2028년 22조 시장으로 성장

서울 강남국 코엑스에서 지난해 열린 반도체 대전 행사의 SK하이닉스 부스에 전시된 CXL 메모리 모듈. /연합뉴스

고대역폭 메모리(HBM) 시장에서 치열한 기술 경쟁을 펼치고 있는 메모리 반도체 기업들이 ‘컴퓨트 익스프레스 링크(CXL)’ 분야로 인공지능(AI) 반도체 전선을 넓히고 있다. 빅테크의 AI 데이터 센터 수요가 폭발하면서, 데이터를 효과적으로 처리할 수 있는 차세대 메모리 기술이 중요해졌기 때문이다.

데이터 센터에 탑재되는 서버에는 중앙처리장치(CPU), 그래픽처리장치(GPU), D램 등 다양한 반도체가 들어간다. CXL은 이 반도체 간 데이터 처리를 효율화하는 첨단 기술이자 장치다. 반도체를 최대한 적게 쓰고도 최대 효과를 내게 하는 기술인 만큼, 서버 구축에 필요한 비용을 절약할 수 있다. 반도체 업계 관계자는 “용량 증대뿐 아니라 반도체 간 데이터 전송 속도까지 끌어올릴 수 있어 AI 시대에 HBM과 함께 가장 주목받는 기술이 됐다”고 했다.

그래픽=김현국

삼성전자와 SK하이닉스뿐 아니라 메모리 3사 중 막내 미국 마이크론까지 CXL 메모리 시장을 선점하기 위해 기술 개발과 제품 양산에 속도를 내고 있다. 시장조사 업체 욜에 따르면 글로벌 CXL 시장 규모는 2023년 1400만달러(약 196억원)에서 2028년에는 160억달러(약 22조3920억원)까지 급성장할 전망이다.

◇메모리 3사, CXL 선점 경쟁

삼성전자와 SK하이닉스는 지난달 29일 미국 캘리포니아에서 열린 ‘CXL 데브콘 2025′에 참가해 CXL 관련 최신 기술과 연구 성과를 소개했다. 이 행사는 올해 2회째로, 글로벌 반도체 기업들이 결성한 CXL 컨소시엄이 주최하는 개발자 행사다.

삼성전자는 행사에서 CXL 기술을 활용해 메모리를 묶어 쓰는 기술(풀링·pooling)을 강조했다. 여러 CXL 메모리를 묶어서 한데 연결한 다음에, 이를 각각의 사용자가 접속해 필요한 만큼 나눠 쓰는 것을 말한다. 삼성전자는 일찌감치 CXL 분야 가능성을 보고 투자와 기술 개발에 나섰다. 2021년 5월 업계 최초로 CXL 기반 D램 기술을 개발했다. 2023년에는 업계 최초로 CXL 2.0 기술을 지원하는 128GB D램을 개발했고, 지난해 말 고객 인증을 마쳤다. 삼성전자는 조만간 256GB 제품 인증도 마친다는 계획이다. 업계 관계자는 “삼성전자가 HBM 주도권을 뺏긴 실수를 반복하지 않기 위해 CXL에서는 시장을 주도해 나가려 하고 있다”고 했다.

그래픽=김현국

SK하이닉스는 HBM에서 차지한 우위를 바탕으로 CXL 시장에서도 경쟁하겠다는 전략이다. 특히 타사 대비 성능이 우수한 D램 기술력이 장점이다. SK하이닉스는 지난달 23일 CXL 2.0 기반 96GB DDR5 D램 제품 고객 인증을 완료했다. 회사 관계자는 “서버에 이 제품을 적용하면 기존 DDR5 모듈 대비 용량이 50% 늘어나고, 대역폭도 30% 확장된다”며 “데이터 센터 고객의 투입 비용을 획기적으로 절감할 수 있는 기술”이라고 했다. SK하이닉스는 96GB에 이어 128GB 제품도 인증 절차를 진행 중이다.

메모리 반도체 업계 3위 기업 마이크론도 지난해부터 CXL 2.0 기반 메모리 확장 모듈을 출시하며 삼성전자, SK하이닉스와 기술 격차 좁히기에 본격 돌입했다. 마이크론은 2023년 CXL 2.0 기반 최대 256GB 용량의 메모리 확장 모듈 CZ120을 출시한 바 있다. 마이크론은 이달 중으로 최신 버전인 CXL 3.0 메모리 호환성 검증에 나설 것으로 알려졌다.

◇‘추론형’ 중요해지면서 주목

CXL 기술이 본격적으로 주목받기 시작한 것은 AI 모델의 중심 기술이 ‘학습’에서 ‘추론’으로 넘어가는 것과 연관이 깊다. 이전까지 AI는 어떤 모델이 더 많은 데이터를 학습하느냐에 따라 성능이 결정됐다. AI 학습에 강점을 가진 것이 GPU와 HBM으로 구성된 엔비디아의 ‘AI 가속기’다.

하지만 최근엔 이미 학습한 데이터로 정보를 제공하는 차원을 넘어, 논리적 사고 과정을 통해 학습 데이터에 없는 새로운 답을 내놓는 ‘추론형 AI 모델’이 대세가 되고 있다. ‘추론형 AI 모델’은 데이터 학습보다, 이미 확보한 데이터를 빠르고 효율적으로 처리하는 게 중요하다. AI 업계가 CXL에 주목하는 이유다.

메모리 기업뿐 아니라 빅테크들도 CXL 확산을 반기고 있다. CXL을 활용하면 비싼 HBM이나 GPU 없이 CPU 기반 서버에 메모리만 대량으로 넣으면 서버를 운용할 수 있기 때문이다. CPU 설계사인 인텔과 AMD는 서버용 CPU에서 CXL을 지원할 수 있도록 시스템 통합에 속도를 내고 있다.

☞CXL

컴퓨트 익스프레스 링크(Compute Express Link)의 준말. 중앙 처리 장치(CPU), 그래픽 처리 장치(GPU) 등 여러 반도체를 연결해주는 장치다. 기존에는 반도체마다 데이터 전송에 사용되는 통신의 규격이 달라 시간이 지연되는 문제가 있었다. CXL 기술은 통신 규격을 표준화시켜 이 문제를 해결했다.

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