삼성전자, 2023 OCP APAC Tech Day에서 기술적 솔루션과 개방형 협업 확대로 Memory Wall 해법을 제시하다

삼성전자는 지난 7월 4일 서울에서 개최된 OCP (Open Computing Project) APAC Tech Day에 참가했다. 10여 개국 약 1,100명이 참가한 이번 행사에서 기조연설과 함께 차세대 메모리 솔루션을 대거 공개하며 현장의 뜨거운 관심을 끌었다. 올해는 OCP Korea 행사가 아시아 태평양 전역으로 확대되어 2023 OCP APAC Tech Day라는 행사 타이틀로 열린 첫해다. OCP (Open Computing Project®)는 2011년 데이터센터 관련 기술 혁신을 위해 시작되어, 지금까지 300개 이상의 기술을 발표하며, 전 세계 유수 IT 기업이 참여하는 세계 최대의 기술 혁신 단체로 성장했다. 오픈 소스를 통한 기술 공유와 혁신의 중요성을 인지한 삼성전자는 지난 2015년 OCP의 Community Member로 시작해 2022년부터는 최고 등급인 Platinum Member로 기술 기여를 통해 OCP 생태계 성장을 위한 핵심 역할을 수행해 왔다. 기술 선도 기업이 어느 시점에서 장벽을 마주해 파괴적 혁신에 어려움을 겪을 때, 이를 혁신가의 딜레마(Innovator’s Dilemma)라고 한다. 이번 기조연설에서 삼성전자는 Memory Wall 극복을 위한 기술 및 차세대 제품 솔루션을 소개하고, 메모리 생태계를 구성하는 여러 IT 기업과의 협업을 통해 기술적 진전을 이루고자 하는 개방형 혁신(Open Innovation)을 강조했다. 이번 아티클에서 삼성전자가 어떻게 메모리 기술 한계를 극복하고, 파괴적 혁신을 지속해 나갈지 살펴보기로 한다. 차세대 메모리 솔루션 4종 전시 삼성전자는 기존의 메모리 계층 구조의 한계를 극복하고, Data Centric Computing 성능을 향상시키는 데 크게 기여할 수 있는 PBSSD, Memory Semantic SSD, 2세대 SmartSSD, Memory Expander 등 4가지 주요 차세대 메모리 솔루션을 전시해 많은 주목을 받았다. □ ‘유연한 용량 가변성을 제공하는 초고용량 솔루션’ PBSSD PBSSD (Petabyte Scale SSD)는 사용처에 따라 용량을 가변할 수 있는 페타바이트급 초고용량 솔루션으로, 더 높은 신뢰성(Reliability)과 응용처에 따라 유연하게 용량을 가변할 수 있는 확장성(Scalability)를 제공하면서도, 메모리 시스템의 전력을 효율적으로 관리하여 데이터센터 랙(Rack)의 집적도를 높인 제품이다. □ ‘데이터 이동의 효율화’ Memory Semantic SSD Memory Semantic SSD는 CXL 인터페이스를 통해 데이터를 전송하고, 내부의 D램 캐시 메모리가 데이터의 읽기 및 쓰기를 효과적으로 처리하도록 하면서, 메모리와 스토리지 사이에서 데이터의 효율적 이동에 도움을 준다. □ ‘스토리지 내 연산 처리’ 2세대 SmartSSD 2세대 SmartSSD는 이전 제품 대비 연산 성능이 2배 이상 향상되었고, 스토리지 내에서 데이터 연산 처리가 가능한 프로세스를 내장해, CPU, GPU, RAM 간 데이터 이동을 최소화하여 시스템 성능과 에너지 효율을 높인다. □ ‘테라바이트 스케일로의 확장’ Memory Expander CXL 인터페이스 기반 Memory Expander는 서버 한 대당 메모리 용량을 테라바이트 스케일로 증가시킬 수 있으며, CXL 2.0 의 핵심 기능인 메모리 풀링 (Memory Pooling)을 지원한다. 메모리 풀링은 서버 플랫폼에서 여러 개의 CXL 메모리를 묶어 풀(Pool)을 만들고, 여러 호스트가 풀에서 메모리를 필요한 만큼 나누어 사용할 수 있는 기술로, CXL 메모리의 전 용량을 유휴 영역 없이 사용할 수 있게 해준다. 삼성전자 기조연설: Memory Wall 해결할 기술적 솔루션 공개 및 개방형 협업 확대 강조 삼성전자 반도체 사업부문 솔루션개발팀 박종규 팀장은 ‘개방형 협업 확대를 통한 새로운 도전 극복 (‘Overcoming New Challenges through the Expansion of Open Collaboration)을 주제로 기조연설을 진행했다. 현재 메모리 산업이 풀어야 할 과제는 Memory Wall이다. 인공지능(AI)과 빅데이터 등 기술 혁신이 사회 전반을 뒤흔드는 디지털 대전환 속에서 데이터양은 기하급수적으로 폭증해 왔으며 앞으로 이러한 증가 추세가 계속될 것임은 명확하다. 이 과정에서 대역폭(Bandwidth), 용량, 지연 시간(Latency), 전력 등 4가지 측면에서 메모리 성능이 CPU의 발전 속도를 따라잡지 못하는 Memory Wall 현상이 발생했다. Memory Wall은 머신러닝의 데이터 처리 속도와 처리량에 제한을 두어, 전체적인 시스템 성능 저하에 영향을 미친다.

□ 두 가지 기술적 술루션: 새로운 메모리 계층 구조 도입 및 Data Centric Computing 삼성전자는 Memory Wall에 대한 두 가지 기술적 솔루션으로 새로운 메모리 계층 구조 도입과 Data Centric Computing 기술 도입을 제시했다. 기존의 계층 구조는 작은 데이터를 빠르게 처리하는 데는 효과적이나, 빅데이터, 머신러닝 등 대규모 데이터를 처리하는 데는 병목구간 발생으로 인한 한계가 존재한다. 따라서 각 계층 간 성능 격차(Performance Gap)를 보완하는 PBSSD, Memory Expander 등의 Active Memory를 통해 시스템 성능을 극대화할 수 있는 새로운 계층 구조의 도입이 필요하다. Data Centric Computing은 새로운 형태의 컴퓨터 아키텍처로, 기존 방식과 달리 데이터가 저장된 곳에서 직접 연산을 수행해 시스템 성능을 크게 향상시킨다. 특히 대규모 데이터 처리가 필수적인 머신러닝과 같은 차세대 어플리케이션에서 발생하는 데이터의 이동 거리 및 시간 증가로 인한 시스템 성능의 저하 문제를 획기적으로 개선한다. □ Green Computing 실현을 위한 노력 Memory Wall로 인한 시스템 성능 저하 문제는 데이터 처리에 더 많은 에너지를 소모하게 하여, 이를 해결하는 것은 에너지 효율성과 지속 가능성을 추구하는 Green computing과 밀접하게 연결되어 있다. 또한, 기하급수적으로 증가하는 데이터 처리 과정에서 발생하는 대량의 온실가스 배출을 줄이기 위해서 글로벌 차원의 협력과 대응이 요구되는 현 상황에서, 삼성전자는 작년 9월 2050 탄소 중립 목표를 담은 ‘신환경경영전략’을 발표했다. 이를 위해 탄소, 물, 폐기물, 오염물질 분야에 걸쳐 환경 영향을 최소화할 수 있는 구체적 목표를 수립해 실천하고 있다. 특히, 삼성전자가 생산하는 모든 반도체 제품의 탄소 배출량 산출 및 모니터링을 위한 전과정평가 프로세스(Life Cycle Assessment, LCA)를 자체 구축해 적용하고 있으며, 더불어 IMEC의 SSTS 프로그램 가입을 통해 지속 가능한 반도체 생태계를 위해 협력하고 있다. _{* IMEC: Interuniversity Microelectronics Centre * SSTS: Sustainable Semiconductor Technologies and Systems} 마지막으로, 삼성전자는 개방형 혁신(Open Innovation)을 강조했다. 화성 캠퍼스 내 SMRC에 마련된 OCP Experience Center에서는 파트너사, OCP 회원사, 학계 등 다양한 IT 이해관계자들과 기술적 난제 해결을 위한 공동의 노력과 오픈소스 개발 등 다양한 협력이 이뤄질 예정이다. 이곳에서 삼성이 개발하고 양산하는 OCP 인증 제품을 경험할 수 있도록 하며, 차세대 메모리 솔루션과 페타바이트 규모의 스토리지를 활용한 솔루션 개발 및 검증 등을 통해 개방형 혁신의 허브가 되기를 희망한다고 밝혔다. _{*SMRC (Samsung Memory Research Center)} 기술적 솔루션과 개방형 협업 확대로 Memory Wall을 극복하고 메모리 분야에서 파괴적 혁신을 지속해 나갈 삼성전자의 미래가 기대된다.