최근 반도체 업계에서는 고대역폭 메모리(HBM)에 이어 새로운 기술로 컴퓨트 익스프레스 링크(CXL)가 주목받고 있습니다.
삼성전자와 SK하이닉스는 이러한 기술 변화를 선도하며 미래 먹거리를 준비하고 있습니다.
CXL은 중앙처리장치(CPU)와 메모리 반도체를 연결하는 새로운 표준으로, 특히 대규모 데이터 센터와 고성능 컴퓨팅 시스템에서 그 중요성이 크게 대두되고 있습니다.
1. CXL의 개념과 기술적 특징
컴퓨트 익스프레스 링크(Compute Express Link, CXL)는 데이터 센터의 고성능 컴퓨터를 위해 설계된 고속의 개방형 표준 연결 기술입니다.
CXL은 CPU와 다양한 장치, 그리고 CPU와 메모리 간의 빠르고 효과적인 연결을 가능하게 합니다.
이 기술은 직렬 PCI 익스프레스(PCIe)의 물리적 및 전기적 인터페이스를 기반으로 하며, 데이터 전송을 위한 기존의 PCIe 프로토콜에 더하여, 새로운 방식의 캐시 일관성 프로토콜을 포함하고 있습니다.
이러한 기능을 통해 CXL은 기존 DIMM 메모리의 성능과 용량 한계를 넘어서, 더 높은 스토리지 용량을 제공하며, 데이터 센터의 요구에 맞춘 유연하고 강력한 메모리 설루션을 실현할 수 있게 합니다.
2. CXL의 주요 기능과 이점
CXL(컴퓨트 익스프레스 링크)은 시스템 내에서 메모리, 스토리지, 그리고 로직 반도체와 같은 다양한 장치들을 서로 연결하는 여러 인터페이스를 하나로 통합하는 기술입니다.
현재 반도체 업계에서는 인공지능(AI) 시대의 도래로 인해 처리해야 할 데이터의 양이 급격히 증가하고 있어서, CXL이 기존의 DRAM 메모리의 한계를 극복할 수 있는 중요한 기술로 주목받고 있습니다.
CXL은 마치 두뇌 역할을 하는 CPU와 메모리 반도체를 연결하는 도로를 기존의 2~3차선에서 8차선 이상의 대규모 도로로 확장하는 것과 같은 기술적 혁신을 제공합니다.
이러한 확장을 통해 CXL은 다양한 종류와 용량, 성능의 메모리를 자유롭게 탑재할 수 있게 하며, 시스템의 전반적인 성능과 데이터 처리 능력을 획기적으로 향상할 수 있습니다.
즉, CXL은 데이터 처리의 효율성을 높이고, 장치 간의 통합성을 강화하며, 데이터 센터의 요구 사항에 유연하게 대응할 수 있는 설루션을 제공합니다.
3. CXL의 도입으로 인한 변화
CXL의 도입은 기존 서버에서 사용하던 DRAM 메모리의 용량 확장 한계와 장치 간의 지연 문제를 해결할 수 있게 해 줍니다.
기존의 DRAM은 메모리 용량을 늘리는 데에 제한이 있었고, 장치들 사이에서 데이터 전송 시 지연이 발생하기 쉬웠습니다.
하지만 CXL은 이러한 문제를 해결하면서, 장치 간의 데이터 전송 병목 현상을 줄이고, 훨씬 더 유연하고 효과적인 시스템 확장을 가능하게 합니다.
CXL 기반의 제품은 확장성이 뛰어나고, 장치 간의 병목 현상을 최소화함으로써 데이터 센터와 고성능 컴퓨팅 시스템에서 매우 효율적인 성능을 제공합니다.
결과적으로, CXL을 통해 대규모 데이터 센터와 복잡한 컴퓨팅 작업을 수행하는 시스템에서 데이터 처리 속도를 크게 향상하고, 시스템의 전반적인 성능을 개선할 수 있습니다.
이러한 특성 덕분에 CXL은 차세대 메모리 설루션으로 많은 주목을 받고 있습니다.
4. CXL의 시장 전망
CXL 시장은 2022년에 약 24억 원 규모였으나 2028년에는 약 20조 원에 이를 것으로 예상되며, 이는 매우 빠른 성장을 나타내고 있습니다.
2019년부터 구글, 엔비디아를 포함한 15개의 주요 기업들이 협력하여 CXL 컨소시엄을 구성하고, 해당 기술의 표준을 정립해 왔습니다.
메모리 제조업체 중에서는 유일하게 삼성전자가 이사회 멤버로 참여하고 있습니다.
삼성전자는 2021년 5월 업계 최초로 CXL 기반 D램 제품 개발을 시작했으며, 이를 통해 CXL 생태계의 확산을 주도하며 업계를 선도하고 있습니다.
5. 주요 CXL 관련주
1) 삼성전자
삼성전자는 CXL 컨소시엄의 이사회 멤버로 활동하며, 업계 최초로 CXL 기반 D램 제품을 개발했습니다.
2021년 5월부터 CXL 기반 D램 제품 개발을 시작해 CXL 생태계의 확산을 이끌어오고 있습니다.
올해에는 256기가바이트(Gb) 용량의 'CXL 메모리 모듈-D램(CMM-D)'을 양산할 계획을 세우고 있으며, 이를 통해 CXL 시장에 본격적으로 진입할 예정입니다.
삼성전자는 현재 미주, 유럽, 아시아 지역의 45개 이상의 업체와 협력하고 있으며, CXL 시장의 성장을 위해 노력하고 있습니다.
CXL 시장은 올해 하반기부터 본격적으로 성장할 것으로 보이며, 2027~2028년에는 큰 폭으로 성장할 것으로 예상됩니다.
삼성전자는 서버용 SSD와 D램에서 쌓은 경쟁력을 바탕으로 이 시장을 적극적으로 공략해 나갈 계획입니다.
올해 2분기에는 CXL 2.0을 지원하는 256GB CMM-D 제품을 출시하고, 주요 고객사들과 함께 제품 검증을 진행하고 있습니다.
2) SK하이닉스
SK하이닉스도 CXL 시대에 대비해 여러 설루션을 준비하고 있습니다.
이 회사는 CXL 2.0 메모리 확장 설루션, 설루션, CXL 풀드 메모리 설루션, 그리고 컴퓨테이셔널 메모리 설루션 등 세 가지 설루션을 통해 CXL 메모리 시장을 공략할 계획입니다.
3) 오킨스전자
오킨스전자는 반도체 검사 장비에서 사용하는 소켓과 커넥터를 전문으로 만드는 회사입니다.
지난해에는 CXL 기술을 지원하기 위해 DDR5 메모리의 테스트에 필요한 인터페이스 개발을 마쳤습니다.
4) 엑시콘
엑시콘은 현재 CXL 테스터를 국가 지원 프로젝트를 통해 개발하고 있으며, 이를 점차 높은 사양으로 업그레이드하고 있습니다.
이 과정에는 고객사에 상용화하는 단계도 포함되어 있습니다. 특히 엑시콘은 삼성전을 주요 고객사로 두고 있으며, 메모리 반도체 검사 장비를 공급하고 있습니다.
또한, 삼성전자와 함께 제품을 공동으로 개발한 경험도 보유하고 있습니다.
5) 오픈엣지테크놀로지
오픈엣지테크놀로지는 현재 HBM3, DDR5, LPDDR5 등 최신 메모리 표준을 모두 지원하고 있습니다.
AI 가속기의 성능이 급격히 향상됨에 따라 D램과의 성능 격차를 줄일 필요성이 커지고 있습니다.
이로 인해 CXL, PIM, 칩렛과 같은 차세대 반도체 기술의 수요가 빠르게 증가할 것으로 예상되며, 오픈엣지테크놀로지는 이러한 기술의 수혜를 받을 것으로 보입니다.
6) 큐알티
큐알티는 CXL 시장이 본격적으로 성장하면서 수혜를 받을 것으로 기대됩니다.
생성형 AI 시대가 도래하면서, LLM과 같은 대형 AI 모델을 고성능 및 저전력으로 처리할 수 있는 AI 반도체에 대한 수요가 급격히 증가하고 있습니다.
이로 인해 AI 반도체의 신뢰성과 품질이 경쟁력의 핵심 요소로 떠오르고 있습니다.
반도체는 수백 가지의 공정을 거쳐 생산되기 때문에, HBM, 온디바이스, NPU, CXL 같은 새로운 반도체 제품의 연구 개발과 양산이 증가하면 큐알티의 매출이 자연스럽게 증가할 것으로 보입니다.
7) 퀄리타스반도체
퀄리타스반도체는 인공지능(AI)과 자율주행 같은 첨단 기술이 발전함에 따라 데이터 전송량이 급격히 증가하고 있습니다.
이런 상황에서 퀄리타스반도체가 큰 혜택을 볼 것이라는 분석이 나왔습니다.
데이터 전송 속도의 중요성이 커짐에 따라 퀄리타스반도체에게는 더 많은 사업 기회가 생기고 있습니다.
특히, 빠른 속도를 자랑하는 PCIe 기술을 CXL에 적용하는 논의가 진행됨에 따라 퀄리타스반도체가 주목받고 있습니다.
그 외 CXL 관련주는 네오셈, 코리아써키트, 티엘비, 파두, 와이씨, 대덕전자, 제이티, 오로스테크놀로지, 피씨디렉트, 한양디지텍, 대교 등이 있습니다.
마치며
CXL은 반도체 업계에서 미래를 준비하는 중요한 기술로 자리 잡고 있습니다.
삼성전자와 SK하이닉스를 비롯한 여러 기업들은 CXL을 통해 고성능, 고용량 메모리 설루션을 제공하며, 데이터 센터와 고성능 컴퓨팅 시스템의 효율성을 크게 향상하고 있습니다.
CXL의 도입은 반도체 업계의 큰 변화를 가져올 것이며, 이에 따른 시장의 성장은 매우 빠르게 진행될 것으로 예상됩니다.
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