하고자 하는 전략을 제시하고 있습니다. CXL은 새로운 메모리 인터페이스로, 데이터 전송 병목을 줄이고 시스템 성능을 획기적으로 향상시킬 수 있습니다. 특히, 삼성전자의 CXL 2.0 D램 개발과 메모리 풀링 기능의 도입은 데이터 센터와 고성능 컴퓨팅 시스템의 효율성을 크게 개선할 것으로 기대됩니다. 삼성전자가 CXL 시장에서의 리더십을 확고히 하기 위해서는 CXL 기술의 상용화 및 관련 CPU 개발이 필수적입니다. 향후 삼성전자의 기술 개발 및 시장 대응 전략은 CXL 기술의 발전과 산업 표준화를 통해 더 큰 기회를 창출할 것으로 보입니다. 따라서, 이러한 기술의 실질적인 적용 가능성은 데이터 센터 운영 비용 절감과 시스템 성능 개선에 중요한 역할을 할 것입니다.

용어집

  • CXL [기술]: CXL(Compute Express Link)은 CPU와 GPU, 메모리 등 다양한 장치를 고속으로 연결하기 위한 차세대 인터페이스 기술로, 데이터 처리 속도를 높이고 시스템의 성능을 개선하는 데 중요한 역할을 합니다. CXL은 메모리의 유휴 공간을 줄이고, 데이터 전송의 병목현상을 최소화하여 데이터 센터의 효율성을 높이는 혁신적인 기술입니다.
  • 삼성전자 [회사]: 삼성전자는 반도체 분야에서 CXL 기술 개발에 힘쓰고 있으며, 특히 CXL 2.0 D램을 통해 메모리 용량 확장과 성능 개선을 목표로 하고 있습니다. 삼성전자의 CXL 기술은 AI와 빅데이터 분야에서의 데이터 처리 요구에 대응하기 위해 중요한 역할을 할 것으로 기대되고 있습니다.

출처 문서