AI로 일상생활은 물론 업무환경까지 ‘살기 좋은 세상’이 구현되고 있습니다. 그러나 지금은 AI 초창기 시대란 점을 주목해야 합니다. 앞으로 머지 않은 미래에선 처리해야 할 데이터 양은 물론 전력량까지 폭발적으로 늘면서 지금의 컴퓨팅 장비로는 감당하기 어려운 때가 도래할 것입니다. 고성능 고용량 메모리에 대한 요구가 높아지면서 동시에 ‘저전력’이란 문제를 해결해주는 차세대 메모리의 기대감이 높아지는 이유입니다.
◇ 시스템 ‘한계’ 도래…CXL로 통합·확장 실현
CXL(컴퓨트 익스프레스 링크)은 말 그대로 ‘빠르게(익스프레스) 연결해서(링크) 연산한다(컴퓨트)’는 뜻입니다. 그동안 반도체들은 사용하는 언어가 다 달라서 효율적으로 연결하기 어려웠는데 이를 CXL로 통합해 연결하는 구조입니다.
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이런 문제를 해결하기 위해 ‘메모리 중심 컴퓨팅’ 개념이 등장했고 CXL 개발로 이어졌습니다. 현재 서버 내 D램은 한 개의 호스트인 CPU와 연동된 구조입니다. 수많은 CPU가 데이터센터에 있는데도 정해진 CPU와 D램만 서로 연산하기 때문에 비효율적이죠. 게다가 메모리, 스토리지, 가속기, 네트워크 등이 CPU와 소통하는 언어가 모두 달라 통합하기가 어려웠습니다.
◇ SSD처럼 꽂아서 사용…‘메모리 풀링’이 열쇠
용량 확장은 CXL 2.0에 탑재된 ‘메모리 풀링(Pooling)’으로 실현 가능해졌습니다. 메모리 풀링은 서버 플랫폼에서 여러 개의 CXL 메모리를 묶어 풀(Pool)을 만들고, 여러 호스트가 풀(Pool)을 공유하며 필요에 따라 메모리를 효과적으로 할당하고 해제하는 기술입니다.
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그렇다면 이런 궁금증이 생깁니다. 이렇게 큰 용량의 물통을 반도체에 넣을 자리가 있을까? CXL의 모양을 보면 마치 SSD(솔리드 스테이트 드라이브)와 비슷하게 생겼습니다. 같은 폼팩터를 쓰기 때문이죠. 실제로 기존 데이터센터나 서버에서 SSD를 꽂던 자리에 CXL 콘트롤러를 꽂기만 하면 손쉽게 테라바이트 수준의 거대 용량을 확보할 수 있단 장점이 있습니다. 그동안 용량 확장을 위해선 추가로 서버를 증설해야 해서 기회비용이 컸는데 고객사 입장에선 비용 절감 효과가 있는 것이죠.
CXL 1.0은 2019년 3월, CXL 2.0은 2020년 11월, CXL 3.0은 2022년 8월 출시됐지만 시장이 열리진 않았습니다. 업계에선 CXL 2.0 기술을 탑재한 CPU가 올해 하반기 출시되면 시장이 본격적으로 열릴 것으로 내다보고 있습니다. 지금의 HBM처럼 돌풍이 일으킬 시점은 오는 2028년쯤으로 전망하고 있죠.
시장조사업체 욜 인텔리전스에 따르면 CXL 시장 규모는 2022년 1700만달러(약 234억원)에서 2028년 158억달러(약 21조7000억원)로 확대될 전망입니다. 그 중 삼성전자와 SK하이닉스가 주력하는 CXL D램 시장은 2026년 15억달러(약 1조9821억원), 2028년 125억달러(약 16조5175억원)로 각각 전체 CXL 시장의 71%, 79%에 달할 것으로 예상됩니다. 올해 CXL 2.0 도입, 2026년 CXL 3.0 도입이 본격화되면 CXL 시장이 급격히 성장할 것으로 추정됩니다.
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SK하이닉스는 △확장 솔루션(용량 확장) △풀드 메모리 솔루션(메모리 풀링 기능 추가) △CMS 2.0(CXL 메모리에 연산 기능 통합) 등 CXL 기반 3가지 솔루션으로 시장을 공략하고 있습니다.
◇ 넥스트 HBM? 오해는 금물…생태계 구축 필수
CXL은 시장 개화를 앞두고 최근 ‘넥스트 HBM’이란 수식어를 얻으며 점차 많은 관심을 받고 있습니다. HBM이 전성기에 도달했으니 ‘그 다음’이 궁금한 거죠. CXL이 HBM의 인기를 이을 차세대 메모리로 점쳐지고 있는 건 맞습니다. 다른 차세대 메모리 솔루션과 달리 상용화가 가시화되고 고객사들의 메모리 확장에 대한 요구가 커지면서 가장 유력해진 것이죠.
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CXL 시장에서 남은 과제가 있다면 생태계 구축과 엔비디아의 채택 여부입니다. 모든 산업이 그렇듯 나 하나만 잘해서 굴러가는 시장은 없습니다. 기술 난이도가 높아지면서 스위치, 컨트롤러 등 하드웨어를 비롯해 소프트웨어의 뒷받침도 중요해졌습니다.
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