CXL, 반도체의 미래를 여는 열쇠가 될까?

AI 시대, 왜 새로운 메모리 기술이 필요한가?

요즘처럼 AI가 일상을 바꾸고 있는 시대엔, ‘연산 속도’보다 ‘데이터를 얼마나 빠르게 불러올 수 있느냐’가 훨씬 중요해졌습니다. ChatGPT나 이미지 생성 모델 같은 대규모 AI 모델이 등장하면서, 서버 한 대가 감당해야 하는 메모리 요구량은 기하급수적으로 늘고 있어요. 문제는 기존 메모리 구조인 DDR 방식은 CPU와 메모리를 1:1로 연결하기 때문에 확장성에 큰 한계가 있다는 점이죠.

AI 서버에서는 수많은 GPU와 CPU가 동시에 메모리를 필요로 합니다. 하지만 지금까지의 방식은 데이터를 복사하고 이동하는 데만도 많은 시간이 걸려버립니다. 이 지연은 결국 전체 AI 학습 시간과 비용에 그대로 반영되죠. 바로 이 한계를 해결하기 위해 등장한 게 CXL(Compute Express Link)입니다.

 

CXL이란 무엇인가요? – 기존 메모리 한계의 해답

CXL은 쉽게 말해 ‘서로 다른 장치들이 메모리를 공유하고 통신할 수 있게 해주는 초고속 연결 규격’입니다. 기존의 PCIe 기반 인터페이스를 바탕으로, CPU와 GPU, 메모리, 스토리지, 네트워크 장치 등이 Cache 일관성을 유지한 채로 데이터를 실시간 주고받을 수 있죠.

특히 서버 환경에서 CXL은 CPU가 직접 연결되지 않은 외부 메모리 풀에서도 마치 로컬 메모리처럼 데이터를 빠르게 처리할 수 있도록 해줍니다. 기존의 RDMA 기반 원격 메모리보다 10배 이상 빠르며, 오버프로비저닝 문제도 해소합니다. 쉽게 말해, 지금까지는 서버마다 메모리를 과하게 넣어야 했지만, 이제는 필요할 때만 꺼내 쓰는 형태로 바뀌는 것이에요.

CXL의 진화 – 버전별 차이점과 기술 발전 흐름

CXL은 현재 버전 3.0까지 발전해 왔습니다. 초기 버전 1.0과 1.1은 CPU와 메모리 간의 1:1 연결을 표준화한 수준이었지만, 2.0부터는 여러 CPU가 외부 메모리 풀과 연결 가능해졌죠. 여전히 각 장치의 통로는 분리돼 있었지만, 3.0에서는 아예 하나의 메모리 풀에 여러 CPU와 GPU가 동시 접근 가능한 구조로 진화했습니다.

이게 중요한 이유는 데이터 병목 현상을 줄이고, 시스템 전체의 연산 효율을 높일 수 있기 때문이에요. 예를 들어, A 서버에만 메모리가 부족할 경우, B 서버의 메모리를 실시간으로 끌어와 쓸 수 있게 되죠. 데이터센터 전체가 하나의 거대한 메모리 자원 풀처럼 작동하게 되는 셈입니다.

 

CXL이 바꾸는 컴퓨팅 – 메모리 풀과 자원 분리의 힘

가장 큰 변화는 ‘메모리 중심 컴퓨팅’의 본격화입니다. 이제는 CPU 중심이 아니라, 필요한 메모리에 연산 자원이 붙는 구조가 되고 있어요. 이 덕분에 AI, 클라우드, 고성능 컴퓨팅(HPC) 환경에서 유휴 자원 낭비를 최소화할 수 있습니다.

CXL은 DRAM을 SSD처럼 풀 형태로 운용하게 만들어 줍니다. 예전처럼 각 서버에 메모리를 잔뜩 넣어두는 게 아니라, 중앙에서 관리되는 DRAM 풀에서 필요한 만큼 끌어다 쓰는 방식이에요. 서버 증설 시 DRAM 수요를 줄이면서도, 성능은 오히려 올라가는 ‘효율 극대화 구조’가 탄생하게 되는 겁니다.

 

시장 전망 – DRAM 업체들이 주목하는 이유

CXL이 가장 먼저 영향을 미치는 곳은 바로 DRAM 시장입니다. Yole Intelligence에 따르면, 2022년 약 170만 달러 수준이던 CXL 시장 규모는 2028년까지 158억 달러로 성장할 전망이라고 해요. 특히 CXL DRAM이 전체 시장의 80% 가까이를 차지할 것으로 보이는데요, 이는 삼성전자나 SK하이닉스에게 엄청난 기회이자 도전입니다.

매일경제의 최신 보도(2024.04)에 따르면, 삼성전자는 이미 PCIe 5.0 기반의 128GB CXL DRAM을 개발하고 리눅스 기반 호환 테스트까지 완료했으며, 다양한 응용 제품군(CMM-D, CMM-H 등)을 상표 등록하며 시장 선점을 노리고 있습니다. SK하이닉스 또한 24Gb DDR5 기반의 96GB CXL DRAM과 CMS(연산형 메모리 솔루션)를 선보이며 기술력을 확대하고 있죠.

 

투자의 시선에서 보는 CXL – 기회와 리스크는?

투자자의 눈으로 보면, CXL은 단순한 기술 혁신을 넘어 ‘서버 인프라의 패러다임 전환’이라는 거대한 흐름의 핵심입니다. 삼성전자와 SK하이닉스처럼 메모리와 인터커넥트 기술에 집중한 기업들이 수혜를 입을 가능성이 높죠. 특히 CXL 컨트롤러, 스위치, 테스터 장비를 만드는 중소형 기업들(예: Montage Technology, Xconn Technologies, 엑시콘, 파네시아 등)도 잠재적인 투자처로 주목받고 있습니다.

하지만 리스크도 분명히 존재해요. 대표적인 반대 논리를 펴는 곳은 Nvidia입니다. 이들은 NVLink라는 자체 인터커넥트를 사용하고 있고, CXL보다 자체 CPU-GPU 간 대역폭을 더 중요시하고 있어요. 만약 이 흐름이 표준화에 영향을 미친다면, 일부 기업들의 투자 전략에도 수정이 필요할 수 있죠. 또 유휴 DRAM이 줄어들면서, 전체 DRAM 출하량이 줄어드는 부작용도 예상됩니다. 실제로 Microsoft는 CXL 도입 초기만으로도 DRAM 요구량을 약 10% 줄일 수 있다고 분석한 바 있습니다.

 

미래는 어디로? 반도체 산업에서 CXL의 역할

CXL은 단순히 ‘빠른 메모리 연결 기술’이 아닙니다. AI와 클라우드, 엣지 컴퓨팅이 확산되는 시대에, 시스템 자원을 효율적으로 관리하고 확장할 수 있는 ‘새로운 표준’입니다. 삼성전자와 SK하이닉스는 이 흐름에 적극적으로 뛰어들고 있으며, 인텔과 AMD, ARM 역시 CXL을 지원하는 CPU 개발에 속도를 내고 있어요.

앞으로 CXL 3.0 기반의 시스템이 본격화되면, 메모리 중심의 데이터센터 구조가 현실화됩니다. 이는 단순히 한 기업의 선택이 아니라, 산업 전체의 생존과 경쟁력 확보를 위한 방향성이죠. 따라서 지금은 기술과 투자의 관점에서 CXL을 장기적인 관점으로 들여다봐야 할 때입니다.