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[IT뉴스]데이터 고속통로 ‘CXL’, AI반도체 업계가 주목하는 이유

온카뱅크관리자

2026-09-08 16:27:25

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 시사위크=박설민 기자  인공지능(AI)이 '피지컬 AI'와 '인공일반지능(AGI)' 등 고차원 모델로 빠르게 발전하면서 더 강력한 컴퓨팅 자원 기술에 대한 수요도 급증하고 있다. 특히 반도체 산업계에선 최근 '컴퓨트 익스프레스 링크(Compute Express Link, CXL)' 기술에 시선을 주목하고 있다. 국내서도 주요 기업, 연구기관에서 CXL 관련 기술 연구에 속도를 내고 있다. 
 ◇ 데이터 고속통로 'CXL', 차세대 AI반도체 핵심 기술 급부상
 CXL은 컴퓨터 시스템 내버에서 각 부품들 간 데이터 전송이 빠르게 이뤄지도록 하는 '초고속 공용통로' 기술이다. 컴퓨터 내부에는 그래픽처리장치(GPU)와 중앙처리장치(CPU), 메모리 반도체 등 수많은 부품들이 서로 연결돼 있다. 이때 각각의 부품이 따로 움직이게 되면 데이터 전송에 시간이 오래 걸리는데, 이 문제를 해결하는 기술이 CXL이다.
 CXL의 핵심은 크게 세 가지다. 'CXL.io'는 CPU가 GPU나 메모리 같은 주변 장치를 인식하고 제어할 수 있도록 하는 통로다. 'CXL.cache'는 CPU와 GPU가 같은 데이터를 사용할 때 어느 쪽의 데이터가 최신인지 자동으로 맞춰주는 '캐시 일관성'을 유지한다. 'CXL.mem'은 CPU가 CXL로 연결된 외부 메모리에 자신의 메모리처럼 직접 접근할 수 있도록 한다.
 2019년 미국 인텔(Intel)에서 처음 CXL기술을 선보였다. 이후 생성형 AI의 등장과 함께 최근 반도체·차세대 컴퓨팅 산업의 새로운 발전 방향으로 주목받고 있다. 실제로 CXL이 적용된 D램 반도체는 서버 1개당 데이터 용량을 기존 일반 D램 대비 최대 10배 이상 늘릴 수 있다는 게 전문가들의 설명이다.
 관련 시장 규모도 매해 급격한 성장세를 보이고 있다. 글로벌 시장조사업체 '포춘비즈니스인사이트'에 따르면 CXL 기반 메모리 확장 시장 규모는 13억5,000만달러(약 1조8,150억원)에 이른다. 오는 2034년에는 연평균 성장률 32.6%를 보이며 129억4,000만달러(약 17조 3,978억원)에 이를 전망이다.
 시장조사업체 '마켓앤마켓'은 "CXL은 다양한 형태의 메모리 장치와 CPU, GPU의 빠른 연결, 메모리 일관성을 지원한다"며 "CXL 기술을 도입하면 소프트웨어 스택의 복잡성을 줄이고 성능을 향상시켜 전체 시스템 비용 절감 효과를 얻을 수 있다"고 설명했다.
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 이어 "AI 등장 이후, 기하급수적인 데이터 증가로 인해 반도체 업계는 스토리지 및 메모리 장치, 프로세서 전반에 걸쳐 혁신 기술 도입을 서두르고 있다"며 "미국은 인텔, 시놉시스, 델 테크놀로지스, 램리서치 등 기업이, 한국은 삼성전자가 시장경쟁력 확보를 위해 차세대 제품에 CXL 기술을 적극 적용하고 있다"고 분석했다.
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 <img alt="파네시아와 메타가 구상한 단일 칩형 데이터센터 개념도. 칩 내부의 자원 배치 원리(chip floorplan)를 데이터센터 규모(rack floorplan)로 옮겼다. 세부적으로는 CXL로 칩형 동작의 기반을 마련하고 지연 편차를 줄이는 전용 하드웨어를 더했다. 그 다음 칩의 설계 원리대로 자원을 배치하는 3단계로 구성했다. / 사진=파네시아" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202609/08/552791-TBIsO8N/20260908162554825rbzp.png" data-org-width="800" dmcf-mid="ZxuYMbYCTP" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202609/08/552791-TBIsO8N/20260908162554825rbzp.png" width="658">
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 파네시아와 메타가 구상한 단일 칩형 데이터센터 개념도. 칩 내부의 자원 배치 원리(chip floorplan)를 데이터센터 규모(rack floorplan)로 옮겼다. 세부적으로는 CXL로 칩형 동작의 기반을 마련하고 지연 편차를 줄이는 전용 하드웨어를 더했다. 그 다음 칩의 설계 원리대로 자원을 배치하는 3단계로 구성했다. / 사진=파네시아
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 ◇ 삼성전자 등 주요 기업 기술 개발 속도… 스타트업 '파네시아' 기술력도 주목
 현재 국내 CXL 기술 산업을 선도하는 곳은 삼성전자다. 2021년 업계 최초로 CXL 기반 D램 제품을 개발했다. 또한 올해 8월에는 차세대 메모리 반도체 'CMM-D MD310'를 공개했다. CXL 3.2와 PCIe 6.0을 지원하는 이 메모리는 56GB 용량과 최대 72GB/s의 대역폭을 가진다. 여러 서버가 메모리 자원을 공유하는 '메모리 풀링' 기능을 강화한 것이 특징이다.
 삼성전자 뿐만 아니라 국내 연구기관과 스타트업의 성과도 눈에 띈다. 그중 주목할만 한 곳은 '파네시아(Panmnesia)'다. 지난 2022년 설립된 반도체 팹리스 스타트업인 파네시아는 정명수 한국과학기술원(KAIST) 전기및전자공학부 교수가 대표직을 맡고 있다. 2015년부터 CXL 분야를 연구한 정명수 대표가 석·박사 인력들과 함께 설립한 회사다.
 최근 파네시아는 '메타(Meta)'와 협업을 통해 데이터센터 전체를 하나의 칩처럼 동작시키는 차세대 인공지능 데이터센터(AI DC) 구조를 제시하는 성과도 발표했다. 8일 국제학술지 '네이처(Nature)'가 발행하는 'NREE(Nature Reviews Electrical Engineering)'에 관련 성과가 게재됐다.
 이번 연구의 핵심은 CXL 기술을 활용, CPU와 AI가속기, 메모리 반도체를 하나의 연결 영역으로 묶은 다음, 이를 랙 내부를 넘어 데이터센터 전체로 확장한 것이다. 여기서 랙(rack)은  데이터센터에서 서버·스위치·저장장치 같은 장비를 층층이 꽂아두는 장치다. 기존 데이터센터에서는 랙과 랙사이를 이더넷, 인피니밴드 등 네트워크로 연결한다. 때문에 데이터 전송 간 지연시간이 발생하는 문제가 있었다.
 이 같은 문제를 해결하기 위해 파네시아와 메타는 CXL 기반 구조를 제시했다. 즉, 기존 반도체 부품 간 고속통로를 CXL 기술로 만들었다면, 이번엔 데이터센터 랙과 랙을 연결하는 거대한 데이터 고속통로를 만든 것이다. 이를 통해 지연 구간을 줄이고 데이터센터 전체가 하나의 거대한 컴퓨팅 시스템처럼 예측 가능하게 동작하도록 하는데 성공했다.
 파네시아에 따르면 이번 기술을 사용할 경우, CPU 1개가 관리할 수 있는 가속기 수는 기존 2개에서 16개로 8배 늘어난다. 하나의 연결 도메인에 포함할 수 있는 가속기 역시 최대 960개로 약 13배 확대된다. 기존에 랙 외부 네트워크를 거쳐야 했던 접근 지연시간도 마이크로초(㎲)급에서 수백 나노초(ns)급으로 최대 10분의 1 수준까지 줄일 수 있다.
 현재 파네시아는 이번에 구현한 CXL 기술에 필요한 핵심 부품을 이미 실리콘으로 구현하고 실증 검증까지 마친 상태다. 관련 부품들은 조만간 상용 공급이 이뤄질 것으로 기대된다.
 정명수 파네시아 대표는 "AI가 거대해질수록 개별 가속기의 성능만큼 수많은 가속기와 메모리를 얼마나 빠르고 효율적으로 연결하느냐가 중요하다"며 "이번 연구는 CXL을 기반으로 데이터센터 전체를 하나의 컴퓨팅 시스템처럼 동작시키는 차세대 AI 인프라의 방향을 제시했다는 데 의미가 있다"고 말했다.
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