CXL D램이 대세가 될수밖에 없는 이유

 

오늘은 프로세서를 넘어서는 메모리라는 주제로 CXLd램에 대해서 알아보려 합니다,차세대 CXL메모리가 화두죠, AI 시대가 본격화되면서 엄청난 양의 데이터를 무리 없이 다뤄야 하는데 기존 메모리로는 용량과 속도에서 한계에 다다르게 되었습니다, 신개념 메모리가 뜰 수밖에 없는 환경에 와있죠,AI가 부각되기 전만 해도 신개념 메모리는 개념적으로는 가능하지만 실제 상용화까지는 갈 길이 너무나 먼 제품이었다면 이제는 AI의 부각으로 완전히 상황이 달라졌습니다. 오늘은 AI시대가 요구하는 차세대 메모리 CXL에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

 

시스템의 변화

 

데이터 연산과 저장을 원활히 하기 위한 메모리가 절실해졌습니다.신개념 메모리의 상용화가 생각보다 성큼 현실로 다가왔다는 뜻입니다. AI 시대에 맞춰 또 생각해 볼 문제는 메모리와 프로세서 업체 간 위상 변화입니다. 이제껏 그 it 시스템은 프로세서 중심 컴퓨팅이었습니다. 하지만 AI 시대를 맞아 병렬 연산이 중요해졌고, AI 프로세서로서 CPU가 아닌 GPU가 전면에 부상했습니다.

 

더 나아가 이제는 신경망 처리 장치 MPU를 향해 나가고 있습니다.아직은 여전히 프로세서 중심 컴퓨팅이지만 MPU 시대를 맞아서 이런 기류에도 변화가 나타날 여지가 커졌습니다. 이 MPU는 아직은 터줏대감이 없는 무주공산과 같은 시장입니다.CPU에서는 인텔, AMD가 강자고 GPU에서는 NVIDIA, AMD 같은 기득권 세력이 있지만 MPU는 전혀 그렇지 않습니다.

 

이 얘기는 AI 시장이 커질수록 프로세서 시장에 뉴페이스가 등장할 여지가 커진다는 뜻이고, 이는 기존 시장에서 자기 지분이 없는 프로세스 업체가 신진 세력으로 등장한다는 얘기와 같습니다. 이는 달리 말하면 데이터 연산과 저장을 위해서 꼭 필요한 프로세서와 메모리 업체 간의 위상에서 메모리 업체가 우위를 차지할 수 있는 환경이 돼 간다는 뜻을 함축하는 것입니다.

 

메모리 중심 컴퓨팅이 가능해지는 시스템이 만들어질 수 있는환경으로 유인될 수 있다는 뜻입니다. 정말 큰 변화죠. 그래서 신개념 메모리에 더 주목할 필요가 있는데요. 예전에는 신개념 메모리를 놓고서도 머리로는 가능해도 실제 상용화가 될지 의문을 표시했다면 이제는 신개념 메모리의 상용화가 눈앞에 성큼 다가왔다는 관점에서 메모리를 살펴볼 필요성이 커졌습니다.

 

지금은 AI 붐으로 HBM인 고대역폭 메모리가 떴고 이 때문에 메모리 업체의 위상도 이전보다 올라간 듯합니다.하지만 이건 시작에 불과한 것이죠. 앞으로 신개념 메모리가 더 부각되면 메모리 업체의 위상은 프로세스 업체와 어깨를 나란히 하고 어쩌면 더 올라가는 상황까지 기댓값이 커질 수 있다는 생각입니다. 이런 배경을 머리에 두고 신개념 메모리라는 CXL을 한번  살펴보겠습니다.

 

CXL메모리의 장정과 전망

 

최근 삼성은 미국에서 열린 반도체 컨퍼런스에서 CXL 2.0 규격을 적용한 d램 솔루션을 공개했죠, CXL d램은 CPU와 GPU 저장 공간인 메모리를 더 효율적으로 연결해서 데이터 처리 속도를 높인 제품입니다. 기존의 DDR 메모리와는 다르게 CXR d램은 CXR 인터페이스를 통해서 CPU와 직접 통신합니다.

 

연산장치와 메모리 간 정보 전달 속도가 높아져서 병목 현상을 해소할 수 있을 뿐만 아니라 다수의 메모리 칩을 하나로 묶어내는 메모리 플링도 지원합니다. 기존 시스템의 메인 d램과 공존이 가능하면서 시스템의 메모리 용량을 테라바이트 끝까지 확장할 수 있는 게 특징입니다.

 

여러 개의 프로세스와 메모리가 원팀처럼 정보를 공유하기 때문에 메모리 용량이 8배에서 10배 늘어나는 효과를 거둘 수 있는 것이죠.이 때문에 hbm과 함께 AI 시대의 필수 기술로 이 CXL 기술이 꼽히는 것입니다. 현재 CXL d램 개발의 가장 앞선 곳은 아시다시피 삼성인데요, 지난 2021년 세계 최초로 CXL 기반 d램 기술을 개발했고 올해 차세대 CXL 설루션을 공개했습니다.

 

 

CXL d램

 

사실 CXL이 상용화되면 프로세스 업체들은 재미를 못 볼 수 있습니다. 지금은 프로세서에 메모리가 붙는 구조죠.이 서버만 해도 메모리가 부족하면 CPU와 같은 프로세스를 추가로 사야 합니다. 이 때문에 불필요한 CPU를 더 사야 하는 불합리도 있는 게 사실인데요. 그런데 CXL이 적용되면 메모리 용량을 대거 확장할 수 있기 때문에 메모리와 CPU, GPU 등 프로세스 간에 균형점이 바뀌게 됩니다.

 

이미 서버 시장에서 메모리 용량이 중요해지면서 이 원가에서 메모리가 차지하는 비중도 갈수록 커지고 있습니다.앞으로 CXL이 상용화되면 그 원가 비중은 더 높아질 것입니다. 지금은 프로세서가 원가 비중이 더 크다면 앞으로 이게 바뀔 수 있다는 뜻입니다. 프로세서 업체 입장에서는 긴장할 만한 대목인 것이죠.

 

 

생태계 구축과 새로운 개념의 D램들

 

삼성, 하이닉스 등 메모리 업체들은 차세대 메모리에 CXL d램을 표준 칩으로 만들기 위해서 지난2019년 CXL 컨소시엄을 만들었습니다. 여기에 AMD, 인텔 등도 다 참여를 하면서 CXL 생태계를 통해서 누구나 똑똑한 CXL d램을 쓸 수 있도록 생태계를 조성했다는 뜻입니다.

 

이런 점은 과거 인텔이 메모리를 대체하기 위해서 야심차게 시도했지만 결국은 처절하게 실패한 옵테인과는 다른 부분입니다. 옵테인의 경우는 다른 업체들이 외면하면서 퇴출했지만 CXL은 이미 개방형 프로토콜을 통해서 광범위한 업계 지원을 받고 있습니다.

 

프로세스 업체로서는 CXL d램으로 메모리 업체를 더 인정해야만 하는 입장이 되고 있습니다.이미 AMD는 조만간 서버 제품, 그리고 그 이후에 소비자용 CPU에서도 CXL d램을 만날 수 있을 것이라고 지난 2022년에 예측한 적이 있습니다. 그 시기는 빠르면 내년인 2025년이 될 것이라는 예측을 하기도 했었죠, 예측 당시는 2022년이라 챗 GPT가 나오기 전이었죠. 앞으로 CXL d램이 대세가 될 수 있음을 시사하는 예측이라고 볼 수 있다는 생각입니다.

 

삼성은 그간 메모리 경쟁에서 이기기 위해서 고부가가치 제품으로 포트폴리오를 전환해 왔습니다.같은 메모리라도 더 성능이 나은 제품, 가령 d램이라도 ddr3보다는 ddr4, ddr4가 아니라 또 ddr5 등으로 최신 제품을 주력으로 삼아왔었죠,그러면서도 한편으로는 개념 자체가 없던 제품을 내놓기 위해 애써온 게 바로 삼성입니다, CXL d램,   HBMP 같은 것이 그런 것이죠.

 

 

기존 메모리 시장이 철저하게 CPU, GPU 등 프로세스 업체에 종속된 시장이었다면 이제는 그렇지 않습니다. AI 시장이 폭발하면서 메모리가 적극적으로 창출할 수 있는 시장 비중이 급격히 커지고 있다고 이해하시면 쉬울 것 같습니다. 앞서 말씀드린 대로 hbm 같은 메모리가 완전히 떴고, hbm 조달 경쟁이 심각해지면서 메모리 업체들이 심지어 프로세스 업체들로부터 hbm 조달 명목으로 선수금을 받는 시대가 돼가고 있습니다.

 

마치 펩리스들이 생산 캐파 파운더리  확보 경쟁의 일환으로 파운더리 TSMC 같은 곳에 미리 선수금을  1조 원 이상의 돈을 파운더리에 미리 주기도 하는 것처럼, 메모리에도 그런 시대가 와버렸습니다. 프로세스 업체들이 hbm을 확보하기 위해서 hbm을 받기도 전에 주문과 동시에 조 단위 선수금을 주는 실정입니다.

 

마치면서

 

이런 형태는 앞으로 CXL d램,   HBMP와 같은 차세대 메모리가 등장하게 되면 더욱 더 활발해질 수 있을 것입니다. 물론 프로세스 업체와의 패권을 놓고 어느 메모리 제품을 프로세스 업체들이 상용화시킬 것인가를 두고 많은 갈등이 빚어지기도 할 것입니다. 오늘은 CXL DM을 통해서 차세대 메모리에 대해서 알아 보았습니다.

 

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