차세대 메모리 기술 CXL: 삼성과 SK의 경쟁 구도와 미래 전망

1. 요약

• 현재 반도체 산업은 혁신적인 기술, 특히 컴퓨트익스프레스링크(Compute Express Link, CXL)의 부상으로 대전환을 맞이하고 있습니다. CXL는 데이터 센터와 서버 환경에서 CPU, GPU, 저장 장치 간의 통신을 최적화하여 메모리 자원의 효율적 공유를 가능하게 하는 차세대 메모리 기술입니다. 이 기술은 각 장치가 필요로 하는 양의 메모리를 유연하게 활용할 수 있도록 하여, 연산 성능을 극대화하는 데 기여합니다. 특히 데이터 처리량이 폭발적으로 증가하고 있는 인공지능(AI) 분야에서 CXL의 중요성이 커지고 있습니다.

• CXL의 가장 두드러진 장점은 뛰어난 확장성으로, 데이터 센터 운영 비용을 절감하는 데 기여하며 고대역폭 메모리(HBM)와의 융합을 통해 AI 반도체 시장에서도 중요한 역할을 수행하고 있습니다. CXL은 다양한 장치가 메모리를 함께 공유할 수 있도록 하여 실질적인 메모리 용량을 무한히 확장할 수 있는 가능성을 제시합니다. 따라서 CXL 기술은 단순한 메모리 기술의 진화를 넘어서는 혁신으로 평가받고 있으며, 이로 인해 삼성전자와 SK하이닉스는 CXL 개발에 투자하며 시장 점유율 경쟁을 강화하고 있습니다.

• 현재 시장조사 기관들은 CXL 시장 규모가 2028년까지 20조원에 이를 것으로 예측하고 있으며, 이는 CXL이 차세대 메모리 기술로 자리잡을 가능성을 시사합니다. 삼성전자는 CXL 2.0을 지원하는 고성능 메모리 제품 출시를 통해 리더십을 강화하고 있으며, SK하이닉스는 CXL과 AI 기능을 통합한 메모리 솔루션 개발에 착수하여 기술 경쟁에서 뒤처지지 않기 위한 노력을 기울이고 있습니다. 이러한 열기는 CXL 기술의 미래가 더욱 밝음을 나타내며, 독자들은 삼성과 SK의 경쟁이 가져올 변화를 통해 향후 반도체 시장의 지형이 어떻게 변화할지를 가늠할 수 있을 것입니다.

2. CXL 기술의 중요성과 현재 반도체 시장의 경쟁 구도

• 2-1. CXL 개요

• 컴퓨트익스프레스링크(Compute Express Link, CXL)는 차세대 메모리 기술로, 주로 서버와 데이터 센터 환경에서 CPU, GPU 및 다양한 저장 장치 간의 통신을 최적화하는 데 초점을 맞추고 있습니다. 이 기술은 메모리 자원이 다양한 장치 사이에서 효율적으로 공유될 수 있도록 하여, 각 장치가 필요로 하는 만큼의 메모리를 사용할 수 있는 유연성을 제공합니다. 특히, CXL은 메모리 장치가 서로 간에 고속 데이터 전송을 통해 병목현상을 줄일 수 있어, 강력한 연산 성능을 지원하는 데 큰 장점이 있습니다. 이러한 특징 덕분에 현재 데이터 처리량이 폭발적으로 증가하고 있는 AI와 같은 분야에서 중요한 역할을 하고 있습니다.

• 2-2. CXL의 기능과 장점

• CXL은 여러 기능과 장점을 갖추고 있는데, 그 중 가장 주목할 만한 것은 뛰어난 확장성입니다. 기존의 D램 모듈 규격이 가진 용량 확장성의 한계를 대체하며, 다양한 장치가 메모리를 함께 공유함으로써 실질적으로 무한한 메모리 용량을 제공할 수 있습니다. 이는 데이터 센터 운영 비용을 절감하는 데 기여하며, 서버 교체 없이도 기존 인프라를 활용할 수 있는 중요한 요소가 됩니다.

• 또한, CXL은 메모리 풀링 기능을 통해 여러 D램을 하나로 묶어 사용함으로써 전력 소모를 줄이고 효율적인 메모리 자원 관리를 가능하게 합니다. 데이터 전송 속도에서 발생할 수 있는 병목현상도 최소화할 수 있어, AI 연산 처리와 같은 고성능 작업에서 더 우수한 성능을 발휘합니다. 이러한 특징은 CXL이 차세대 메모리 반도체 기술로 주목받는 이유 중 하나입니다.

• 2-3. 현재 반도체 시장 상황

• 현재 반도체 시장은 CXL을 포함한 다양한 혁신 기술의 도입으로 빠르게 변화하고 있습니다. 특히, CXL은 고대역폭 메모리(HBM)와의 조합을 통해 인공지능(AI) 반도체 시장에도 큰 영향을 미치고 있습니다. 시장 조사 기관은 CXL 시장이 2028년까지 약 20조원에 이를 것으로 예측하고 있으며, 이는 CXL이 차세대 메모리 기술로 자리매김할 여지를 보여줍니다.

• 삼성전자와 SK하이닉스는 이 기술의 주도권을 두고 경쟁하고 있으며, 각 기업은 CXL의 차세대 메모리 솔루션 개발을 위해 연구개발과 파트너십을 강화하고 있습니다. 삼성전자는 CXL 2.0을 지원하는 고성능 메모리 제품을 지속적으로 출시하며 리더십을 강화했으며, SK하이닉스는 CXL과 함께 머신러닝 및 데이터 필터링 연산 기능이 통합된 메모리 솔루션을 개발하여 기술 경쟁에서 뒤처지지 않기 위한 전략을 추진하고 있습니다.

3. CXL의 기술적 우위: 컴퓨트익스프레스링크의 혁신

• 3-1. CXL과 HBM의 관계

• 컴퓨트익스프레스링크(CXL)는 차세대 메모리 기술로, 기존의 고대역폭메모리(HBM)의 한계를 극복하기 위해 설계되었습니다. HBM은 높은 대역폭을 제공하기 위해 다수의 메모리 칩을 수직으로 쌓아 구성된 반면, CXL은 CPU와 GPU, 데이터 저장장치 간의 연결을 최적화하여 메모리 자원을 효과적으로 공유할 수 있는 인터페이스입니다. 이러한 구조는 메모리의 확장성을 높여, 여러 대의 서버가 하나의 메모리 풀을 공유할 수 있게 합니다. 이는 마치 여러 개의 사무실에서 자원을 공유해 관리하는 것과 유사합니다. HBM에 비해 CXL은 비용 측면에서도 더 효율적인 선택이 되며, AI 등 대량의 데이터를 처리해야 하는 현대의 컴퓨팅 요구에 부응할 수 있습니다.

• 3-2. 기술적 발전 현황

• CXL 기술은 현재 3.0 버전까지 발전하였으며, 이 기술의 발전은 기계학습, 데이터 분석 등 AI 기반 작업에 필수적인 고속 연산과 데이터 처리 성능을 크게 향상시킵니다. 삼성전자는 CXL 2.0 기준의 256GB D램을 세계 최초로 상용화하였으며, CXL의 풀링 기능을 통해 메모리 사용 효율성을 극대화하였습니다. SK하이닉스 또한 CXL 2.0 기반의 혁신적인 메모리 솔루션을 개발하고 있으며, CMS(Computational Memory Solution)와 같은 기술을 통해 AI 연산 능력을 통합했습니다. 이러한 발전은 대규모 데이터 처리의 효율성을 높이며, 미래 반도체 시장에서 CXL의 중요성을 더욱 부각시키고 있습니다.

• 3-3. AI 반도체 시장의 변화

• AI 반도체 시장은 빠른 속도로 성장하고 있으며, CXL 기술은 이 시장의 중요한 통로로 자리 잡고 있습니다. HBM의 한계를 극복하는 CXL의 출현은 기계학습과 같은 복잡한 연산을 수행하는 데 있어 효율적이고 비용 효과적인 솔루션을 제공합니다. 시장조사에 따르면 CXL 시장 규모는 2022년 1700만 달러(약 230억 원)에서 2028년까지 약 150억 달러(약 20조 원)로 성장할 것으로 예상됩니다. 이러한 추세는 삼성전자와 SK하이닉스와 같은 국내 반도체 기업들이 CXL 기술 개발에 박차를 가하게 만드는 주요 요인 중 하나입니다. 이들은 각각의 기술력과 연구 개발을 바탕으로 CXL 시장에서의 주도권을 확보하고자 하고 있습니다.

4. 삼성과 SK의 CXL 개발 전략

• 4-1. 삼성의 CXL 2.0 제품 전략

• 삼성전자는 CXL 2.0을 기반으로 한 메모리 제품 개발에 집중하고 있으며, 특히 세계 최초의 CXL 2.0 지원 256GB D램 'CMM-D'를 출시하여 업계에서 주목받고 있습니다. 이 제품은 뛰어난 메모리 확장성과 빠른 데이터 전송 속도를 제공하여 시장에서의 경쟁력을 강화하고 있습니다. 삼성의 전략은 CXL 생태계 형성에 기여하고 있으며, 다양한 글로벌 빅테크 기업들과의 협업을 통해 기술 검증 및 상용화의 속도를 높이고 있습니다. 특히, 삼성전자는 CXL와 관련된 여러 상표를 확보하고 있으며, 이는 제품의 브랜딩과 시장에서의 신뢰성을 높이기 위한 노력의 일환입니다.

• 4-2. SK하이닉스의 대응 전략

• SK하이닉스는 CXL 2.0을 지원하는 메모리 확장 솔루션과 CXL 풀드 메모리 솔루션, 컴퓨테이셔널 메모리 솔루션 등 세 가지를 목표로 한 전략을 수립하고 있습니다. 이들은 고대역폭 메모리(HBM) 시장에서의 자존심을 되찾기 위해 더욱 적극적으로 CXL 기술을 채택 및 개발하고 있습니다. 김주선 SK하이닉스 사장은 CXL과 관련된 기술 인증 및 개발을 이어가며, 2023년 하반기에는 고객과의 협력을 통해 상용화에 나서겠다고 밝혔습니다. 이는 AI 및 데이터 처리를 효율적으로 지원하는 차세대 메모리 시장에서의 경쟁에서 우위를 점하기 위한 필수적인 조치로 여겨집니다.

• 4-3. 경쟁 우위를 위한 연구개발 투자

• 양사 모두 연구 및 개발에 대한 투자를 아끼지 않고 있으며, CXL 기술의 혁신적인 발전을 위해 전문 인력을 영입하고 다수의 협력 관계를 구축해 나가고 있습니다. 삼성전자는 CXL 설계 엔지니어를 주요 반도체 기업에서 영입하여 기술력을 더하고 있고, SK하이닉스 또한 연구개발 센터를 통해 CXL 시장에 필요한 기술적 성과를 내고 있습니다. 반도체 시장 전망에 따르면, CXL의 수요가 급격히 증가할 것으로 보이며, 이에 따른 경쟁이 더욱 가속화될 것으로 예상됩니다.

5. 미래 CXL의 위치와 반도체 시장에서의 전망

• 5-1. 미래 메모리 기술의 방향성

• 차세대 메모리 기술인 CXL(컴퓨트익스프레스링크)은 반도체 산업에서 HBM(고대역폭메모리)의 뒤를 이을 주요 기술로 자리매김하고 있습니다. CXL은 메모리, CPU, GPU 간의 효율적인 연결을 통해 데이터 처리 속도와 성능을 극대화하는 기술입니다. 이를 통해 서버의 메모리 용량을 무한히 확장할 수 있으며, 이는 특히 AI 및 데이터 중심의 응용 프로그램에서 요구되는 높은 성능에 부합하는 기술입니다. 더욱이, CXL은 특정 메모리 모듈의 비효율성을 개선하고, 데이터 전송 속도의 병목현상을 줄이는 등 기술적 진보를 통해 미래 메모리 기술의 방향성을 제시합니다.

• 5-2. CXL의 시장 점유율 전망

• 2022년 CXL 시장 규모는 약 24억원(170만 달러)에 불과했으나, 2028년까지 약 20조원(150억 달러)으로 성장할 것으로 예상됩니다. 이러한 시장 성장 전망은 CXL이 AI 반도체 시장의 핵심으로 자리잡을 가능성을 시사합니다. 특히 메모리 풀링 기능과 같은 혁신적 요소들이 CXL의 채택을 촉진하고 있으며, 더 많은 기업들이 이러한 기술을 통해 경쟁력 있는 솔루션을 제공할 것으로 보입니다. CXL 시장의 성장세는 인공지능 및 대량 데이터 처리의 발전과도 깊은 연관이 있으며, 이러한 기술이 체계적으로 통합될 때 비로소 시장 점유율이 증가할 것으로 전망됩니다.

• 5-3. 삼성 및 SK의 역할과 전망

• 삼성전자와 SK하이닉스는 CXL 기술의 발전 및 상용화에 매우 적극적입니다. 삼성전자는 업계 최초로 CXL 2.0을 지원하는 256GB CXL D램을 개발하며 CXL 시장 주도권을 확보하기 위한 노력을 기울이고 있습니다. 또한, CXL 생태계 확산을 위해 다양한 글로벌 빅테크 기업과 협력하고 있습니다. 반면 SK하이닉스도 CXL 기술 개발과 인증을 통해 시장에서의 존재감을 강화하고 있습니다. CXL 시장의 성장에 따른 두 회사의 경쟁은 기술 발전을 가속화할 것으로 보이며, 이러한 경쟁은 결국 소비자에게 더욱 향상된 제품과 서비스를 제공하는 결과를 초래할 것입니다.

결론

• CXL 기술은 반도체 시장에서 필수적인 혁신으로 자리잡고 있으며, 이는 삼성전자와 SK하이닉스의 경쟁을 더욱 심화시키고 있습니다. 두 기업 모두 CXL의 가능성을 최대한 활용하여 시장 점유율을 확대하고 있으며, 서로 다른 전략을 통해 기술적 우위를 구축하고자 애쓰고 있습니다. 이러한 경쟁은 단순히 두 기업 간의 이해관계에 국한되지 않고, AI 기반의 다양한 응용 프로그램에 필수적인 기술 인프라를 구축하는 데 중요한 역할을 하게 될 것입니다.

• 향후 CXL 기술의 발전은 단기적으로는 두 기업의 기술 경쟁을 촉진하고, 장기적으로는 반도체 생태계 전체에 긍정적인 영향을 미칠 것으로 예상됩니다. 이는 소비자에게 더 우수한 제품과 서비스를 제공하는 기회로 이어질 것이며, 반도체 산업 전반의 경쟁력을 한층 더 높이는 계기를 마련할 것입니다. CXL이 AI 및 데이터 중심 세상에 적합한 기술로 자리 잡음에 따라, 앞으로의 기술 발전과 혁신은 기대를 모으고 있습니다.

• 결론적으로, CXL 기술이 반도체 시장의 핵심으로 자리매김하면서 삼성전자와 SK하이닉스의 경합은 더욱 심화될 것으로 보이며, 이는 결국 소비자에게 향상된 제품과 서비스로 이어질 것입니다. 향후 기술의 발전이 어떻게 이루어질지, 더 많은 혁신이 시장에 미치는 영향은 기대해 볼 만합니다.

용어집

• CXL [기술]: 컴퓨트익스프레스링크(Compute Express Link)는 CPU, GPU 및 저장 장치 간의 통신을 최적화하여 메모리 자원의 효율적 공유를 가능하게 하는 차세대 메모리 기술입니다.

• 고대역폭 메모리 (HBM) [기술]: 고대역폭 메모리(High Bandwidth Memory)는 높은 데이터 전송 속도를 제공하기 위해 다수의 메모리 칩을 수직으로 쌓아 구성된 메모리입니다.

• 메모리 풀링 [기술]: 메모리 풀링은 여러 D램을 하나로 묶어 사용함으로써 메모리 자원을 효율적으로 관리하는 기능입니다.

• AI [기술]: 인공지능(Artificial Intelligence)는 컴퓨터 시스템이 인간의 지능을 모방하여 학습, 추론 및 문제 해결을 수행할 수 있게 하는 기술입니다.

• CMS (Computational Memory Solution) [기술]: CMS는 메모리와 처리 기능을 통합하여 데이터 처리 성능을 향상시키는 혁신적인 메모리 솔루션으로, AI 연산 능력을 강화하는 역할을 합니다.

• CXL 2.0 [기술]: CXL 2.0은 CXL의 두 번째 버전으로 더욱 향상된 메모리 확장성과 데이터 전송 속도를 지원하여 여러 장치 간의 효과적인 통신을 제공합니다.

출처 문서

• 차세대 메모리 ‘CXL’ 주도권 두고 삼성·SK 치열한 경쟁https://weekly.hankooki.com/news/articleView.html?idxno=7095298
• ZUM 뉴스https://news.zum.com/articles/92106419
• 커지는 AI반도체 시장…`'포스트 HBM' 주도권 잡아라` - 뷰어스https://theviewers.co.kr/View.aspx?No=3303620