[영상] 차세대 AI를 위한 새로운 데이터의 길, 삼성 CXL 기반 메모리로 확장된 가능성

AI의 시대. 더 이상 먼 미래가 아니다. 코로나 팬데믹으로 인해 디지털 트랜스포메이션이 가속화되며 AI의 수요와 발달 또한 가속화되었다. 이미 자동차, 금융, 헬스케어, 교육 등 주요 산업에 AI를 접목하여 자율주행차, 챗봇 등의 서비스를 선보이며, 이미지 처리 · 음성인식 · 자연어 처리 등 영역 확대가 빠르게 이뤄지고 있다. 1. ‘Next D램’ AI 시대를 이끌 차세대 메모리 솔루션 문제는 데이터 처리량이 급격히 늘어나면서 기존 컴퓨팅 성능 한계에 봉착했다는 점. 실제로 AI 데이터 처리량은 1년에 10배 가량 급증하는 추세이다¹. 하지만 기존 서버 시스템에서 CPU 당 꽂을 수 있는 D램 모듈은 오직 16개로 최대 8TB로 AI와 머신러닝과 같은 대규모 데이터를 처리하기엔 역부족이다. 따라서 다가오는 AI시대에는 고속의 인터페이스 채택과 용량 확장이 용이한 메모리 개발이 화두로 떠오르며, 그 중 CXL기반 D램 모듈이 차세대 메모리 솔루션으로 각광받고 있다.

2. CXL, 메모리 용량 한계와 서버의 유연성을 ‘확장’하는 인터페이스 그렇다면 CXL메모리는 왜 이 같은 한계를 극복하는 차세대 메모리로 각광받을까? 바로 ‘확장성’때문이다. CXL은 컴퓨팅 시스템에서 중앙처리장치(CPU)와 메모리, 그래픽처리장치(GPU), 저장장치 등을 보다 효율적으로 활용하기 위한 새로운 인터페이스이다. 기존에는 CPU를 중심으로 메모리와 저장장치 등 각 장치에 별도 인터페이스가 존재해 각 장치 간 통신을 할 때 다수의 인터페이스를 통과해야만해 그 과정에서 지연 문제 등이 발생했다. 특히 AI, 머신러닝 등 데이터 처리량이 폭발적으로 증가하며 이러한 지연 문제는 더욱 심화되었다. CXL은 PCIe 5.0에 적용되는 차세대 인터페이스의 일환으로 기존의 여러 인터페이스를 하나로 통합해 각 장치를 직접 연결하고 메모리를 공유하게 하는 것이 핵심으로, 기존에 제한적이었던 데이터 처리의 길(pathway)을 빠르고, 효율적으로 새로운 길로 확장했다는 점에서 차세대 메모리 솔루션을 위한 인터페이스로 주목받고 있다. 삼성전자는 이 같은 흐름에 맞춰 지난해 5월 ‘CXL메모리 익스팬더’를 업계 최초로 출시하며 CXL 메모리 솔루션을 본격적으로 알리기 시작했다.

■ 획기적인 용량 확장 흡사 외장형 저장장치인 SSD (Solid State Drive)와 유사한 ‘CXL 메모리 익스팬더’는 실제로도 비슷하게 D램을 꽂는 자리에 장착 시 D램 용량 확장이 가능한 원리다. 즉, 기존 서버 구조를 통째로 바꾸거나 교체하지 않고도 인터페이스 개선만으로 시스템 내 D램 용량을 늘릴 수 있는 유연한 메모리 구성이 가능하다. ■ 효율적인 데이터 처리 또한, 무엇보다 효율적인 데이터 처리가 가능하다. 고대역폭을 획기적으로 확장하여 서로 다른 기종 간 메모리 공유가 가능해 효과적으로 자원을 활용할 수 있기 때문이다. 즉, 공용 메모리 공간을 공유함으로써 가속기의 메모리를 메인 메모리처럼 쓸 수 있고, 자체 메모리가 없는 장치는 메인 메모리를 끌어다 쓸 수 있다. ■ 시스템 연산 속도 활성화 뿐만 아니라 데이터 처리량의 증가에 따라 심화된 지연 현상을 최소화할 수 있다. 가속기와 CPU 가 함께 활용되어 시스템 연산 속도를 활성화 시킴으로써 데이터 처리 속도가 훨씬 매끄럽고 빠르다.

3. Expanding Memory, Expanding Possibilities 하지만 CXL 인터페이스는 아직까지 생소한 개념이다. 2019년 3월 인텔이 처음 제안한 연결 기술로 아직 초기 단계이지만 CXL은 다가오는 4차 산업을 가속화할 주역으로 평가받고 있다. 빠르게 다가오는 AI시대를 위해 삼성전자는 CXL메모리 하드웨어 뿐만 아니라 소프트웨어 솔루션인 'SMDK(Scalable Memory Development Kit)'까지 차례로 선보이며 CXL 생태계 확대를 돕고, 진화하는 데이터 처리 환경에 적합한 차세대 메모리를 지속해서 선두해 나갈 예정이다. 영상에서 전하는 ‘Expanding Memory, Expanding Possibilities’라는 메시지처럼, 차세대 메모리 솔루션인 CXL를 통한 미래 기술들과 우리의 삶을 연결하는 수많은 가능성들이 기대된다.

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_{¹ Source: OpenAI(2019)}