CXL 전면 배치 나서는 삼성, 차세대 D램 개발 불붙었다

CXL 제품. ⓒ삼성전자

HBM(고대역폭메모리)을 놓고 SK하이닉스와의 경쟁에서 잠시 주춤했던 삼성전자가 전열을 가다듬는 모습이다. 새 반도체 개발에 적극적으로 나서면서다. 연구개발 중단으로 경쟁에서 밀렸던 HBM 사례를 되풀이하지 않겠다는 강한 의지로 읽힌다.

25일 업계에 따르면, 삼성전자는 최근 새로운 반도체 기술 개발에 열중하고 있다. CXL(컴퓨터 익스프레스 링크)인데, 말 그대로 빠르게 연결해 연산한다는 의미를 담은 기술이다. 삼성전자는 2028년을 기점으로 메모리 시장에서 CXL이 주류 반도체가 될 것으로 내다보고 있다.

CXL은 HBM과는 그 역할이 차이가 있다. HBM은 AI 가속기에 붙는 데 반해 CXL 기반의 D램 CMM-D는 서버 CPU(중앙처리장치)와 연결돼 메모리 공간을 확장하는 역할을 담당한다. 향후 메모리 용량이 부족하더라도 추가 서버를 증설할 필요가 없게 된다는 의미다.

AI(인공지능)은 학습과 추론 등을 위해 폭발적인 데이터 처리량을 요구한다. 다만 기존 서버에서 사용하던 D램은 한정된 범위 내에서만 용량을 확장할 수 있어 AI 기술이 발전할수록 대규모 용량의 데이터를 처리하는데 한계가 있다. 이를 타파하기 위한 대안으로 떠오르는 것이 CXL이다.

다만 관건은 표준화다. 삼성이 출시한 CXL 메모리 익스팬더 제품은 SSD(솔리드스테이트드라이브)처럼 메인보드의 PCIe 슬롯에 꽂아 서버의 D램 용량을 확장시킬 수 있다. 이러한 표준을 관장하는 곳이 CXL 컨소시엄이다.

삼성전자는 CXL 컨소시엄을 결성한 15개 이사회 회원사 중 하나다. 이사회에는 구글, 마이크로소프트, 인텔, 엔비디아 등의 빅테크들이 참여하고 있는데 메모리 업체 중에는 삼성이 유일하게 이사회 멤버로 선정됐다.

2021년 세계 최초로 CXL 기반 D램 기술을 개발하고 다음해 업계 최초로 고용량 512GB CXL D램을 선보인 삼성전자는 제품 라인업 확대에도 속도를 내고 있다.

지난 3월에는 글로벌 반도체 학회 '멤콘(MemCon) 2024'에서 CXL 기반 D램인 CMM-D, D램과 낸드를 함께 사용하는 CMM-H(Hybrid), 메모리 풀링 솔루션 CMM-B(Box) 등 다양한 CXL 기반 솔루션을 선보인 바 있다.

다만 일각에서는 CXL이 보편화될 경우 D램 수요가 줄어들 수 있다고 관측하고 있다. 메모리 업체들의 판매 감소 및 실적 하락이 이어질 것이란 우려다. 그럼에도 업계는 CXL 도입에 따라 향후 D램 요구량을 줄어들 위험성보다, AI 가속화에 따른 D램 수요가 높아질 것으로는 곳에 더 중심을 두고 있다.

삼성전자는 HBM에서 구겨진 자존심을 만회하겠다는 목표로 올해 2분기 CXL 2.0을 지원하는 256GB CMM-D 제품을 출시, 주요 고객사들과 검증을 진행중인 것으로 알려졌다.AI 발달로 시장이 더 큰 용량과 고속 처리 기능을 가진 메모리 솔루션 수요에 적기 대응한다는 방침이다.

또 앞서 언급했던 시장 개화 가능성이 확실치 않다는 이유로 연구개발 및 투자를 중단해 현재 경쟁사보다 밀린 HBM의 전철을 밟지 않겠다는 취지다. 아울러 향후 시장 주도권을 놓치지 않겠다는 의지로 풀이된다.

HBM 시장 주도권은 SK하이닉스가 잡고 있다. GPU 시장의 80% 이상을 장악한 엔비디아에 HBM3를 사실상 독점 공급해왔으며 지난 3월부터는 HBM3E 8단도 양산해 납품했다. 트렌드포스에 따르면 현재 HBM 시장 점유율은 SK하이닉스 53%, 삼성전자 35%, 마이크론 9%다.

현재 삼성전자는 엔비디아에 4세대 HBM인 HBM3 퀄테스트(품질 검증)를 통과한 것으로 알려졌다. 다만 5세대인 HBM3E는 여전히 검증 중인 것으로 전해졌다. 로이터는 "삼성전자의 HBM3가 엔비디아 프로세서에 처음으로 사용 허가를 받았다"고 3명의 익명 소식통을 인용해 24일 보도했다.

로이터 통신은 HBM3E의 경우 아직 엔비디아 기준을 충족하지 못했고 여전히 테스트가 진행중이라고 했다. 엔비디아와 삼성은 별도 입장을 밝히진 않고 있다. 아울러 SK하이닉스 역시 CXL 시장 개화에도 대비를 하는 모습이다. CXL 기반 96GB와 128GB 제품의 고객 인증을 마치고 올해 안에 상용화한다는 전략이다.