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CXL 메모리: 미래 컴퓨팅의 혁신

일반 리포트 2024년 12월 01일
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목차

  1. 요약
  2. CXL 기술 개요
  3. CXL 메모리의 시장 현황
  4. 삼성전자와 SK하이닉스의 CXL 기술 개발
  5. CXL 기술의 경쟁력 및 한계
  6. CXL 시장의 미래 전망
  7. 결론

1. 요약

  • 이 리포트는 차세대 메모리 기술인 CXL(Compute Express Link)에 대한 포괄적인 분석과 시장 전망을 제공합니다. CXL 기술은 CPU, GPU, 메모리 간의 초고속 연결을 지원하여 메모리 용량 확장과 데이터 처리 효율성을 높이는 데 중점을 둡니다. 특히 삼성전자와 SK하이닉스의 발전된 기술적 접근과 시장 전략을 중심으로, 미래 시장의 성장 가능성을 진단합니다. CXL의 주요 특징은 기존 DDR D램의 한계를 극복하고, 메모리 풀링 기능을 통해 데이터센터 운영성을 향상시키며, AI와 대규모 데이터 처리 요구를 지원하는 것입니다. 시장 규모는 2022년 24억 원에서 2028년 약 20조 원으로의 급성장이 예상되며, 이는 AI와 데이터센터 업계의 수요 증가에 의해 주도될 것입니다.

2. CXL 기술 개요

  • 2-1. CXL 기술의 정의 및 특징

  • CXL(Compute Express Link)은 서버 시스템 내에서 메모리와 중앙처리장치(CPU), 그래픽처리장치(GPU) 등을 연동하는 차세대 프로토콜입니다. 이 기술은 기존 DDR D램 모듈 규격이 가진 한계를 해결하기 위해 최근 부상하고 있으며, 기존 PCI 익스프레스(PCIe)를 기반으로 낮은 지연시간과 높은 대역폭을 제공하는 것이 특징입니다. 삼성전자와 SK하이닉스는 CXL 메모리 양산을 계획하고 있으며, 삼성전자는 CXL 2.0 기반의 256GB 모듈인 'CMM-D'를 하반기 양산할 예정입니다. CMM-D는 메모리 풀링(Pooling)을 지원하여, 호스트 프로세서가 대용량의 메모리를 자유롭게 활용할 수 있도록 돕는 구조입니다. 또한, CXL의 패브릭(Fabric) 구조는 데이터센터의 운영성을 높이는 장점도 제공합니다.

  • 2-2. CXL의 작동 원리 및 장점

  • CXL 기술은 프로세서가 CXL 스위치를 통해 여러 전자 장치와 연결하여 데이터를 주고받는 방식으로 작동합니다. CXL의 메모리 풀링 기능은 여러 개의 메모리를 묶어 사용 가능하게 하여 데이터 이동 속도를 증가시키고 실시간으로 여러 자원을 활용하는 캐시 일관성(Canherence) 기능을 제공할 수 있습니다. 기존 DDR D램 모듈에서는 CPU 1개당 최대 16개의 D램을 붙일 수 있으나, CXL을 활용하면 메모리 용량을 2배 이상 늘릴 수 있습니다. 시장 조사에 따르면 CXL 시장 규모는 2022년 약 24억 원(170만 달러)에서 2028년에는 약 20조 원(150억 달러)으로 급격히 성장할 것으로 예상되고 있습니다. 이러한 성장세는 AI 및 데이터 센터의 수요 증가와 밀접한 관련이 있습니다.

3. CXL 메모리의 시장 현황

  • 3-1. CXL 메모리의 시장 규모 및 성장 전망

  • CXL(Compute Express Link) 시장은 2022년 약 24억 원(170만 달러)에서 2028년에는 150억 달러(20조 원)에 이를 것으로 예상되고 있습니다. 이는 2022년 대비 8300배의 증가를 나타냅니다. 시장조사업체 욜 인텔리전스에 따르면, CXL 시장 규모는 2022년 1700만 달러(약 234억 원)에서 2028년 158억 달러(약 21조 7000억 원)로 확대될 전망입니다. 특히, 삼성전자와 SK하이닉스의 CXL D램 시장은 2026년에 15억 달러(약 1조 9821억 원), 2028년에는 125억 달러(약 16조 5175억 원)로 성장할 것으로 예상되며, 이는 전체 CXL 시장의 71% 및 79%에 해당합니다. 이러한 성장은 CXL 2.0 및 3.0 지원 CPU의 상용화로 인해 더욱 가속화될 것으로 보입니다.

  • 3-2. CXL 2.0 및 3.0 지원 CPU 도입 현황

  • 시장조사업체 욜 인텔리전스의 분석에 따르면, 내년부터 데이터센터용 고성능 서버에 탑재되는 CPU의 절반 이상이 CXL 2.0 이상의 지원을 받을 것으로 예상하고 있습니다. CXL 1.1 지원 CPU는 2022년 10%의 점유율을 기록하였고, 2023년에는 CXL 1.1과 2.0 지원 CPU가 각각 8%와 14%의 점유율을 차지할 것으로 분석되었습니다. 2024년에는 CXL 2.0 지원 CPU의 점유율이 40%로 증가할 것으로 전망되며, 2026년에는 CXL 2.0과 3.0 각각 56%와 42%의 점유율을 기록할 것으로 보입니다. 이러한 추세는 삼성전자와 SK하이닉스가 CXL 2.0 D램 반도체 개발을 완료하고 본격적인 상용화 가능성을 제기하고 있습니다. 다만, 국내 기업들이 CXL 제품의 도입을 위해서는 성능 및 호환성 검토와 데이터센터 장비의 교체 시점에 따라 일정 기간이 필요할 것으로 예상됩니다.

4. 삼성전자와 SK하이닉스의 CXL 기술 개발

  • 4-1. 삼성전자의 CXL 제품 전략

  • 삼성전자는 CXL(Compute Express Link) 기술을 차세대 메모리 기술로 주목하고 있으며, CXL 시장의 본격적인 공략을 위해 여러 전략을 구상하고 있습니다. 2024년 하반기부터 CXL 제품을 본격 출시할 계획에 있으며, 최근 CXL 2.0 D램을 개발함으로써 업계 최초로 메모리 풀링 기능을 지원하게 되었습니다. 이 기능은 여러 CXL 메모리를 묶어 하나의 메모리 풀을 형성하고, 서버 플랫폼에서 필요한 만큼의 메모리만큼 사용 가능하도록 하여 데이터 전송의 병목 현상을 줄이는 데 기여할 수 있습니다. 또한 CXL 기술은 인공지능(AI) 수요의 급증에 따라 데이터 처리량을 효과적으로 처리할 수 있는 가능성을 높이고 있습니다.

  • 4-2. SK하이닉스의 CXL 기술 개발 현황

  • SK하이닉스는 CXL 기반 메모리 기술 개발에 매진하고 있으며, 2024년 연말 양산을 목표로 하고 있습니다. 현재 96GB 및 128GB 용량의 CXL 2.0 메모리에 대한 고객사 인증을 진행 중이며, 이러한 기술은 CPU와 가속기 간의 데이터 전송 속도를 높이고 시스템의 대역폭과 용량을 확장할 수 있습니다. CXL 기술은 특히 AI 시대에 접어들며 대용량 메모리에 대한 수요 증가로 인해 그 중요성이 더욱 커질 것으로 기대됩니다. SK하이닉스는 업계와의 협업을 통해 CXL 생태계를 확장하고 있으며, CXL 컨소시엄에도 참여하여 표준화 및 기술 진화를 도모하고 있습니다.

5. CXL 기술의 경쟁력 및 한계

  • 5-1. CXL 기술의 경쟁력 분석

  • CXL 기술은 메모리 용량 확장을 가능하게 하는 독보적인 장점이 있습니다. 삼성전자의 최 상무는 CXL 기술을 통해 별도의 CPU 없이도 메모리 용량을 늘릴 수 있게 되었으며, 메모리 풀링 기술을 개발하여 데이터 전송 시의 병목 현상을 줄일 수 있다고 설명하였습니다. 메모리 풀링 기능은 서버 플랫폼 내에서 여러 CXL 메모리를 묶어 풀(Pool)로 구성하여 각 호스트가 필요한 만큼의 메모리를 나누어 사용할 수 있게 하여, 전체 메모리 용량을 유휴 없이 사용할 수 있게 하고, 데이터 전송의 효율성을 높이는 데 기여합니다. 또한, CXL 기술은 D램과 낸드를 함께 사용하는 하이브리드 메모리 구성, 다양한 메모리 기술의 결합 가능성 등에서 큰 장점을 가지고 있으며, 이는 시장에서의 차별화로 작용할 수 있습니다.

  • 5-2. 기술적 한계 및 해결 방안

  • CXL 기술은 한계도 존재합니다. 삼성전자는 HBM과의 차별성을 강조하면서, CXL 기술이 엔비링크와의 경쟁이 아니라 상호 소통을 원활히 하기 위한 기술임을 설명하였습니다. 그러나 CXL은 표준 기술 기반이므로 업체별 차별화가 어려운 점이 한계로 지적됩니다. 그럼에도 불구하고 삼성전자는 10년 이상의 시장 경험을 활용하여 이러한 한계를 극복할 수 있다고 밝혔습니다. SK하이닉스 역시 CXL 기술에 대한 연구와 개발을 진행 중이며, 시장이 개화할 경우 이에 적절히 대응할 준비를 하고 있습니다. 시장 조사에 따르면, CXL 시장은 2022년 약 24억 원에서 2028년에는 약 20조 원으로 성장할 것으로 예상되고 있으며, 이는 CXL 기술의 필요성과 응용 가능성이 커지고 있음을 보여줍니다.

6. CXL 시장의 미래 전망

  • 6-1. CXL 시장의 성장 추세

  • CXL(Compute Express Link) 메모리 시장은 현재 급속한 성장을 보이고 있으며, 시장조사업체 욜 인텔리전스에 따르면 CXL 시장 규모는 2022년 1700만 달러(약 234억원)에서 2028년 158억 달러(약 21조7000억원)로 확대될 전망입니다. CXL DRAM 시장은 2026년 15억 달러(약 1조9821억원), 2028년 125억 달러(약 16조5175억원)로 전체 CXL 시장의 71%, 79%에 달할 것으로 예상됩니다. 특히, CXL 2.0 기술을 탑재한 CPU가 올해 하반기에 출시될 것으로 보이며, 이는 시장의 본격적인 개시를 이끌 것으로 기대됩니다.

  • 6-2. AI 및 데이터센터 시장과의 연관성

  • CXL 기술은 CPU와 가속기, 메모리 등 컴퓨팅 장치 간의 초고속 상호 연결을 지원하는 차세대 인터커넥트 기술입니다. 기존의 PCIe 기술에 비해 AI와 대용량 메모리 시스템의 효율성을 크게 높일 수 있는 장점을 가지고 있어, 데이터센터에서의 활용 가치가 높아지고 있습니다. 삼성전자와 SK하이닉스는 CXL D램 제품 개발을 완료하고 고객 확보에 주력하고 있으며, CXL 2.0 메모리 양산이 시장 모멘텀을 제공할 것이라고 예상하고 있습니다.

결론

  • CXL 메모리 기술은 현대 메모리 시장의 패러다임을 변화시키고 있으며, 삼성전자와 SK하이닉스는 이를 선도하기 위해 적극적인 기술 개발 및 시장 전략을 구사하고 있습니다. CXL 기술은 기존 메모리의 한계를 넘어 대량 데이터를 효과적으로 처리할 수 있으며, 이는 AI와 데이터센터의 수요 충족에 결정적 역할을 할 것입니다. 그러나 시장의 빠른 성장에도 불구하고 기술적 과제와 시장의 불확실성이 존재합니다. 향후 시장 환경과 기술 발전을 주의 깊게 관찰하며 전략적으로 대응할 필요가 있습니다. 2028년까지 CXL 시장은 폭발적인 성장을 보일 것으로 예상되며, 이는 향후 컴퓨팅 환경의 혁신을 이끌 핵심 요소로 자리매김할 것입니다. CXL 기술의 응용 가능성은 앞으로 계속 확대될 것으로 보이며, 산업 전반에서의 적용을 통해 실질적인 혁신을 기대할 수 있습니다.

용어집

  • CXL [기술]: CXL(Compute Express Link)은 CPU와 GPU, 메모리 등을 초고속으로 연결하는 인터커넥트 기술로, 메모리 용량의 효율적인 관리와 대역폭 확장을 가능하게 합니다. CXL 기술은 서버 시스템에서 데이터 처리 속도를 높이고, 대규모 메모리 시스템의 효율성을 크게 향상시킬 수 있는 잠재력을 지니고 있습니다.
  • 삼성전자 [회사]: 삼성전자는 CXL 기술 개발에 적극적으로 참여하고 있으며, CXL 2.0 D램을 포함한 다양한 CXL 기반 제품을 상용화하기 위해 연구 및 개발에 힘쓰고 있습니다. CXL 시장에서의 선두 주자로 자리매김하기 위한 전략을 추진하고 있습니다.
  • SK하이닉스 [회사]: SK하이닉스는 CXL 기술 개발에 참여하며, CXL D램 제품의 상용화를 목표로 고객 인증 절차를 진행하고 있습니다. 회사는 CXL 시장의 성장 가능성을 인식하고, 경쟁력 있는 제품을 시장에 출시하기 위해 노력하고 있습니다.

출처 문서