[딜사이트 김민기 기자] "과거 고대역폭메모리(HBM)도 시장에서 크게 주목을 받지 못하고 외면 받았을 때가 있었지만 지금은 메모리 반도체 제조사의 핵심 제품이 됐다. 최근 새롭게 인공지능(AI) 시대를 대비해 나오는 신제품도 나중에 HBM 못지 않은 핵심 제품이 될 가능성이 있다."(반도체 업계 관계자)

삼성전자가 HBM 시장에서 SK하이닉스에 밀리면서 차세대 신제품 반도체 개발에 적극적으로 나서고 있다. 과거 차세대 제품에 대한 투자와 시장 개척에 선두주자였던 삼성전자가 연구개발 중단 등으로 HBM에서 경쟁에 밀린 사례를 되풀이하지 않겠다는 의지다. 

업계에서는 새롭게 수장이 된 전영현 삼성전자 DS(반도체) 부문장 부회장이 전자공학을 전공한 메모리 엔지니어 출신으로 신기술의 선제적 개발과 기술 경쟁력을 최우선시하고 있는 만큼 향후 신제품 개발에 힘이 실릴 것으로 보고 있다. 특히 AI 반도체는 고객사의 협력이 필수라 고객사의 요구사항을 잘 맞추는 회사가 AI 반도체 시장을 장악할 것이라는 분석이다. 

업계에 따르면 삼성전자는 인공지능(AI) 시대에 따른 데이터양이 급증을 감당하기 위해 메모리를 확장하는 '컴퓨트 익스프레스 링크(CXL)' 기술을 개발 중이다. 고대역폭메모리(HBM)가 빠르게 연산하는 기술의 집약체라면, CXL은 대용량을 구현하는 기술이다.

HBM은 D램을 수직으로 층층이 쌓는 방식이라 일정 수준 이상으로는 확장이 어렵다. AI 학습과 추론을 위한 GPU에는 HBM이 탑재되지만 서버용 CPU에는 DDR5 같은 기존 D램이 사용된다. 이를 해결하기 위해 만들어진 기술이 CXL이다. CXL 기반의 D램 CMM-D는 서버 CPU(중앙처리장치)와 연결돼 메모리 공간을 확장하는 역할을 담당한다. 향후 메모리 용량이 부족하더라도 추가 서버를 증설할 필요가 없다. 

삼성이 출시한 CXL 메모리 익스팬더 제품은 SSD(솔리드스테이트드라이브)처럼 메인보드의 PCIe 슬롯에 꽂아 서버의 D램 용량을 확장시킬 수 있다. HBM은 AI 가속기에 붙는 데 반해 CXL은 서버에 바로 연결이 되는 형태다. 이론상으로는 서버에 필요한 D램을 거의 무한대로 확장하는 것이 가능하다. 고성능 CXL D램을 적용하면 서버 1대당 메모리 용량을 8~10배 이상 늘릴 수 있다.

최장석 삼성전자 메모리사업부 신사업기획팀장(상무)은 "CXL은 CPU와 가속기, D램, 저장장치 등을 더욱 효율적으로 활용하기 위한 인터페이스"라며 "막히는 도로의 교통체증을 해소하기 위해 도로를 넓히는 것과 유사하다"고 전했다.

CXL은 중앙처리장치(CPU)와 그래픽처리장치(GPU), 메모리 등을 연결해주는 기술 규약이다. 과거 10년 전에도 이 기술이 개발됐지만 본격 상용화 되지 않았던 것은 여러 칩들이 사용하는 언어가 달랐기 때문이다. 하지만 최근 언어가 통일되면서 CXL 스위치를 통해 이 문제를 해결했다. CXL스위치는 여러 칩들을 연결해 CXL 규약으로 통신할 수 있도록 하는 반도체로, 데이터센터에서 대규모언어모델(LLM) 가동 속도를 극대화하는데 활용된다.

다만 CXL이 본격적으로 활용되려면 전세계 서버용 CPU 시장 80%를 장악하고 있는 인텔이 움직여야한다는 지적이다. 과거에도 CXL 컨소시엄이 결성됐지만 당시 인텔이 빠지면서 시장 동력을 잃었다. 하지만 최근에는 컨소시엄에 삼성전자를 비롯해 알리바바그룹, AMD, 시스코 시스템즈, 구글, HP, IBM, 인텔, 메타, MS, 엔비디아 등 빅테크 기업들이 참여하고 있어 시장 활성화가 기대된다. 삼성전자 역시 CXL을 본격화하기 위해서는 서버업체인 인텔이 적극 나서줘야 가능하다. 인텔이 CXL의 최신 버전을 지원하는 서버용 CPU를 내놓지 않으면 CXL은 무용지물이기 때문이다. 삼성전자는 2028년을 기점으로 메모리 시장에서 CXL이 주류 반도체가 될 것으로 내다보고 있다.

이와 더불어 전문가들은 AI 반도체의 경우 고객사와의 요구사항에 맞춰 협의를 잘 진행하는 업체들이 시장을 주도할 것이라는 설명이다. SK하이닉스도 HBM 시장에서 성공할 수 있었던 것은 엔비디아와 TSMC 등 고객사와 오랫동안 긴밀한 협력을 통해 고객사의 눈높이에 맞는 제품 개발을 해냈기 때문이다. 

삼성전자의 경우는 초기 고객사와의 협력이 잘 진행되지 않으면서 AI 반도체 개발에 어려움을 겪은 경우도 있다. 실제 삼성전자와 네이버가 공동 개발하는 추론용 인공지능(AI) 반도체 '마하-1'의 경우는 두 회사간의 갈등으로 인해 개발이 주춤한 상황이다. 마하-1 전담팀을 구성하며 주도권을 쥐려는 삼성전자와 프로젝트를 주도해 왔던 네이버 간 입장 차가 커지면서 갈등이 나오고 있다.

지난해까지만 해도 삼성전자가 하드웨어 설계와 D램 공급·양산을 맡고 네이버가 소프트웨어와 초기 수요를 책임진다는 분업 구조가 정상 작동했다. 하지만 삼성전자가 마하-1을 전면으로 내세우며 HBM에서 밀린 구도를 뒤바꾸려고 무리하게 나서다가 네이버의 심기를 건들인 것으로 보고 있다.

이에 전 부회장의 DS부문장 부임 이후 마하1 개발에 일부 속도 조절이 있을 것이란 관측도 나온다. 네이버 역시 인텔·KAIST와 공동연구센터를 만들며 삼성전자 경쟁사인 인텔의 AI 반도체 '가우디'를 현업에 활용할 수 있을지 관련 연구를 시작했다.

최장석 상무는 "하반기부터 CXL 2.0 기술을 탑재한 CPU가 출시될 예정이라 시장도 움직이고 있다"며 "CXL 시장은 2028년께 급격하게 오를 것"이라고 전망했다. 또 "무엇보다 고객과 궁합을 맞추는 게 중요한데 더 많은 고객에게 더 많은 제품을 전달하고 평가하고 있다"고 밝혔다.