위기의 삼성, 내달 '맞춤형 AI D램' 초격차 청사진 내놓는다

[이데일리 김정남 기자] 삼성전자가 다음달 인공지능(AI) ‘맞춤형 D램’ 상용화를 위한 청사진을 내놓는다. 고대역폭메모리(HBM)에서 한발 늦으며 자존심을 구긴 만큼 올해 차세대 메모리인 컴퓨트익스프레스링크(CXL) D램에 드라이브를 건다. 제2의 HBM으로 불릴 만큼 수익성이 높은 CXL 관련 시장이 올해 본격 개화할 것으로 보여 더 이목이 모아진다.

삼성전자의 ‘CXL 메모리 익스팬더’ 제품. 외장형 저장장치인 솔리드스테이트드라이브(SSD)처럼 생긴 이 제품을 SSD 꽂는 자리에 장착하면 D램 용량을 확장할 수 있다. (사진=삼성전자 제공)

내달 MEMCON서 CXL 전략 공개

12일 업계에 따르면 최진혁 삼성전자 DS부문 미주 메모리연구소장(부사장)은 내달 26일(현지시간) 미국 캘리포니아주 실리콘밸리에서 열리는 세계적인 반도체 학회인 ‘MEMCON 2024’에서 ‘고용량 데이터 처리를 위한 AI 시대의 선도적인 HBM과 CXL 혁신’을 주제로 발표한다. 한진만 삼성전자 DS부문 미주총괄 부사장 역시 기조연설을 한다.

최 부사장의 발표가 주목받는 것은 올해 CXL D램 시장이 본격화할 게 유력하기 때문이다. CXL은 AI, 머신러닝, 빅데이터 등 고성능 연산이 필요한 애플리케이션에서 서로 다른 기종의 제품을 효율적으로 연결하는 차세대 기술 규격이다. CXL D램은 CXL 인터페이스를 통해 중앙처리장치(CPU)와 직접 통신하면서 메모리와 프로세서 사이의 데이터 전송 대역폭을 늘리고 지연 시간을 줄일 수 있다. 또 메인 D램과 공존하면서 시스템의 메모리 용량을 거의 무한대로 확장할 수 있다. AI 시대 들어 HBM에 이은 또 다른 ‘게임체인저’로 불리는 이유다. 최 부사장은 CXL D램을 중심으로 올해 중 상용화 가능성을 강조할 것으로 보인다.

엔터프라이즈 리눅스 1위 기업인 레드햇의 나렌드라 나랑 최고기술책임자 역시 최 부사장의 발표 직후 차세대 메모리 아키텍처에 대해 키노트 스피치를 한다. 레드햇은 삼성전자와 함께 업계 최초로 CXL 메모리 동작 검증에 성공한 회사다. 삼성전자는 아울러 이튿날인 27일 자체 HBM과 CXL 솔루션을 대거 공개한다.

삼성전자는 CXL을 HBM에 이은 차세대 ‘맞춤형 메모리’로 낙점하고 대대적인 투자에 착수했다. 글로벌 서버용 CPU의 80% 이상을 차지하는 인텔이 최근 CXL 규격 적용이 가능한 제품을 출시하면서 관련 생태계의 확장 기대감이 더 커졌다. 반도체업계 한 고위관계자는 “현재 CXL 표준은 3.1까지 개발돼 있는데 인텔의 서버용 CPU는 CXL 1.1까지만 지원하는 상황”이라며 “인텔이 올해 상반기 중 CXL 2.0을 지원하는 CPU를 출시할 것으로 알려진 만큼 늦어도 하반기부터는 시장이 열릴 것”이라고 전했다. 삼성전자의 한 인사는 “온디바이스(On Device) AI로 인해 수배 이상 메모리 용량 증가가 필요하다”며 “‘HBM 이후’는 생각보다 빨리 올 것”이라고 했다.

삼성전자(005930)는 2019년 출범한 CXL 컨소시엄에서 D램업계의 유일한 이사회 멤버다. 이는 CXL 메모리 생태계의 미래를 논의하고 기술 표준을 개발하는 비영리 단체다. 삼성전자 외에 마이크로소프트, 구글, 메타, 엔비디아, AMD, ARM, 인텔, IBM 등이 이사회에 속해 있다.

위기의 삼성 반도체, CXL 드라이브

삼성 반도체는 최근 “위기에 봉착했다”는 외부 평가를 받을 정도로 자존심을 구겼다. 내부적으로는 직원들의 사기가 크게 꺾였다. 주요 AI 반도체로 시장을 휩쓸고 있는 HBM에서 SK하이닉스에 뒤처졌고 지난해 대만 TSMC와 미국 인텔에 전체 매출에서 밀린 탓이다. AI 시대 들어 주문이 폭주하고 있는 세계 최대 파운드리(반도체 위탁 생산) 대만 TSMC는 지난해 사상 첫 연 매출 1위에 올랐다. AI 대응에 한발 밀린 삼성 인사들이 차세대 메모리에서 절치부심하고 있는 이유가 여기에 있다.

삼성전자는 이와 함께 메모리와 비메모리를 하나로 합친 지능형 반도체인 프로세싱인메모리(PIM)까지 주시하고 있다. PIM은 메모리 안에서 연산을 할 수 있는 연산장치(프로세서) 기능을 더한 개념이다. 기존 CPU와 그래픽처리장치(GPU)가 메모리와 프로세서로 이원화한데 반해 PIM은 둘을 더한 셈이다. 이 때문에 데이터가 메모리와 연산장치를 오가며 발생하는 비효율을 줄여 처리 속도가 빨라지고 전력 소모가 줄어드는 장점이 있다.

삼성전자 DS부문은 모바일용 D램인 LPDDR5와 그래픽용 D램인 GDDR6를 PIM으로 상용화하는 방안을 검토하고 있는 것으로 알려졌다. 기업용 AI 서버뿐만 아니라 일상에서 쓰는 스마트폰, 태블릿PC 등에 PIM을 적용해 온디바이스 AI를 고도화하겠다는 것이다. 삼성전자는 PIM을 범용 제품으로 운영하는 게 아니라 특정 고객사와 애플리케이션에 맞추는 식으로 개발하고 있다.

한진만 삼성전자 DS부문 미주총괄 부사장이 지난달 11일(현지시간) 미국 라스베이거스에서 열린 CES 2024에서 한국 기자들에게 반도체 전시관을 설명하고 있다. (사진=삼성전자 제공)