삼성전자는 18일 평택사업장에서 미국 AI 반도체 기업 AMD와 차세대 AI 메모리, 컴퓨팅 기술 분야 협력을 확대하는 업무협약(MOU)을 체결했다.

협약식에는 전영현 삼성전자 DS부문장, 리사 수 AMD CEO를 비롯한 양사 경영진들이 참석했다.

전영현 DS부문장은 “삼성과 AMD는 AI 컴퓨팅 발전이라는 공통된 목표를 공유하고 있으며, 이번 협약으로 양사 협력 범위가 확대될 것”이라며, “▲업계를 선도하는 HBM4 ▲차세대 메모리 아키텍처 ▲최첨단 파운드리·패키징 기술까지 삼성은 AMD의 AI 로드맵을 지원할 수 있는 독보적인 턴키 역량을 보유하고 있다”고 강조했다.

리사 수 AMD CEO는 “차세대 AI 인프라 구현을 위해서는 업계 전반의 긴밀한 협력이 필수적”이라며 “삼성의 첨단 메모리 기술 리더십과 AMD의 ▲Instinct GPU ▲EPYC CPU ▲랙 스케일 플랫폼을 결합하게 돼 매우 기쁘다”고 말했다.

삼성전자는 AMD AI 가속기에 탑재되는 HBM4 우선 공급업체로 지정됐다. 이에 따라 삼성전자는 AMD의 차세대 AI 가속기 ‘Instinct MI455X’ GPU에 업계 최고 성능 HBM4를 본격 탑재할 계획이다.

삼성전자 HBM4의 업계 최고 수준 성능, 신뢰성, 전력 효율성을 기반으로 AMD의 차세대 AI 가속기 ‘Instinct MI455X’ GPU는 AI 모델의 학습과 추론을 수행하는 고성능 시스템에 최적의 솔루션이 될 것으로 기대된다.

* Instinct MI455X GPU : 데이터센터용 인공지능 연산 가속기

삼성전자는 업계 최초로 1c D램, 4nm 베이스다이 기술 기반 최고 성능 HBM4를 지난 2월부터 양산 출하한 데 이어, AMD에 HBM4를 공급하며 HBM 시장 주도권을 강화할 방침이다.

* 삼성전자 HBM4 : 데이터 처리속도 최대 13Gbps(업계 표준 8Gbps) 최대 대역폭 3.3TB/s

삼성전자와 AMD는 AI 데이터센터 랙 단위 플랫폼 Helios와 6세대 EPYC 서버 CPU의 성능을 극대화하기 위해 고성능 DDR5 메모리 솔루션 분야에서도 협력한다.

* Helios : 랙 단위로 AI 서버를 통합한 데이터센터 플랫폼
* EPYC CPU : 차세대 데이터센터 서버용 CPU

삼성전자는 AMD의 차세대 제품을 위탁 생산하는 파운드리 협력에 대해서도 논의해 나가기로 했다.

삼성전자는 ▲메모리 ▲파운드리 ▲패키징을 아우르는 턴키 솔루션의 강점을 활용해 글로벌 빅테크 기업과의 협력을 지속적으로 확대해 나갈 계획이다.

삼성전자와 AMD는 약 20년간 그래픽, 모바일, 컴퓨팅 기술 분야에서 협력을 이어왔다. 특히 삼성전자는 AMD의 최신 AI 가속기 MI350X, MI355에 탑재된 HBM3E의 핵심 공급사 역할을 해왔다.

양사는 이번 MOU 체결을 통해 AI·데이터센터용 차세대 메모리 분야에서 더욱 긴밀하게 협력하며, 고객들에게 최적의 AI 인프라를 제공하기 위해 노력할 예정이다.

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최근 빅데이터 기반의 서비스가 확장되면서 메모리 성능에 대한 요구가 끝없이 늘어나고 있다. ‘반도Chat’ 시리즈 다섯 번째 이야기의 주제는 기존 메모리의 한계를 극복하고, 미래 메모리 기술 개발에 핵심이 될 새로운 인터페이스, ‘CXL’이다.

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MAP 1. 빅데이터 시대 속 데이터 처리의 새로운 길

인공 지능, 머신 러닝 등의 기술 발전으로 처리해야 할 데이터양이 폭증하면서, 고성능 CPU는 빠른 데이터 처리를 위해 단일 칩에 점점 더 많은 코어(Core)를 통합하고 있다. 특히 AI 서비스를 위한 고성능 CPU에는 100개가 넘는 코어가 존재한다. 코어 수가 증가할수록 각 코어를 담당할 충분한 메모리가 필요한데, 현재 위와 같은 상황으로 인해 고속 인터페이스를 사용하고 용량 확장이 용이한 메모리 제품에 대한 수요가 급증하고 있다.

그러나 기존에 사용되어 온 DDR 인터페이스 기반의 D램은 한정된 범위 내에서만 용량을 확장할 수 있어 AI 서비스에 필요한 성능을 충족시키지 못했다.

이로 인해 기존 메모리 성능과 고성능 CPU 간에 격차가 생기면서 병목 현상이 발생하게 되었고, 이 한계를 넘어서기 위해서는 완전히 새로운 인터페이스가 필요했다. 그렇게 삼성전자 반도체는 ‘CXL’이라는 차세대 인터페이스를 메모리 설계에 도입하기 시작했다.

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MAP 2. CXL이란 무엇인가?

빠르게 연결해서 연산한다’는 의미를 지닌 CXL(Compute Express Link)은 CPU, GPU, 스토리지 등의 다양한 장치를 효율적으로 묶어, 보다 빠른 연산 처리를 가능하게 하는 차세대 인터페이스다.

기존에는 각 장치마다 별도의 인터페이스가 존재해 서로 다른 인터페이스 간의 효율적인 연결이 어려웠으며, 각 장치 간 통신 시 다수의 인터페이스를 통과하는 과정에서 지연 현상이 발생했다.

반면 CXL은 다수의 장치를 하나의 인터페이스로 통합해 여러 장치가 한 번에 연결되게 함으로써 데이터 처리 속도를 높이고, 시스템 용량과 대역폭을 확장할 수 있는 기반을 제공한다. 이러한 획기적인 기술은 무수히 많은 양의 데이터가 막힘없이 효율적으로 오갈 수 있는 고속도로가 되어주고 있다.

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MAP 3. CXL 기반 D램의 탄생

2021년, 삼성전자 반도체는 업계 최초로 CXL 기반 D램인 CMM-D를 개발했다. CMM-D에는 여러 가지 특성이 있는데, 가장 괄목할 특징 중 하나는 유연한 확장성이다. 기존의 데이터센터나 서버에서 외장형 저장 장치인 SSD(Solid State Drive)를 꽂던 자리에 그대로 꽂아 사용 가능하며, 이때 시스템 내 D램 용량을 TB급까지 확장할 수 있다. 서버를 교체하거나 서버 구조를 변경하지 않고도 용량을 손쉽게 확장할 수 있는 것이다.

또한, CMM-D는 다양한 대역폭에 대응할 수 있어 고속 데이터 처리가 가능하다. 이는 CXL이 PCIe(Peripheral Component Interconnect Express)를 기반으로 하는 인터페이스이기 때문이다. PCIe는 주로 컴퓨터의 다양한 하드웨어와 디바이스 간에 데이터를 전송하기 위한 연결 표준으로, 여러 개의 데이터 비트를 한 번에 전송하는 병렬 통신(Parallel Communication) 대신 한 번에 하나의 비트씩 데이터를 순차적으로 전송하는 직렬 통신(Serial Communication)을 사용한다.

한 번에 하나의 데이터 비트만 전송하지만, 높은 주파수의 신호를 사용하기 때문에 빠른 전송 속도를 자랑하며, 다양한 대역폭에도 효율적으로 대응한다. 또한 적은 수의 선으로 데이터를 전송하므로 신호 간 간섭이 적어 비교적 데이터 처리 과정이 매끄러우며 이로써 지연 현상도 최소화할 수 있다. 새로운 장치를 추가할 때 하나의 선만 연결하면 되기에 상대적으로 시스템을 확장하거나 변경하기에도 용이하다. CMM-D는 이러한 특성을 통해 메모리 관리의 유연성을 제공한다.

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MAP 4. 유연성을 한층 더 높인 차세대 메모리 CMM-D

삼성전자 반도체는 CXL 기반 메모리 기술 개발의 첫 결과물인 CXL 1.1에 이어 2023년 5월에는 CXL 2.0을 지원하는 CMM-D를 선보였다. CXL 2.0은 이전 버전인 CXL 1.1에서 메모리 관리의 유연성을 획기적으로 향상한 것으로, 필요에 따라 메모리를 효과적으로 공유하고 확장할 수 있는 기능을 제공한다. 더불어 강력한 보안 기능까지 갖춘 D램으로, 이를 데이터센터에 적용하면 보다 효율적인 메모리 사용이 가능해져 결과적으로 서버 운영비 절감에도 기여할 수 있다.

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MAP 5. 메모리 용량 확장에 숨은 기술

CXL 2.0만의 특성 구현에는 여러 기술이 기반이 되었는데, 특히 두 가지 기술이 용량 확장의 직접적인 토대가 되었다. 바로 메모리 풀링과 스위칭이다. CXL 2.0은 특히 메모리 풀링 기능을 세계 최초로 지원한다.

‘메모리 풀링(Pooling)’은 서버 플랫폼에서 여러 개의 CXL 메모리를 묶어 풀(Pool)을 만들고, 여러 호스트가 풀(Pool)을 공유하며 필요에 따라 메모리를 효과적으로 할당하고 해제하는 기술이다. 이를 통해 프로그램이나 작업에 필요한 메모리양에 따라 리소스를 효율적으로 관리할 수 있다.

예를 들면, 5명의 인원이 각각 1L의 물을 갖는 대신, 5명의 인원이 5L의 물을 공유함으로써 누군가 1L 이상의 물이 필요하더라도 옆 사람에게 별도로 요청하지 않고 바로 물을 사용할 수 있게 되는 것이다. 이로써 CXL 메모리의 전 용량을 유휴 영역 없이 사용할 수 있게 한다. 더불어 CXL 2.0은 스위칭 기능을 통해 프로세서, 가속기, 스토리지 등의 다양한 디바이스 간에 데이터를 효율적으로 전송하고 공유함으로써 메모리 리소스를 확장할 수 있다.

또한, CXL 2.0은 메모리 풀링과 스위칭 기능 외에도, 전원이 켜진 상태에서 장치를 연결하거나 분리할 수 있는 핫플러그 기능을 지원한다. 해당 기술 적용으로, 시스템을 재부팅 하지 않아도 디바이스를 추가하거나 교체할 수 있게 함으로써 편리성을 더했다.

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MAP 6. CXL과 함께 만들어 갈 메모리의 미래

삼성전자 반도체는 CMM-D, CMM-DC, CMM-H, CMM-HC 등 CXL 인터페이스를 기반으로 한 다양한 메모리 제품군을 연이어 공개하며 CXL 기반 메모리 제품의 범용성을 높여가고 있다. 여기에서 한 걸음 더 나아가 고성능 컴퓨팅 플랫폼용 신규 인터페이스인 CXL을 적극 활용해, 메모리 대역폭과 용량을 원하는 만큼 확장하는 미래를 꿈꾸고 있다.

이러한 꿈을 실현하기 위해 CXL 기반 메모리 기술의 생태계 구축에도 앞장서 왔다. CXL 기반 메모리 개발 초기 단계부터 글로벌 주요 데이터센터, 서버, 칩셋(Chipset) 업체들과의 개발 협력을 진행해 왔으며, CXL 소프트웨어 도구인 SMDK(Scalable Memory Development Kit)를 오픈 소스로 공개했다. 이로써 메모리 업계뿐 아니라 대학교, 연구기관 등을 대상으로 차세대 메모리 기술 연구·개발에 대한 관심도를 높임으로써 차세대 메모리 기술의 탄생을 가속화하고 있다.

빅데이터 시대에서, 메모리의 한계점을 없앨 새로운 인터페이스 ‘CXL’에 대해 보다 자세하게 알고 싶다면 반썰어 ‘CXL’편을 참고하길 바란다.

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*델 테크놀로지스 포럼 2022(Dell Technologies Forum): 매년 델 테크놀로지스에서 주최하며, IT 솔루션과 최신 기술 동향을 소개하는 기술 포럼이다.

이번 행사는 팬데믹 이후 3년 만에 대면으로 개최되어 삼성전자, 인텔, 마이크로소프트 등 세계 시장을 선도하는 60여 개의 기업이 참가해 클라우드, 구독형 서비스, 하이브리드 업무 환경, 데이터센터와 엣지 등 다양한 주제를 담은 25개의 세션으로 전시 부스를 운영했습니다.

친환경 혁신 기술로 이루어 온 삼성전자 반도체의 성취와 비전

이날 기조연설을 위해 무대에 오른 이는 삼성전자 DS지속가능경영사무국 서현정 상무였는데요, ‘기술을 지속가능하게 하는 기술’이라는 주제로 델 테크놀로지스 김성준 부사장과 함께 대담 형식으로 발표를 진행했습니다. 삼성전자가 주요 IT 기업들의 공급망 파트너로서, 혁신적인 친환경 기술을 통해 반도체 제품의 개발부터 폐기까지 전 과정에서 자연에 미치는 영향을 최소화하고, 지속 가능한 미래 가치를 창출하기 위해 기울여 온 노력과 그 성과에 대한 내용이 주를 이뤘습니다.

‘고성능, 고효율, 고용량’, 데이터 폭증 시대에 최적화된 차세대 메모리 솔루션

뒤이어 브레이크아웃 세션에서는 메모리사업부 상품기획팀 김경륜 상무가 ‘삼성 메모리 솔루션과 함께 미래로 한 걸음 나아가자’라는 주제로 발표를 진행했습니다. 데이터 폭증 시대의 현황과 문제점을 짚고, 그에 따른 솔루션을 제시해 눈길을 끌었습니다.

김경륜 상무는 앞으로 도래할 전례 없는 초연결(hyper Connectivity) 사회의 모습을 제시했습니다. 인공지능, 메타버스, 사물인터넷, 자율주행, 5G·6G 통신 서비스 등의 기술이 발전하면서, 2030년에는 760억 개의 기기들이 상호 연결될 것으로 전망했는데요. 그에 따라 폭발적인 데이터 증가가 필연적으로 수반되어 비용과 환경 측면에서도 많은 이슈가 발생할 것으로 예상했습니다. 막대한 데이터 처리를 위한 데이터 센터 증설 및 용지 확보, 급격한 전력 소모, 다량의 이산화탄소(CO2) 발생에 따른 지구 온난화 가속화 등의 문제점이 뒤따라오기 때문입니다. 김경륜 상무는 이를 해결하기 위한 방안으로 삼성전자 반도체의 혁신 기술이 집약된 다양한 고성능·고효율·고용량·고지능 메모리 솔루션을 소개했습니다.

이번 포럼에서 플래티넘 스폰서로 참가한 삼성전자 반도체는 다수의 차세대 메모리 제품을 전시해 주목을 받았습니다. 부스에서 선보인 메모리 제품들은 데이터센터, 인공지능 및 머신러닝, 자율주행 등 응용 분야의 확장에 따라 성능, 용량, 저전력 특성 등 다양한 측면에서 개별화된 요구를 충족할 수 있는 솔루션들로 구성됐습니다.

그 중에서도 특히 주목할 제품은 ‘DDR5 D램’, ‘PM1743 SSD’, ‘2세대 스마트SSD’였는데요. ‘DDR5 D램’은 차세대 D램 규격으로 이전 버전인 DDR4 대비 워크로드 기반 성능이 98% 이상 향상됐습니다. 차세대 PCIe 5.0 규격 기반의 ‘PM1743 SSD’는 엔터프라이즈 서버에 채용되는 고성능 SSD로, 이전 PCIe 4.0 대비 대역폭이 2배 커지고, 전력 효율은 약 40% 개선되었습니다. ‘2세대 스마트SSD’는 CPU 연산 동작을 스토리지 레벨로 오프로드(offload)하여 SSD 내 데이터 처리 시간을 기존보다 50% 수준으로 단축하고, 에너지 소모를 70%가량 낮췄습니다. 삼성전자 반도체는 현장에서 실시간으로 DDR5 모듈과 PCIe 5.0 SSD를 장착한 서버와 DDR4 모듈과 PCIe 4.0 SSD를 장착한 서버의 성능을 직접 비교할 수 있도록 시연해 관람객들의 발길을 사로잡았습니다.

한편, 삼성전자 반도체는 글로벌 반도체 업체 최초로 영국 카본 트러스트사로부터 수여 받은 ‘제품 탄소 발자국 인증’과 ‘탄소 저감 인증’ 관련 내용도 함께 소개했는데요. 이는 삼성전자 반도체의 대표적인 환경친화적 경영 활동의 사례로, 우리 사회의 지속 가능한 미래를 위한 노력을 엿볼 수 있었습니다.

*카본 트러스트(The Carbon Trust): 2001년 영국 정부가 설립한 비영리 기관으로, 탄소 배출 절감을 위한 신기술, 혁신 등에 대한 지원과 정보 공유, 인증을 담당
*제품 탄소 발자국 인증: 제품의 생산부터 폐기까지 발생하는 탄소를 탄소 발자국 산정 표준에 맞추어 산정한 제품에 부여하는 인증

그동안 이루어 온 친환경 혁신 기술에 대한 성과를 소개하고, 다가올 미래에 대비한 차세대 메모리 솔루션을 제시하며 관람객들과 다채로운 소통을 진행한 삼성전자 반도체. 앞으로도 지속가능한 미래를 위해 노력을 거듭하는 삼성전자 반도체에 더욱 많은 관심 부탁드립니다.

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■ 삼성전자, SAP와 글로벌 인메모리 솔루션 시장의 혁신 선도

삼성전자와 SAP는 29일 경기도 화성시 삼성전자 부품연구동(DSR)에서 삼성전자 메모리사업부 전영현 사장과 SAP 아시아 태평양 지역 어데어 폭스 마틴(Adaire Fox-Martin) 회장 등이 참석한 가운데 ‘공동 리서치센터’ 개소식을 가졌습니다.

메모리 시장 1위인 삼성전자와 기업용 소프트웨어 분야의 선도 기업인 SAP가 2015년 인메모리 플랫폼 ‘SAP HANA’의 공동 기술 개발에 합의하면서 삼성전자 메모리사업부와 SAP HANA 개발 조직인 SAP Labs Korea 간의 협업을 통해 리서치센터 설립이 추진되었는데요.

이를 위해 지난 6월 양사는 차세대 초고속·고용량 D램 모듈과 인메모리 기술 개발을 위한 ‘차세데 인메모리 플랫폼 개발 업무협약(MOU)을 체결하는 등 ‘공동 리서치센터’운영 준비에 박차를 가해 왔습니다.

삼성전자 부품연구동(DSR)에 설립된 ‘공동 리서치센터’는 소형 데이터센터를 운영하는 전용 서버룸과 양사 연구개발 임직원이 근무하는 사무실로 구성되었습니다.

특히 양사는 20나노 D램 기반 128GB 3DS(3 Dimensional Stacking, 3차원 수직 적층) 모듈을 탑재해 단일 서버로 최대 24TB급의 인메모리 플랫폼 ‘SAP HANA’를 구현한 데 이어, 향후 10나노급 D램 기반 256GB 3DS 모듈을 탑재해 차세대 시스템의 성능을 더욱 향상시킬 계획입니다.

또한 시스템 운영 소비전력도 최소화해 고객들의 IT 투자 효율을 높인 솔루션을 개발할 계획입니다.

삼성전자 메모리사업부 전영현 사장은 “10나노급 D램 양산으로 SAP의 차세대 인메모리 시스템에 최적의 솔루션을 적기에 제공할 수 있게 되었다”며, “향후 기술 리더십을 더욱 강화해 ‘초고용량 메모리 시대’를 지속 주도해 나갈 것”이라고 강조했습니다.

SAP 아시아 태평양 지역 어데어 폭스 마틴(Adaire Fox-Martin) 회장은 “SAP는 삼성전자와 함께 SAP HANA 플랫폼을 이용하는 고객사를 위한 차세대 인메모리 솔루션을 개발할 계획”이라며, “이번 협력을 통해 삼성전자와 보다 포괄적인 파트너십을 맺게 됐다. 이는 혁신을 달성하고 디지털 경제에서 고객의 성공적인 비즈니스를 지원하기 위한 노력의 일환”이라고 이번 협업의 의의를 강조했습니다.

한편 양사는 차세대 메모리 공동 연구와 사업화 추진을 통해 글로벌 인메모리 솔루션 시장의 혁신을 선도한다는 전략입니다.

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