지난해 최악의 업황을 겪은 메모리 업계가 AI발 훈풍과 함께 업황이 회복되며 기지개를 켜고 있다. 고성능 반도체의 수요가 폭발하는 가운데 HBM(고대역폭 메모리)는 물론 CXL D램에 대한 삼성전자, SK하이닉스를 비롯한 업계의 이목이 쏠린다. 

CXL 메모리의 핵심은 '확장성'이다. CXL(Computer Express Link)은 서로 다른 기종의 제품을 효율적으로 연결할 수 있는 차세대 인터페이스를 말한다. 기존 컴퓨팅 시스템의 메모리 용량에 대한 물리적 한계를 극복하고 D램 용량을 획기적으로 확장할 수 있다는 점이 가장 큰 특징이다.

최근 주목받고 있는 HBM의 경우 말 그대로 고대역폭, 전송속도를 개선한 제품이라면 CXL 기술을 이용한 CXL D램은 시스템 전체 메모리의 효율적인 이용이 그 목적이다. 

AI 연산을 위해선 메모리 용량과 대역폭 확장이 필수인데, 기존 시스템에서는 한계가 있다. CPU마다 확장할 수 있는 D램 개수가 제한적이고, 확장한다 해도 대규모 데이터를 처리하는 데는 역부족이기 때문이다.

PCIe(디지털 기기의 메인보드에서 사용되는 직렬 구조의 고속 입출력 인터페이스) 기반의 CXL을 사용하면 모듈을 추가하는 방식으로 메모리 용량과 대역폭을 크게 늘릴 수 있다. 여러 장치에 CXL 메모리를 효율적으로 나눠 쓸 수 있고, 가속기를 붙여 연산에 활용할 수도 있다.

즉, 기존 시스템 변형 없이 성능을 높이고, 전체 메모리를 효율적으로 관리하는 수단을 제공하며, 공유 및 연산 기능으로 AI 데이터를 처리하는 단계별(학습·추론) 환경을 구축할 수 있게끔 도와주는 솔루션이 CXL인 것이다.

CXL의 경우 삼성전자와 SK하이닉스에서도 주목하고 있다. 

삼성전자의 경우 지난 1월 ‘CES2024’에서 CMM-D(CXL Memory Module D램)을 선보인 바 있다. CMM-D는 기존 DDR 인터페이스 기반의 D램 모듈이 아닌 CXL 인터페이스 기반 모듈 제품이다. 

이 제품은 서버 전면부(기존 SSD 장착 위치)에 여러 대를 장착할 수 있어 서버 한 대당 메모리 용량을 획기적으로 늘릴 수 있다. 최근 증가하는 생성형 AI 플랫폼에서 대용량 데이터의 빠른 처리를 위해 적합하다. 

삼성전자는 2021년 세계 최초로 CMM-D 기술을 개발한데 이어, 업계 최고 용량의 512GB CMM-D 개발, CMM-D 2.0 개발 등에 성공했다. 현재 256GB  샘플 공급이 가능한 유일한 업체라는 것이 삼성전자의 설명이다. 

하이닉스는 CXL 기반 3가지 솔루션으로 AI 메모리 시장을 공략하고 있다. ▲CXL 2.0 E3.S 메모리 확장 솔루션(Memory Expansion Solution, 이하 확장 솔루션) ▲CXL 풀드 메모리 솔루션(Pooled Memory Solution) ▲CMS(Computational Memory Solution) 2.0 등이다.

하이닉스는 이를 기반으로 올해에는 메모리 확장 솔루션 제품화 및 양산에 나설 것으로 전망된다. 

GSM 최원하 TL은 “96GB와 128GB 제품을 중심으로 24년 상반기에는 고객 인증을 마치고, 하반기에 상용화할 예정”이라며 “CXL 2.0 메모리 확장 솔루션을 적용한 고객은 DDR5만 탑재한 기존 시스템 대비 최대 50% 대역폭 향상을 기대할 수 있고, 용량 확장도 최대 50~100%까지 가능하다”고 언급했다.

시장조사업체 욜인텔리전스는 CXL 시장 규모가 오는 2028년까지 125억달러(약 15조 5000억원)까지 성장할 것으로 내다봤다.