데이터양이 기하급수적으로 증가하고 있다. 이는 AI, 자율주행, 메타버스, 클라우드 등 기술의 발달로 처리해야할 데이터가 무지막지하게 증가하고 있기 때문이다. AI·빅데이터 시대에 이른 인류는 단 하루, 이틀의 데이터양으로 이전 시대 축적해온 데이터양을 추월할 만큼 방대한 데이터를 생성하고 있다. 

이에 무한히 늘어나는 데이터를 처리하고 전송해야 하는 반도체 기술에서 발전이 반드시 수반돼야 하며, 인터커넥트 향상을 위한 SoC 차원에서의 변화와 컴퓨팅 아키텍처의 혁신이 주목을 받고 있다.

지난 20일 공개된 한국반도체산업협회의 반도체 디지털 포럼에서는 반도체 산업의 미래를 주제로 미래 반도체 기술 트렌드를 강연했다. 

이날 포럼의 연사로 세션을 진행한 김영우 SK증권 리서치 센터장은 “메타버스와 클라우드 환경의 보편화로 데이터 이동·전송량이 증가해 광대역·저전력·초고속 전송이 핵심이 될 전망”이라고 말했다. 이에 데이터 전송속도를 극대화함과 동시에 메모리와 프로세서의 결합이 이뤄지는 반도체 추세를 설명했다.

발전된 인터커넥트(Interconnect)를 위해 SoC 차원에서의 변화와 컴퓨팅 아키텍처의 혁신이 수반되고 있다는 김 센터장은 “시스템 저하의 핵심은 폰노이만 구조의 병목현상 발생에 기인한다”고 말했다. 이러한 병목을 없애기 위한 SoC의 궁극적인 목표는 뉴로모픽 반도체이며 과도기적 단계로 PNM, PIM이 활용될 것이라고 설명했다. 그는 “데이터 전송이 계산보다 더 많은 에너지 자원을 소모하기 때문에 ESG관점에서도 이것을 줄이는 게 중요하다”고 덧붙였다.


 


김 센터장은 “AI칩 구현을 위한 기본 구조 분석은 설계를 담당하는 시놉시스(Synopsys Inc) 특허를 봤을 때 HBM을 양쪽에 두고 프로세서 코어와 메모리를 붙여주는 형식으로 한다”며 이에 “초고속·고용량 D램에 HBM을 적용하게 되면 후공정이 중요해질 수밖에 없다”고 강조했다. 제품 기획 단계부터 프로세서 업체와 메모리 업체 간 협업을 통한 개발 및 공급이 필요해지며 후공정 중요성이 높아질 것으로 전망했다.

또한 SerDes(시리얼라이저-디시리얼라이저)의 중요성이 고조된다는 언급에서 김 센터장은 “병렬로 처리된 데이터를 직렬로 전송하고 직렬로 받은 데이터를 병렬 데이터로 만들어 분산한다고 할 때 SerDes 관련 칩과 인터페이스의 중요성이 높아질 것이다”며 “광대역·저지연·저전력의 초고속 전송이 핵심이 될 전망이다”라고 밝혔다.

인터커넥트 향상을 위한 컴퓨팅 아키텍쳐에서는 △OpenCAPI △CCIX △GenZ △CXL 등 여러 컨소시엄이 중복적으로 경쟁하는 구도를 이뤘는데 김 센터장은 CXL이 주류가 될 것이라고 단언했다.

OpenCAPI는 IBM이, CCIX는 AMD만이 채택하고 있으며, CXL은 지난해 11월 Gen-Z를 통합한 가운데 CXL2.0에서 스위치를 도입해 단점까지 보완했다는 평가를 받아 차세대 메모리는 CXL 기반이 될 것이라고 내다봤다.

김 센터장은 메모리 업체에서는 D램 메모리 익스팬더(Expander)로 초기 CXL 시장 진입을 예상했다. 예시로 언급된 삼성전자 CXL D램은 지난해 5월 업계 최초로 CXL 기반 D램 메모리 기술을 개발해 초고속 데이터 서비스 시장의 성장을 주도할 것으로 전망된다. CXL 메모리가 차세대 D램으로 불리는 이유는 AI 데이터 처리량이 1년에 10배 가량 급증하는 추세 속에서 기존 컴퓨팅 성능의 한계를 개선할 수 있는 솔루션이기 때문이다. CXL D램은 메모리 용량 한계와 서버의 유연성을 확장할 수 있는 인터페이스라는 장점 때문에 주목을 받고 있다.

김 센터장은 “미래 데이터는 전송과 이동이 많아 네트워크 인터페이스 카드에도 HBM이 내장된 스마트 NIC(Network Interface Card)시대가 도래할 것이다”라고 언급하며 “Optane SSD를 대체할 영구 메모리(Persistent Memory) 개발도 향후 과제로 남아 있다”고 부연했다.

또한 그는 “프로세서와 메모리가 결합하기에 산업 간 협력을 통한 전략적 제품 개발의 중요성이 증가할 것”으로 내다봤다.