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CXL 메모리: AI 시대의 게임 체인저

일반 리포트 2025년 01월 11일
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목차

  1. 요약
  2. CXL 메모리 기술 개요
  3. CXL 메모리 시장 전망
  4. 삼성전자의 CXL 메모리 전략
  5. SK하이닉스의 CXL 메모리 전략
  6. CXL 메모리 시장의 주요 이슈 및 도전과제
  7. 결론

1. 요약

  • 본 리포트는 차세대 메모리 인터페이스 기술인 CXL(Compute Express Link) 메모리 시장의 최근 동향과 향후 미래를 조망합니다. 특히, 주요 기업인 삼성전자와 SK하이닉스가 CXL 기술을 활용해 메모리 시장에서의 주도권을 확보하기 위한 전략을 분석합니다. CXL 기술은 CPU, GPU 및 메모리 등 컴퓨팅 장치 간 효율적인 데이터 전송과 메모리 확장을 지원함으로써 AI 시대의 데이터 처리 요구를 충족시킵니다. 시장조사기관에 따르면, CXL 관련 시장 규모는 2028년까지 급격히 확대될 것으로 예측되며, 기업들은 이를 대비해 다양한 제품 개발과 표준화 작업을 진행하고 있습니다. 삼성전자는 CXL 컨소시엄의 이사회 회원사로서 더욱 적극적인 역할을 하고 있으며, SK하이닉스는 CXL 2.0 기반의 메모리 솔루션을 통해 시장 점유율을 확대해 나가고 있습니다.

2. CXL 메모리 기술 개요

  • 2-1. CXL 기술의 정의와 기능

  • CXL(Compute Express Link)은 차세대 메모리 인터페이스 기술로, CPU, GPU, 메모리 등 컴퓨팅 장치 간 초고속 상호 연결을 지원합니다. CXL 기술은 서버 시스템에서의 메모리와 중앙처리장치(CPU), 그래픽처리장치(GPU) 등을 통합하여 운영함으로써, 데이터 처리의 병목 현상을 해소하는 것을 목표로 합니다. CXL 기술은 여러 개의 컴퓨팅 노드가 CXL 스위치를 통해 메모리 자원을 공유할 수 있게 하여, 유휴 메모리 낭비를 줄이고 시스템의 확장성을 크게 높이는데 기여합니다. 특히 AI와 5세대 이동통신 등 데이터 양이 급증하는 기술에서 CXL 기술의 활용이 기대되고 있으며, 시장조사업체 욜(Yole)은 CXL 관련 시장 규모가 2022년 약 24억 원(170만 달러)에서 2028년 약 20조 원(150억 달러)으로 확대될 것이라고 보고しました.

  • 2-2. CXL과 HBM의 차별점

  • CXL과 HBM(고대역폭 메모리)은 서로 다른 기술을 기반으로 하며, 그 활용 방식에서도 차이를 보입니다. 삼성전자는 HBM이 데이터 전송을 빠르게 하기 위한 고속도로와 같다면, CXL은 여러 개의 도로를 만드는 방식으로 용량 확장에 독보적이라고 설명합니다. CXL 기술은 별도의 CPU 없이도 메모리 용량을 확장할 수 있으며, 메모리 풀링 등 관련 기술 개발을 통해 데이터 전송시 발생하는 병목 현상을 줄이는 데 기여합니다. 또한, CXL은 D램 외에도 SSD와 결합할 수 있는 장점을 가지고 있으며, 삼성전자는 CXL 기반 D램 제품들을 포함하여 다양한 솔루션을 개발하고 있습니다. HBM과 CXL은 같은 방향성을 지향하고 있지만, 직접적인 경쟁 관계는 아니며 각자의 기술적 특성을 가지고 있습니다.

3. CXL 메모리 시장 전망

  • 3-1. CXL 시장 규모 성장 예측

  • 시장조사업체 욜 인텔리전스에 따르면, CXL 시장 규모는 2022년 약 24억 원(170만 달러)에서 2028년 약 20조 원(150억 달러)으로 확대될 것으로 예상됩니다. 이는 6년 새 약 8300배 성장하는 규모입니다. 특히, CXL 1.1 지원 CPU가 2022년부터 도입되었으며, 내년에는 CXL 2.0 지원 CPU가 40%, 2027년에는 CXL 3.0 지원 CPU가 90%를 차지할 것으로 보입니다. CXL D램을 탑재할 수 있는 고성능 서버 CPU 비중이 내년부터 60%에 육박할 것으로 예상되며, 이에 따라 CXL D램의 매출도 크게 증가할 것으로 전망됩니다.

  • 3-2. CXL 2.0 및 CXL 3.0의 상용화 시점

  • 삼성전자와 SK하이닉스는 CXL 2.0을 기반으로 한 메모리 제품의 상용화를 위해 검증 절차를 진행 중입니다. 삼성전자는 CXL 2.0 기반의 256GB 모듈인 'CMM-D'를 올해 하반기에 양산할 계획이라고 발표하였으며, SK하이닉스도 96GB 및 128GB 용량의 CXL 2.0 모듈에 대한 고객 인증 절차를 올해 하반기에 완료할 예정입니다. CXL 2.0은 메모리 풀링 기능을 제공하여, 각 호스트가 필요한 만큼의 메모리를 활용할 수 있도록 지원합니다. 하반기에는 CXL 2.0 제품 상용화가 가시화되고 있으며, CXL 3.1을 기반으로 한 장치와 소프트웨어의 본격화도 2026년 이후에 예상되고 있습니다.

4. 삼성전자의 CXL 메모리 전략

  • 4-1. CXL 2.0 D램 제품 개발 현황

  • 삼성전자는 2021년 5월 업계 최초로 CXL 기반 D램 제품 개발을 시작하였으며, 올해 2분기에는 CXL 2.0을 지원하는 256GB CMM-D 제품을 출시하고 주요 고객사들과 검증을 진행 중입니다. 이와 함께 업계 최고 용량인 512GB CMM-D와 업계 최초의 CMM-D 2.0, D램과 낸드를 함께 사용하는 CMM-H(하이브리드) 및 메모리 풀링 솔루션인 CMM-B(박스) 등 다양한 CXL 기반 솔루션을 개발하였습니다. CXL D램 제품은 메모리 풀링 기능을 지원하여, 여러 CXL 메모리를 묶어 풀을 만들어 각각의 호스트가 필요한 만큼 나누어 사용할 수 있어 효율적인 메모리 사용이 가능하며, 데이터 전송의 병목 현상이 줄어듭니다.

  • 4-2. CXL 컨소시엄 참여 및 역할

  • 삼성전자는 CXL 컨소시엄 이사회 회원사 중 하나로 참여하고 있으며, 메모리 업체 중 유일하게 이사회 구성원으로 선정되었습니다. 이 컨소시엄은 CXL 표준화와 인터페이스의 진화 방향 등을 논의하는 협회로, 삼성전자는 CXL 기술의 고도화 및 표준화를 위한 역할을 맡고 있습니다. CXL 시장은 2027~2028년 경 본격 성장할 것으로 예상되며, 삼성전자는 이를 대비하여 고객사와 협력 관계를 구축하고 있습니다.

  • 4-3. CXL D램의 시장 출시 계획

  • 삼성전자는 CXL 시장이 2028년 본격 상용화될 것으로 보고 있으며, 이를 위해 다양한 CXL 기반 제품을 개발하고 있습니다. CXL D램은 기존 서버에서 솔리드 스테이트 드라이브(SSD)가 놓이던 자리에 탑재될 수 있어 용량 확장이 간편합니다. 삼성전자는 CXL D램 솔루션을 통해 데이터 처리량이 폭발적으로 늘어나는 AI 시대에 효율적으로 대응할 수 있는 차세대 기술로 자리매김할 계획입니다. 또한, AI 반도체 수요 증가에 대응하기 위해 CXL D램 제품의 양산을 시작하였으며, 이를 통해 총 소유 비용(TCO)을 줄이는 효과를 기대하고 있습니다.

5. SK하이닉스의 CXL 메모리 전략

  • 5-1. CXL 메모리 솔루션 개발 현황

  • SK하이닉스는 CXL 메모리 기반의 다양한 솔루션을 개발하고 있습니다. CXL 2.0 메모리 확장 솔루션, CXL 풀드 메모리 솔루션, 컴퓨테이셔널 메모리 솔루션 등 3가지 솔루션으로 시장을 공략하고 있으며, CXL 기반 96GB와 128GB 제품의 고객 인증을 마친 후 올해 안에 본격적으로 상용화할 계획입니다.

  • 5-2. CXL 풀드 메모리 및 확장 솔루션

  • CXL 2.0에 탑재된 메모리 풀링(Pooling) 기능을 활용하여 서버 플랫폼에서 여러 개의 CXL 메모리를 연결하고 공유함으로써 메모리 용량을 효과적으로 확장할 수 있습니다. 이를 통해 데이터를 보다 효율적으로 처리할 수 있는 시스템을 구축할 수 있습니다. 메모리 용량을 기존의 방식보다 약 10배 정도 늘릴 수 있다는 잠재력이 주목받고 있으며, 이는 데이터 처리량 증가에 기여할 것으로 예상됩니다.

  • 5-3. 고객 인증 및 상용화 계획

  • SK하이닉스는 CXL 메모리를 상용화하기 위해 글로벌 고객들과 긴밀히 협력하고 있습니다. CXL 메모리의 고객 인증 절차를 마치고, 올해 안에 시장에 출시할 계획입니다. 이러한 상용화 과정은 CXL 메모리의 경쟁력을 강화하는 중요한 단계로, AI 반도체의 수요 증가에 따른 메모리 성능 개선을 목표로 하고 있습니다.

6. CXL 메모리 시장의 주요 이슈 및 도전과제

  • 6-1. CXL 시장의 기술적 장점과 한계

  • CXL(Compute Express Link)은 CPU와 가속기, 메모리 간 초고속 상호 연결을 지원하는 차세대 메모리 인터페이스 기술입니다. CXL 2.0 D램 기술은 메모리 풀링을 지원하여 여러 호스트가 유휴 영역 없이 메모리를 자유롭게 사용할 수 있게 합니다. 이를 통해 데이터 전송 시 병목 현상을 줄이고, 데이터센터 운영비를 절감하는 등 효율성을 극대화할 수 있습니다. 하지만 CXL의 현재 상용화 수준은 기술적 한계를 지니고 있으며, CXL 3.0 이상의 모듈 개발이 지연되고 있습니다.

  • 6-2. 경쟁사 대비 삼성전자와 SK하이닉스의 입지

  • 삼성전자와 SK하이닉스는 CXL 메모리 시장에서 경쟁하고 있으며, 각각의 기술력과 시장 전략을 통해 입지를 강화하고 있습니다. 삼성전자는 CXL 2.0 D램인 256GB CMM-D 제품을 하반기 양산할 계획이며, 이를 위해 주요 고객사와 검증을 진행 중입니다. SK하이닉스는 96GB 및 128GB CXL 2.0 메모리에 대한 고객사 인증을 진행하고 있으며, 연말 양산을 목표로 하고 있습니다. 두 회사 모두 CXL 컨소시엄에 참여하고 있으며, 기술 생태계 구축에 힘쓰고 있습니다.

  • 6-3. AI 반도체 수요에 따른 시장 변화

  • CXL 메모리 시장은 AI 반도체 수요 증가에 따라 데이터 처리의 효율성이 더욱 중요해지고 있습니다. AI 시대를 맞아 대용량 메모리에 대한 수요가 급증하고 있으며, CXL 기술은 이를 충족하기 위한 중요한 솔루션으로 자리 잡고 있습니다. 시장조사업체 욜(Yole)은 CXL 관련 시장 규모가 2026년까지 21억 달러로 급성장할 것으로 예측하였으며, 특히 CXL DRAM은 전체 CXL 관련 시장에서 80% 이상의 매출 점유율을 기록할 것으로 전망하고 있습니다.

결론

  • CXL 메모리 시장은 빠르게 성장하고 있으며, 이는 AI 반도체 수요 증가에 의해 더욱 가속화될 것입니다. 삼성전자와 SK하이닉스는 CXL 2.0 기술을 기반으로 시장 경쟁력을 강화하고 있고, 각각의 기업은 메모리 풀링, 고성능 서버 CPU 통합 등 다양한 전략으로 시장을 선도하려고 합니다. 그러나 현재 CXL 기술의 상용화는 여전히 초기 단계에 놓여 있으며, 기술 개발 및 생태계 구축 과정에서 많은 도전 과제가 남아 있습니다. 또한, 경쟁사와의 지속적인 경쟁에서 살아남기 위해서는 혁신적인 제품 개발과 사용자 요구를 반영한 솔루션 제공이 필수적입니다. 미래의 CXL 시장은 이러한 노력을 기반으로 한 기술 발전과 실질적인 적용 가능성을 통해 데이터 전송과 처리의 효율성을 극적으로 향상시킬 것으로 예상됩니다.

용어집

  • CXL [기술]: CXL(Compute Express Link)은 CPU, GPU, 메모리 등 다양한 컴퓨팅 장치 간의 효율적인 데이터 전송과 메모리 확장을 지원하는 차세대 인터커넥트 기술로, AI 시대의 데이터 처리 요구에 대응하기 위해 개발되었습니다.
  • 삼성전자 [회사]: 삼성전자는 CXL 기반 D램 기술 개발을 통해 메모리 시장에서의 경쟁력을 높이고 있으며, CXL 컨소시엄의 이사회 회원사로서 기술 표준화 및 생태계 확장을 위한 역할을 맡고 있습니다.
  • SK하이닉스 [회사]: SK하이닉스는 CXL 메모리 솔루션을 개발하고 있으며, CXL 2.0 메모리 확장 솔루션과 풀드 메모리 솔루션으로 시장 공략을 강화하고 있습니다.

출처 문서