메모리 한계 넘었다…삼성, 용량 4배 늘린 512GB CXL D램 개발

강경주 기자

입력2022.05.10 14:11 수정2022.05.10 14:11

삼성전자가 기존 컴퓨팅 시스템 메모리 용량의 물리적 한계를 넘어 D램 용량을 획기적으로 확장할 수 있는 대용량 차세대 메모리 개발에 성공했다. 올 하반기부터 공급을 시작해 차세대 메모리 상용화를 앞당기겠다는 전략이다.

삼성전자는 기존 대비 메모리 용량을 4배 향상한 512GB CXL D램을 개발했다고 10일 밝혔다. 지난해 5월 세계 최초로 CXL 기반 D램 기술을 개발하고 데이터센터·서버·칩셋 업체들과 함께 평가한 지 1년 만이다. 특히 주문형 반도체(ASIC) 기반의 컨트롤러를 탑재해 데이터 지연 시간을 기존 제품 대비 5분의 1로 줄였다.

고속 입출력 인터페이스(PCIe) 5.0을 지원하는 이 제품은 대용량 솔리드 스테이트 드라이브(SSD)의 EDSFF(Enterprise & Data Center Standard Form Factor) 폼팩터를 적용해 기존 컴퓨팅 시스템의 D램 용량을 획기적으로 확장할 수 있다.

메타버스와 인공지능(AI)·빅데이터 등 미래 산업들은 모두 엄청난 양의 데이터가 필요하지만 기존 컴퓨팅 시스템으로는 폭증하는 데이터를 처리하는 데 한계가 있다. 일반적 컴퓨팅 시스템에서는 CPU 1개당 사용할 수 있는 D램 모듈이 제한돼 있어 D램 용량을 늘려 데이터 처리량을 늘리기 위해서는 CPU를 새롭게 증설해야 하기 때문이다.

CXL D램은 대용량 SSD에 적용되는 인터페이스와 폼팩터를 활용해 CPU의 추가 증설 없이 D램의 용량을 획기적으로 늘릴 수 있다. 메인 D램과 더불어 서버 한 대당 메모리 용량을 수십 테라바이트 이상으로 확장할 것으로 기대된다.

삼성전자는 이달 중 '스케일러블 메모리 개발 키트(Scalable Memory Development Kit, SMDK)'의 업데이트 버전을 오픈소스로 추가 공개해 개발자들이 다양한 응용 환경에서 CXL D램 기술을 활용하는 프로그램을 빠르고 쉽게 개발할 수 있게 할 계획이다.

삼성전자는 글로벌 주요 데이터센터, 서버, 칩셋 업체들과 차세대 인터페이스 기술 개발을 위한 협력을 확대해 가고 있다. 3분기부터 주요 고객과 파트너들에게 512GB CXL D램 샘플을 제공할 예정이다. 테라바이트(TB)급 이상의 차세대 메모리 인터페이스 제품도 개발할 계획이다.

박철민 삼성전자 메모리사업부 신사업기획팀 상무는 "CXL D램은 인공지능, 빅데이터 등의 서비스를 혁신적으로 높이고 앞으로 소프트웨어 정의 메모리(Software-Defined Memory)를 포함한 차세대 메모리로 확장될 것"이라며 "삼성전자는 CXL 메모리 생태계가 빠르게 확장해 갈 수 있도록 고객, 파트너들과 함께 기술 표준화를 적극 추진하고 CXL 메모리 솔루션을 확대해 차세대 메모리 시장을 주도해 나가겠다"고 말했다.

강경주 한경닷컴 기자 qurasoha@hankyung.com

관련 뉴스

1

"삼성부터 잡겠다"…R&D에 수조원 쏟아부은 '인텔의 승부수'

파운드리(반도체 위탁생산) 강화에 나선 미국 인텔이 지난해 글로벌 반도체 기업 중 가장 많은 금액을 연구개발(R&D)에 투자한 것으로 조사됐다. 특히 투자액 대부분을 파운드리에 집중, TSMC에 이어 글로벌 2위를 달리는 삼성전자부터 맹추격하겠다는 의지를 드러냈다.인텔, 지난해 역대 최대 152억달러 R&D 투자10일 글로벌 시장조사회사 기관 IC인사이츠(IC insights)의 맥클린 리포트(McClean Report)에 따르면 지난해 전 세계 반도체 회사의 R&D 지출은 714억 달러(한화 약 91조원)로 전년 대비 13% 이상 증가했다.가장 공격적으로 R&D에 투자한 회사는 인텔이다. 지난해 인텔은 R&D 투자에 역대 최대 규모인 152억달러(약 19조3000억원)를 쏟아 부었다. 인텔의 전년 대비 R&D 증가율이 2019년 마이너스 1%, 2020년 1%를 기록한 것과 비교하면 큰 폭으로 지출을 늘린 것이다.삼성전자는 지난해 R&D에 1년 전보다 13% 증가한 65억달러(약 8조2000억원)를 투자했다. TSMC와 경쟁 중인 5나노미터(㎚·1㎚는 10억분의 1m) 이하 초미세공정 개발·양산을 위해 투자를 확대한 것으로 보인다.삼성전자는 R&D 지출 규모로 2위에 이름을 올렸지만 인텔과의 격차는 87억달러(약 11조1000억원)에 달했다. 다시 말해 인텔의 R&D 투자가 삼성전자 투자 규모의 2배가 넘었다는 뜻이다. IC인사이츠의 2020년 조사에서 인텔이 129억달러(약 16조4000억원)를, 삼성전자가 56억달러(약 7조1000억원)를 각각 R&D 부문에 지출한 점을 계산하면 양사 간 투자 격차마저 점차 확대되고 있다.또 삼성전자의 지난해 반도체 매출액(94조1600억원)과 비교하면 삼성전자의 R&D 지출은 다른 기업들과 비교해 소극적인 편이다. 지난해 삼성전자의 매출액 대비 R&D 지출 비중은 8.8%로 전세계 반도체 기업들의 평균(13.1%)보다 낮았다. 전년 대비 R&D 지출액 증가율도 지난해에는 13%였는데 이는 2020년(23%)보다 줄어든 수치다.특히 인텔의 R&D 투자는 파운드리에 집중된 것으로 분석됐다. 지난해 파운드리 재진출을 선언한 인텔은 미국 내 200억달러(약 24조원) 규모의 반도체 신공장을 건립하기로 했다. 뿐만 아니라 독일에 170억유로(약 23조원) 규모 최첨단 반도체 공장을 포함해 유럽 전역에 향후 10년간 800억유로(약 107조원) 규모의 반도체 시설을 짓기로 했다. 최근에는 미국 오리건주에 3년간 30억달러(약 3조8000억원)를 투자해 반도체 생산시설 D1X 공장을 확장한 '모드3'를 개장했다.인텔 투자 파운드리에 집중…사실상 삼성 저격파운드리는 삼성전자가 TSMC에 이어 전 세계 시장점유율 2위를 차지하고 있는 분야다. 인텔은 20A(옹스트롬·2㎚)과 18A(1.8㎚) 공정을 각각 2024년 초, 2024년 하반기부터 시작해 초미세 공정에서 삼성전자를 제치겠다는 야심을 숨기지 않고 있다.최근 펫 겔싱어 인텔 최고경영자(CEO)는 미국 오리건주 힐스보로에 위치한 반도체 생산시설 D1X 팹 확장 개장 행사에 참석해 "새롭게 확장하는 D1X는 더욱 빠르게 공정 로드맵을 제공할 수 있도록 역량을 제공할 것"이라고 자신했다. 인텔은 여기에서 차세대 실리콘 공정 기술 개발을 추진할 계획이다.업계에서는 인텔의 공격적인 투자가 앞으로 경쟁할 TSMC, 삼성전자를 의식한 것으로 해석하고 있다. 파운드리 업계 절반 이상을 확보한 선두 TSMC와 추격 중인 삼성전자는 2나노의 도입 시기를 2025년으로 계획 중이다. 사실상 인텔이 선두 업체들에 도전장을 내민 것과 마찬가지인 상황이다.최근 반도체 업계는 공통적으로 초미세 공정에서 수율(양품 비율) 문제로 골머리를 앓고 있는 상황이다. TSMC, 삼성전자가 오랜 시간을 들여 확보한 기술과 양산력을 불과 2년여 만에 구축하겠다는 것이 인텔의 야망이다. 인텔은 현재 퀄컴, 아마존 등을 예비 고객사 명단에 올린 것으로 전해졌지만 초기 수율 확보를 어느 정도까지 끌어올리느냐가 인텔 파운드리 경쟁력의 관건이다. 이를 위해 지난해부터 이어온 대규모 R&D 투자 기조는 올해와 내년까지 이어질 것이라는 전망이 나온다.인텔, 2024년 상반기 'GAA 공정' 도입 계획인텔은 여기서 한 발 더 나아가 2024년 상반기 '20A'부터 차세대 공정 기술 'GAA(Gate All Around)'를 도입할 계획이라고 밝혔다. GAA는 기존보다 칩 면적은 줄이고 소비 전력은 감소시키면서 성능은 높인 신기술로, 누구도 '가보지 않은 길'이어서 수율 확보에 대해 누구도 단언을 못하는 상황이다. 이 모험에 인텔이 수십조에 달하는 '돈폭탄'을 쏟아붓고 있는 것이다.계획대로만 된다면 인텔은 2024년이 되면 선두 업체를 모두 제치고 업계 1위로 올라선다. 인텔이 공정 계획을 현실화할 수 있을지는 미지수지만 후발 주자가 나노 전쟁에 속도를 높이고 있는 상황을 선두 업체들이 간과하지 않을 것으로 예상된다. 삼성전자 역시 올 상반기 GAA 기반의 3나노 양산을 시작한다는 목표를 제시했고 TSMC도 2025년 전후로 GAA 기반의 2나노 공정을 적용한다는 방침이다.IC인사이츠는 "(인텔의 대규모 투자 확대는) 새로운 IC 프로세싱 기술 출시를 주도하고 첨단 웨이퍼 파운드리 업계에서 주요 공급업체로 자리잡기 위한 노력의 일환"이라고 말했다.업계 관계자는 "인텔이 천문학적인 돈을 쏟아붓고 있지만 파운드리 미세 공정이라는 게 단시간에 구현할 수 있는 게 아니다"라면서도 "수율 관리와 고객사 이탈을 막기 위해서라도 삼성전자가 인텔과의 투자금 격차를 좁힐 필요가 있다"고 말했다.강경주 한경닷컴 기자 qurasoha@hankyung.com
2

삼성전자, 512GB CXL D램 첫 개발

삼성전자가 세계 최초로 512기가바이트(GB) CXL D램을 개발했다. CXL D램은 중앙처리장치(CPU)를 추가하지 않고도 D램 용량을 늘릴 수 있는 메모리 인터페이스다. 삼성전자가 차세대 메모리 인터페이스 시장에서 유리한 고지를 확보했다는 분석이 나온다.삼성전자는 기존 CXL D램 용량을 4배 향상한 ‘512GB CXL D램’을 개발했다고 10일 발표했다. 이 제품을 활용하면 한 개의 CPU로 구동할 수 있는 메모리 용량이 8TB에서 16TB로 늘어난다.삼성전자는 지난해 5월 세계 최초로 CXL 기반 D램 기술을 개발했다. 이후 데이터센터, 서버, 칩셋 업체들과 평가 및 연구를 지속하며 512GB CXL D램을 개발했다. 제품에 ASIC(주문형 반도체) 기반 컨트롤러를 탑재해 데이터 지연 시간도 기존 제품의 5분의 1 수준으로 줄였다.업계에선 CXL D램이 삼성전자의 새로운 먹거리가 될 것으로 보고 있다. 메타버스와 인공지능(AI), 빅데이터 기술 발달로 처리해야 할 데이터가 폭증하고 있어서다. CXL D램과 같은 차세대 메모리 인터페이스를 활용하면 서버 증설을 최소화할 수 있다.삼성전자는 올 3분기부터 주요 거래처에 512GB CXL D램 샘플을 제공할 계획이다. 이미 레노버, 몬타지테크놀로지 등도 CXL D램과 관련해 삼성전자와의 협력 의사를 밝힌 상태다.삼성전자는 대용량 메모리가 요구되는 컴퓨팅 시장 추세를 감안해 512GB CXL D램 상용화를 추진할 예정이다. 향후 TB급 이상 차세대 메모리 인터페이스 제품을 지속 개발할 방침이다.정지은 기자 jeong@hankyung.com
3

삼성전자, 업계 최초 고용량 512GB CXL D램 개발

삼성전자가 업계 최초로 고용량 512GB CXL D램을 개발하고, 차세대 메모리 상용화를 앞당겼다.새롭게 제안된 인터페이스삼성전자는 지난해 5월 세계 최초로 CXL 기반 D램 기술을 개발하고 데이터센터, 서버, 칩셋 업체들과 평가를 해왔으며,이번에 기존 대비 메모리 용량을 4배 향상시킨 512GB CXL D램을 개발했다. 또한 ASIC(주문형 반도체) 기반의컨트롤러를 탑재해 데이터 지연 시간을 기존 제품 대비 1/5로 줄였다.이번 제품은 PCIe 5.0을 지원하며, 대용량 SSD에 적용되는 EDSFF(Enterprise & Data Center Standard Form Factor)폼팩터가 적용되어, 기존 컴퓨팅 시스템의 D램 용량을 획기적으로 확장할 수 있다.최근 메타버스, 인공지능, 빅데이터 등 폭발적으로 증가하는 데이터 양에 비해 기존의 DDR 인터페이스는 시스템에탑재할 수 있는 D램 용량에 한계가 있어, CXL D램과 같은 차세대 메모리 솔루션에 대한 요구가 지속되고 있다.삼성전자가 이번에 고용량 CXL D램을 개발함에 따라 메인 D램과 더불어 서버 한 대당 메모리 용량을수십 테라바이트 이상으로 확장할 수 있게 됐다.삼성전자는 이달 중 '스케일러블 메모리 개발 키트(Scalable Memory Development Kit, SMDK)'의 업데이트 버전을오픈소스로 추가 공개해, 개발자들이 다양한 응용 환경에서 CXL D램 기술을 활용하는 프로그램을빠르고 쉽게 개발할 수 있게 할 계획이다.API, 라이브러리 등으로 구성됨삼성전자 메모리사업부 신사업기획팀 박철민 상무는 "CXL D램은 인공지능, 빅데이터 등의 서비스를혁신적으로 향상시키고, 향후 소프트웨어 정의 메모리(Software-Defined Memory)를 포함한 차세대 메모리로확장될 것"이라며, "삼성전자는 CXL 메모리 생태계가 빠르게 확장해 갈 수 있도록 고객, 파트너들과 함께기술 표준화를 적극 추진하고, CXL 메모리 솔루션을 확대해 차세대 메모리 시장을 주도해 나가겠다"라고 밝혔다.레노버 인프라스트럭쳐 솔루션그룹(Lenovo Infrastructure Solutions Group) 최고기술책임자(CTO)그렉 허프(Greg Huff)는 "CXL 컨소시엄의 멤버인 레노버는 기술 표준 개발과 함께 CXL 중심의 생태계 구축에기여하고 있다"라며, "혁신적인 CXL 제품들을 레노버 시스템에 적용을 확대하는 데 삼성전자와협력해 나가겠다"라고 말했다.몬타지 테크놀로지(Montage Technology) 전략기술 담당 부사장 크리스토퍼 콕스(Christopher Cox)는"CXL은 메모리 확장과 공유를 최적화하는 핵심 기술이며, 차세대 서버 플랫폼에서 중요한 역할을 할 것"이라며,"몬타지는 삼성과 함께 CXL 메모리 생태계가 빠르게 확장될 수 있도록 협력해 나갈 것"이라고 말했다.삼성전자는 CXL 컨소시엄 이사회에 참여해 글로벌 주요 데이터센터, 서버, 칩셋 업체들과차세대 인터페이스 기술 개발을 위한 협력을 확대해 가고 있으며, 3분기부터 주요 고객과 파트너들에게512GB CXL D램 샘플을 제공할 예정이다.삼성전자는 테라바이트급 이상의 차세대 메모리 인터페이스 제품을 지속 개발하며 대용량 메모리가 요구되는컴퓨팅 시장에 맞춰 적기에 상용화할 계획이다.