삼성전자가 업계 최초로 고용량 512GB CXL D램을 개발하고, 차세대 메모리 상용화를 앞당겼습니다.

* CXL(Compute Express Link) : 고성능 컴퓨팅 시스템에서 CPU와 함께 사용되는 가속기, 메모리, 저장장치 등을 보다 효율적으로 활용하기 위해 새롭게 제안된 인터페이스

삼성전자는 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 개발했습니다. 또한 ASIC(주문형 반도체) 기반의 컨트롤러를 탑재해 데이터 지연 시간을 기존 제품 대비 1/5로 줄였습니다.

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 있습니다.

최근 메타버스, 인공지능, 빅데이터 등 폭발적으로 증가하는 데이터 양에 비해 기존의 DDR 인터페이스는 시스템에 탑재할 수 있는 D램 용량에 한계가 있어, CXL D램과 같은 차세대 메모리 솔루션에 대한 요구가 지속되고 있습니다.

삼성전자가 이번에 고용량 CXL D램을 개발함에 따라 메인 D램과 더불어 서버 한 대당 메모리 용량을 수십 테라바이트 이상으로 확장할 수 있게 됐습니다.

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 계획입니다.

* SMDK: 차세대 이종 메모리 시스템 환경에서 기존에 탑재된 메인 메모리와 CXL 메모리가 최적으로 동작하도록 도와주는 소프트웨어 개발 도구로 API, 라이브러리 등으로 구성됨

삼성전자 메모리사업부 신사업기획팀 박철민 상무는 “CXL D램은 인공지능, 빅데이터 등의 서비스를 혁신적으로 향상시키고, 향후 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”라고 밝혔습니다.

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 구축에 기여하고 있다”라며, “혁신적인 CXL 제품들을 레노버 시스템에 적용을 확대하는 데 삼성전자와 협력해 나가겠다”라고 말했습니다.

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 말했습니다.

삼성전자는 CXL 컨소시엄 이사회에 참여해 글로벌 주요 데이터센터, 서버, 칩셋 업체들과 차세대 인터페이스 기술 개발을 위한 협력을 확대해 가고 있으며, 3분기부터 주요 고객과 파트너들에게 512GB CXL D램 샘플을 제공할 예정입니다.

삼성전자는 테라바이트급 이상의 차세대 메모리 인터페이스 제품을 지속 개발하며 대용량 메모리가 요구되는 컴퓨팅 시장에 맞춰 적기에 상용화할 계획입니다.

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이러한 상황과 맞물려, 다가오는 AI 시대에는 고속 인터페이스를 사용하고 용량 확장이 가능한 메모리 개발이 화두로 떠오르고 있습니다. 그 중, 메모리에 AI 프로세서 기능을 탑재한 PIM(Processing-in-Memory), Computing Storage 등과 함께 CXL(Compute Express Link) 기반 D램 모듈이 차세대 메모리 솔루션으로 주목받고 있습니다.

CXL, 메모리 용량 한계와 서버의 유연성을 ‘확장’하는 인터페이스

기존 메모리의 한계를 극복하는 차세대 메모리, CXL 메모리가 주목받는 이유는 바로 ‘확장성’ 때문입니다. CXL은 컴퓨팅 시스템에서 중앙처리장치(CPU)와 메모리, 그래픽 처리장치(GPU), 저장장치 등을 보다 효율적으로 활용하기 위한 새로운 인터페이스입니다. 기존에는 CPU를 중심으로 메모리와 저장 장치 등 각 장치에 별도 인터페이스가 존재했는데요. 각 장치 간 통신을 할 때 다수의 인터페이스를 통과하는 과정에서 지연 문제가 발생했습니다. 특히 AI, 머신러닝 등 데이터 처리량이 폭발적으로 증가하며 이러한 지연 문제는 더욱 심화됐습니다.

CXL은 PCIe 5.0에 적용되는 차세대 인터페이스의 일환으로 기존의 여러 인터페이스를 하나로 통합해 각 장치를 직접 연결하고 메모리를 공유하게 하는 핵심기술을 갖추고 있습니다. 이를 통해 기존에 제한적이었던 데이터 처리 길(pathway)을 빠르고, 효율적으로 확장했다는 점에서 차세대 메모리 솔루션을 위한 인터페이스로 주목받고 있습니다.

획기적인 용량부터 데이터 처리, 지연 현상 최소화까지… CXL 메모리의 가능성

삼성전자는 지난해 5월 CXL 기반의 소프트웨어 개발 솔루션인 ‘CXL 메모리 익스팬더(CXL Memory Expander)’를 업계 최초로 출시하며 CXL 메모리 솔루션을 본격적으로 알리기 시작했습니다.

CXL의 대표적인 장점 중 첫 번째는 바로 ‘획기적인 용량 확장’입니다. 외장형 저장 장치인 SSD(Solid State Drive)와 유사한 형태인 ‘CXL 메모리 익스팬더’는 실제로도 SSD를 꽂는 자리에 장착 시 D램 용량을 확장할 수 있습니다. 기존 서버 구조를 통째로 바꾸거나 교체하지 않고도 인터페이스 개선만으로 시스템 내 D램 용량을 늘릴 수 있는 셈이죠.

두 번째로 ‘효율적인 데이터 처리’도 가능합니다. 고대역폭을 획기적으로 확장, 서로 다른 기종의 메모리 공유가 가능해 효과적으로 자원을 활용할 수 있기 때문입니다. 즉, 공용 메모리 공간을 공유함으로써 가속기의 메모리를 메인 메모리처럼 쓸 수 있고, 자체 메모리가 없는 장치는 메인 메모리를 끌어다 쓸 수 있습니다.

뿐만 아니라 데이터 처리량의 증가로 심화된 ‘지연 현상 최소화’에도 기여합니다. 가속기와 CPU가 함께 활용돼 시스템 연산 속도를 활성화 시킴으로써, 데이터 처리 속도가 훨씬 매끄럽고 빨라지기 때문입니다.

빠르게 다가오는 AI 시대. 삼성전자는 CXL 메모리 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 예정입니다.

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삼성전자가 업계 최초로 개발한 CXL 메모리의 생태계 확대를 위해 오픈소스 기반 소프트웨어 솔루션을 공개했습니다.

CXL 메모리 접근성 높이는 오픈소스 소프트웨어 개발 도구 모음

CXL(Compute Express Link, CXL)은 AI, 머신러닝, 빅데이터 등 고성능 컴퓨팅 시스템에서 서로 다른 종류의 장치들을 보다 효율적으로 활용하기 위해 제안된 차세대 인터페이스로 CXL 기반 D램을 적용하면 시스템의 메모리 용량을 획기적으로 확장할 수 있습니다.

삼성전자는 지난 5월 CXL 기반의 D램을 선보인데 이어, CXL D램에 대한 시스템 개발자들의 기술 접근성을 높이기 위해 ‘스케일러블 메모리 개발 키트(Scalable Memory Development Kit, SMDK)’를 개발했습니다.

SMDK는 차세대 이종 메모리 시스템 환경에서 기존에 탑재된 메인 메모리와 CXL 메모리가 최적으로 동작하도록 도와주는 소프트웨어 개발 도구로 API, 라이브러리 등으로 구성됐습니다.

라이브러리는 개발자들이 프로그램을 개발할때 사용하는 함수들의 집합으로 API는 라이브러리에 접근하기 위한 통로와 같은 역할을 합니다. 즉 개발자들은 프로그램 개발에 필요한 기능을 다시 만들 필요없이, API를 통해 원하는 프로그램을 빠르고 쉽게 만들 수 있습니다.

차세대 메모리 플랫폼 도입 장벽 낮추고 오픈소스화를 통해 생태계 확장

또한 소프트웨어 개발자들은 오픈소스 기반의 SMDK를 통해 개발자들이 다양한 시스템 환경에 맞춰 기존 메모리와 CXL 메모리의 사용 우선순위, 사용량, 대역폭, 보안 기능 등을 조정할 수 있게 했습니다.

삼성전자 메모리사업부 상품기획팀 박철민 상무는 “차세대 메모리가 탑재된 고성능 컴퓨팅 시스템에서 소프트웨어의 중요성이 강조되고 있다”며, “삼성전자는 고객들이 적기에 신규 시스템을 개발하고 생태계가 빠르게 확장될 수 있도록 하드웨어와 소프트웨어를 아우르는 토탈 메모리 솔루션을 제공해 나갈 것”이라고 밝혔습니다.

삼성전자는 주요 고객들과 AI, 엣지 클라우드 등 다양한 응용환경에서 평가 검증을 통해 SMDK를 최적화하고, 내년 상반기에는 모든 개발자들이 이용할 수 있도록 공개할 계획입니다.

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