[영상] CXL 메모리가 차세대 D램으로 불리는 이유

AI의 시대. 더는 먼 미래가 아니다.

코로나19가 앞당긴 디지털 전환으로 AI 역시 많은 발전과 함께 수요도 대폭 증가하였다. 이미 AI는 자동차, 금융, 헬스케어, 교육 등 주요 산업과 접목하여 자율주행차, 챗봇 등의 서비스를 선보이며, 이미지 처리 · 음성인식 · 자연어 처리 등 영역 확대가 빠르게 이뤄지고 있다.

‘Next D램’ AI 시대를 이끌 차세대 메모리 솔루션

최근 데이터 처리량이 급격히 늘어나면서 기존 컴퓨팅 성능이 한계에 봉착했다. 실제로 AI 데이터 처리량은 1년에 10배 가량 급증하는 추세이다.^[1]

하지만 기존 서버 시스템에서 CPU 당 꽂을 수 있는 D램 모듈은 오직 16개, 최대 8TB로 AI, 머신러닝과 같은 대규모 데이터를 처리하기엔 역부족이다.

따라서 다가오는 AI시대에는 고속의 인터페이스 채택과 용량 확장을 할 수 있는 메모리 개발이 화두로 떠오르며, 그 중 메모리에 AI 프로세서 기능을 탑재한 PIM, Computing Storage 등과 함께 CXL기반 D램 모듈이 차세대 메모리 솔루션으로 주목받고 있다.

CXL, 메모리 용량 한계와 서버의 유연성을 ‘확장’하는 인터페이스

그렇다면 CXL메모리는 왜 이 같은 한계를 극복하는 차세대 메모리로 주목받을까?

그 이유는 바로 ‘확장성’ 때문이다.

CXL은 컴퓨팅 시스템에서 중앙처리장치(CPU)와 메모리, 그래픽처리장치(GPU), 저장장치 등을 보다 효율적으로 활용하기 위한 새로운 인터페이스이다. 기존에는 CPU를 중심으로 메모리와 저장장치 등 각 장치에 별도 인터페이스가 존재해 각 장치 간 통신을 할 때 다수의 인터페이스를 통과해야만 하기 때문에 그 과정에서 지연 문제 등이 발생했다. 특히 AI, 머신러닝 등 데이터 처리량이 폭발적으로 증가하며 이러한 지연 문제는 더욱 심화되었다.

CXL은 PCIe 5.0에 적용되는 차세대 인터페이스의 일환으로 기존의 여러 인터페이스를 하나로 통합해 각 장치를 직접 연결하고 메모리를 공유하게 하는 것이 핵심이며, 기존에 제한적이었던 데이터 처리 길(pathway)을 빠르고, 효율적인 새로운 길로 확장했다는 점에서 차세대 메모리 솔루션을 위한 인터페이스로 주목받고 있다.  

삼성전자는 이 같은 흐름에 맞춰 지난해 5월 CXL 기반의 소프트웨어 개발 솔루션인 ‘CXL메모리 익스팬더’를 업계 최초로 출시하며 CXL 메모리 솔루션을 본격적으로 알리기 시작했다. CXL의 대표적인 장점을 소개하자면 아래 3가지로 요약할 수 있다.

■ 획기적인 용량 확장

흡사 외장형 저장장치인 SSD (Solid State Drive)와 유사한 ‘CXL 메모리 익스팬더’는 실제로도 SSD를  꽂는 자리에 장착 시 D램 용량 확장이 가능한 원리다. 즉, 기존 서버 구조를 통째로 바꾸거나 교체하지 않고도 인터페이스 개선만으로 시스템 내 D램 용량을 늘릴 수 있다.

■ 효율적인 데이터 처리

또한, 효율적인 데이터 처리가 가능하다. 고대역폭을 획기적으로 확장하여 서로 다른 기종 간 메모리 공유가 가능해 효과적으로 자원을 활용할 수 있기 때문이다. 즉, 공용 메모리 공간을 공유함으로써 가속기의 메모리를 메인 메모리처럼 쓸 수 있고, 자체 메모리가 없는 장치는 메인 메모리를 끌어다 쓸 수 있다.

■ 시스템 연산 속도 활성화

뿐만 아니라 데이터 처리량의 증가로 심화된 지연 현상을 최소화할 수 있다. 가속기와 CPU 가 함께 활용되어 시스템 연산 속도를 활성화함으로써 데이터 처리 속도가 훨씬 매끄럽고 빠르다.

하지만 CXL 인터페이스는 아직 생소한 개념으로 초기 단계이지만 다가오는 4차 산업을 가속할 주역으로 평가받고 있다.

빠르게 다가오는 AI시대를 위해 삼성전자는 CXL메모리 하드웨어뿐만 아니라 소프트웨어 솔루션인 ‘SMDK(Scalable Memory Development Kit)’까지 차례로 선보이며 CXL 생태계 확대를 돕고, 진화하는 데이터 처리 환경에 적합한 차세대 메모리를 통해 시장을 선도해 나갈 예정이다.