앞선 4개 편의 대담을 통해 우리는 클라우드와 데이터센터의 현황을 비롯해 데이터센터에 적용되는 다양한 반도체를 살펴봤다. 특히, SK하이닉스의 제품들이 데이터센터와 클라우드 서비스 곳곳에 활용되면서 인터넷 환경을 더욱 쾌적하게 만들고 있다는 사실을 확인할 수 있었다. 그렇다면, 가까운 미래는 어떻게 변화할까? 지금부터 데이터센터와 클라우드 서비스가 어떻게 성장 발전할 것인가에 대해 베스핀글로벌 이한주 대표와 SK하이닉스 구성원들의 생각을 함께 들어보자.

세상은 온통 ICT, 더욱 거대해질 데이터센터와 클라우드

이한주 대표 데이터센터와 클라우드 서비스의 발전은 우리 삶, 모든 곳에 큰 영향을 끼칠 것이라고 생각하는데요. 마지막으로 데이터센터와 클라우드 서비스가 어떤 모습으로 발전하게 될지 이야기해 보면 좋을 것 같습니다.

오수현 TL 어떤 산업이든 전망을 예측한다는 것은 상당히 어려운 일인데요. 하나 분명한 것은 반도체 기술이 꾸준히 발전하고 있는 만큼 데이터센터 하드웨어 발전도 더욱 빨라질 것이라고 생각합니다. 과거 데이터를 저장하는 스토리지 역할만을 했던 데이터센터에서 현재는 초고속 연산장치가 필요한 인공지능(Artificial Intelligence, AI) 서비스도 지원하는 것처럼 데이터센터는 지금보다 더 많은 일들을 하게 되는 것이죠. 그리고 이런 데이터센터의 발전은 ICT 산업의 발전으로 이어질 것이라고 생각합니다.

이세라 TL 저는 데이터센터와 ICT 산업이 균형을 맞추며 발전하는 것이 중요하다고 생각합니다. 만약 ICT 산업의 발전 속도를 데이터센터가 따라가지 못할 경우, 수많은 사용자가 만들어 내는 데이터를 처리하거나 저장하지 못하게 되겠죠. 그렇다면 앞서 우리가 얘기 나눴던 챗GPT나 SK텔레콤의 에이닷(A.)과 같은 인공지능 서비스를 이용하기에도 어려움이 많을 것입니다.

이의상 TL 공감합니다. 사실 인공지능이라는 개념은 지금으로부터 100년도 넘은 1900년대에 등장했는데요. 당시엔 인공지능을 구현할 수 있는 하드웨어 기술력이 뒷받침되지 못했었고, 이러한 현상은 불과 몇 년 전까지 이어져 왔습니다. 하지만 최근 인공지능을 구현하기 위한 다양한 반도체 기술력이 비약적으로 개발됐고, 결국 오늘날 챗GPT와 같은 인공지능은 누구나 손쉽게 이용할 수 있는 상황이 됐잖아요. 사용자들이 혁신적인 기술을 실생활에서 사용하기 위해서는 ICT와 함께 데이터센터와 같은 인프라의 발전이 동시에 필요하다는 것을 확인할 수 있었습니다.

이한주 대표 종합해 보면, 결국 ICT 산업과 데이터센터 그리고 반도체의 발전은 상호 영향을 주고받고 있고, 이 때문에 함께 균형을 맞추며 발전해야 한다는 것이군요. 모두 맞는 말씀입니다. 과거 ICT 산업을 생각해 보면 서버와 데이터베이스 관련 부서나 기업들은 보통 백엔드(Back-End)* 서비스 개념이었습니다. 하지만 오늘날 ICT 산업은 단순히 백엔드 서비스가 아닌 프론트엔드(Front-end)까지 전 분야에서 서비스되고 있다는 것을 알 수 있습니다.

자동차를 예를 들어볼까요? 과거 자동차에는 ICT 기술이 필요하지 않았습니다. 내연기관의 성능과 탑승자들의 안전을 지키는 것이 가장 중요한 기술이었죠. 하지만 자율주행 시대가 다가오면서 지금의 자동차는 ICT 기술의 집합체가 되어가고 있습니다. 자율주행이 더 확산한다면 어떻게 될까요? 도로 위의 모든 차량 정보와 교통 정보 데이터가 데이터센터에 저장되고 분석될 것입니다. 각각의 차량에서는 데이터센터에서 내려받은 데이터에 따라 가장 빠르고, 안전하게 이동할 수 있는 경로를 제공받게 될 것입니다.

이러한 양상은 IoT(Internet of Things, 사물인터넷)를 비롯한 우리의 삶 모든 곳에서 나타나고 있습니다. ICT 기술이 더 많은 곳에 적용되면서 그 인프라가 되는 데이터센터의 역할도 중요해지고 있는 것이죠. 이러한 이유로 최근 글로벌 ICT 기업들 역시 데이터센터와 같은 인프라 시설에 대한 투자를 늘리고 있는 상황입니다.

정이현 TL 한마디를 더 얹어 보자면, 인공지능 기술이 서비스로 본격화되기 시작했고, 자동차와 스마트폰 등 실생활에서 자주 사용하는 디바이스들에 적용되는 ICT 기술들도 더욱 확산하고 있잖아요. ICT 기술과 데이터센터의 기술 발전만큼이나 선제적인 하드웨어 인프라 투자가 꼭 필요하다고 생각합니다.

인공지능만 보더라도, 서비스로 구현하기 위해선 정말 방대한 양의 학습데이터를 보관하고 운영해야 하거든요? 시장의 반응을 보고 인프라를 확충한다고 했을 때는 기술 개발에 한계점이 금방 나타날 수 있습니다. 다행히 전 세계 각국 정부들은 데이터센터를 국가 핵심 시설로 지정하고 투자 및 관리하는 상황입니다.

새로운 세상 위한 데이터센터, 혁신적인 반도체로 만들 수 있어

이한주 대표 지금까지 이야기 나눈 클라우드, 데이터센터 그리고 반도체 등은 결국 인프라가 되는 요소들인데요. 다양한 이야기들을 나누며, ‘반도체를 통해 클라우드와 데이터센터는 성장 발전하고 이 인프라로 미래에는 어떤 새로운 세상이 만들어질까?’라는 것을 생각해 볼 수 있어서 좋았던 것 같습니다.

사실 클라우드 서비스나 데이터센터와의 관계에 대한 내용은 잘 알고 있으면서도 데이터센터를 구성하는 반도체 하나하나의 특성은 저도 잘 몰랐거든요. 인공지능 반도체를 비롯해 데이터센터에 필요한 메모리 반도체, 스토리지에 필요한 낸드플래시 등 다양한 반도체 정보와 함께 인공지능 및 클라우드 시대를 대비하는 SK하이닉스의 기술 방향성도 확인할 수 있었습니다. 오늘 자리에 함께해 주신 분들이 이끌어 나갈 미래가 더 기대되고 궁금해집니다. 구성원 여러분의 소감도 한마디씩 부탁드립니다.

오수현 TL 오늘 데이터센터에 방문해 SK텔레콤의 슈퍼컴퓨터 ‘타이탄’을 직접 봤던 것이 인상적이었습니다[관련기사]. 저희 SK하이닉스의 제품이 적용된 타이탄을 보니 HBM을 개발하는 구성원으로서 자부심이 느껴지기도 했습니다. 오늘 대표님과의 대담을 통해서도 알 수 있었지만, 더 다양한 영역에서 데이터센터가 역할을 하기 위해서는 HBM과 같은 고성능 반도체 개발이 더욱 중요해질 것이라는 생각도 들었습니다.

SK하이닉스는 지난 2013년, HBM을 세계 최초로 개발한 이후 12단 적층에 성공해 HBM3 24GB 패키지 출시했고, 최근 HBM3E의 개발[관련기사]까지 성공하며, 세계 최초와 최고의 가치를 만들어 내고 있는데요. 이런 고성능 반도체로 시장의 선두에 서서 수많은 ICT 산업의 발전을 이끌어가고 있다는 점에서 더 큰 자긍심이 생겼습니다. 이와 함께, 우리가 앞으로 개발하게 될 제품들로 인해 더 발전된 세상을 상상해 볼 수 있었던 의미 있는 시간이었습니다.

이의상 TL SK하이닉스는 최근 개발에 성공한 MCR DIMM[관련기사] 같은 제품들을 통해 데이터센터의 성능 향상에 기여하고자 노력하고 있는데요. 이번 대담을 통해 저희가 개발하고 있는 제품들이 실제로 ICT 산업 발전에 큰 도움을 주고 있다는 것을 체감할 수 있어서 정말 좋았습니다. 실제로 클라우드와 데이터센터 시장에서 더 향상된 성능의 메모리가 필요하다는 점도 느낄 수 있었고요. 앞으로 폭발적으로 늘어나게 될 데이터센터와 더 넓은 영역에서 활용하게 될 클라우드를 위해 시장의 요구에 맞는 고성능 D램 개발에 역량을 집중하도록 하겠습니다.

이세라 TL 최근 데이터센터 시장을 살펴보면 여러 트렌드가 있는데요. 앞서 이야기 나눴던 더 많은 데이터를 더 빠르게 처리할 수 있어야 한다는 성능적인 측면도 아주 중요하지만, 저전력과 발열을 낮추는 것 역시 아주 중요한 요소라고 생각합니다. 특히 데이터센터는 24시간, 365일 운영되는 시설이고, 조금의 장애라도 발생하면 끼치는 영향이 상당하다는 점을 고려해 볼 때 제품의 안정성을 높이는 것 역시 아주 중요하다고 생각됩니다.

SK하이닉스에서는 이러한 시장의 흐름을 잘 파악하고 있다는 생각이 들었는데요. 최근 저희가 개발하고 생산하는 제품들의 키워드를 살펴보면 언제나 저전력이 빠지지 않고 있습니다. 저 역시 데이터센터에 사용되는 서버 메모리의 저전력과 더 높은 수준의 안정성을 위해 더욱 노력하겠습니다.

정이현 TL 저희가 개발하고 있는 SSD의 기본 기능은 ‘데이터를 기억하는 것’입니다. 때문에 지금까지는 데이터를 더 안정적으로 저장하는 방법, 더 많이 저장하는 방법, 더 싸게 저장하는 방법 등에 집중해서 고민하고 개발해 왔었는데요. 최근 데이터센터나 클라우드 등의 흐름을 살펴보면 단순히 데이터를 저장하는 것에만 그쳐서는 안 된다는 생각이 들었습니다. 이번 대담에서도 많이 언급됐지만, ICT 산업의 발전이 지금보다 진척된다면, 데이터센터에서 데이터를 처리하는 역할은 CPU나 GPU 같은 연산장치를 넘어 D램이나 낸드와 같은 다른 반도체 제품들에 더 많이 분산될 것이라는 생각도 들었습니다. 최근 연산 기능이 포함된 SSD가 등장하고 있는 만큼 저 역시 이러한 방향성으로 SSD를 개발하는 데 힘쓰도록 하겠습니다.

지금까지 클라우드 전문기업 베스핀글로벌 이한주 대표와 SK하이닉스 오수현 TL, 이세라 TL, 이의상 TL, 정이현 TL의 대담을 살펴봤다. 이번 대담을 통해 우리는 데이터센터와 클라우드가 ‘전산실’과 ‘웹하드’를 뛰어넘는 디지털 혁신의 주춧돌이 될 것이라는 사실을 확인했다. 특히, SK하이닉스에서 개발하고 생산하는 다양한 제품들이 데이터센터의 성능을 끌어올리고 무한한 가능성의 클라우드 환경을 제공한다는 것 역시 알 수 있었다. 데이터센터와 클라우드의 중요성이 더욱 강조되는 미래는 어떻게 변화하게 될지 함께 지켜보도록 하자.

지난 3편에서 우리는 데이터센터를 구성하는 반도체, 그중에서도 DDR5와 MCR DIMM 등 D램에 관해 이야기를 나눴다. 하지만 D램의 영역은 생각보다 넓다. 데이터센터에 사용되는 D램은 이것이 전부가 아니다. 최근 챗GPT를 비롯해 인공지능에 대한 관심이 폭발적으로 늘어나자, 인공지능 구현에 최적화된 HBM(고대역폭메모리, High Bandwidth Memory)에 대한 관심도 덩달아 늘어났다. 실제로 HBM은 고성능 데이터센터를 구현하기 위한 GPU(Graphic Processing Unit)에 빠르게 적용되고 있다. 또한, 인공지능 등으로 인해 데이터 수요가 늘면서 많은 데이터를 저장하고 보관하는 스토리지(Storage)에 적용된 낸드플래시(NAND Flash) 역시 빼놓을 수 없다. 4차 산업혁명 시대에서 중요한 역할을 할 반도체로 기대되는 HBM과 낸드플래시에 대한 이야기, 지금부터 시작한다.

▲ SK하이닉스의 HBM이 적용된 GPU가 탑재된 SK텔레콤의 슈퍼컴퓨터 ‘타이탄(TITAN)’을 설명하고 있는 오수현 TL(가장 왼쪽)과 설명을 듣고 있는 정이현 TL, 이한주 대표, 이의상 TL, 이세라 TL(왼쪽부터)

인공지능의 방대한 데이터 처리엔 ‘HBM이 핵심’

이한주 대표 데이터센터를 구성하는 다양한 반도체에 대한 이야기를 나누고 있는데요[관련기사]. D램 분야에서는 확실히 SK하이닉스가 시장을 선도하고 있다는 것이 느껴지네요. 게다가 최근에는 챗GPT와 같은 인공지능의 등장으로 SK하이닉스의 반도체가 더욱 주목받고 있다고 들었습니다. 어떤 반도체인가요?

오수현 TL 네. 저희 SK하이닉스가 지난 2013년 최초로 개발에 성공한 HBM입니다. 고대역폭메모리 반도체인 HBM은 TSV* 기술을 적용해 여러 개의 D램을 수직으로 연결한 제품인데요. 수직으로 연결한 덕분에 HBM은 일반적인 D램에서 다소 어려웠던 데이터 병렬처리를 가능하게 해줍니다. HBM은 TSV 기술을 통해 상대적으로 패키징 사이즈가 작으며 매우 짧은 거리로 통신할 수 있어 더 빠르고 더 많은 데이터를 처리할 수 있습니다.

* TSV(Through Silicon Via, 실리콘 관통 전극) : D램 칩에 수천 개의 미세한 구멍을 뚫어 상층과 하층의 칩을 수직으로 관통해 상호 연결하는 첨단 패키지 방식

이의상 TL 저희가 둘러보고 온 SK텔레콤의 슈퍼컴퓨터 ‘타이탄’에도 SK하이닉스의 HBM이 적용돼 있었는데요. 인공지능을 위한 데이터센터 등에 널리 사용되고 있는 NVIDA의 GPU에 저희가 개발하고 생산하는 HBM이 적용돼 있습니다.

이한주 대표 HBM에 관해 잘 설명해 주셨는데요. HBM이 데이터센터에 적용되면 무엇이, 얼마나 좋을지 더 자세히 설명해 주시겠어요?

▲ HBM이 데이터센터에서 어떤 역할을 한지 설명하고 있는 오수현 TL과 설명을 듣고 있는 이의상 TL, 이한주 대표

오수현 TL 네. 데이터센터에서는 방대한 양의 데이터를 빠르게 처리해야 하는데요. 최근에는 챗GPT와 같은 인공지능이 큰 관심을 받으면서 더 많은 데이터를 더욱 빠르게 처리할 수 있는 메모리 수요가 늘어나고 있습니다. 이러한 수요를 충족할 수 있는 것이 바로 HBM인데요. HBM은 TSV 기술을 이용해 상대적으로 적은 면적에 더 많은 데이터 입출력 통로를 가지게 됩니다. HBM의 데이터 전송 통로(I/O)는 1,024개로 일반적인 D램의 데이터 전송 통로인 8개와 비교하면 매우 많다는 것을 알 수 있습니다.

이러한 구조적 차이가 데이터센터에 어떻게 적용되는지 이해하기 쉽도록 우리가 흔히 이용하는 도로에 빗대어 설명해 드리겠습니다. 똑같은 통행량이라고 가정했을 때 왕복 2차선 도로와 왕복 16차선 도로가 있다면 어느 쪽이 훨씬 원활할까요? 당연히 16차선 도로일 것입니다. 이러한 차이는 교통량이 많아질수록 더욱 커질 것입니다. HBM을 사용한다는 것은 더 많아지는 교통량을 위해 왕복 16차선 도로를 두는 것과 비슷합니다. 방대한 양의 데이터 전송이 필요한 데이터센터나 인공지능 학습을 위해 꼭 필요한 제품이죠.

이한주 대표 예를 들어 설명해 주시니 이해가 쉽네요. 전송해야 하는 데이터가 많을수록 HBM이 더욱 큰 역할을 할 수 있군요. 게다가 제가 알기로는 HBM은 더 적은 전력 소비에도 효과적이라고 들었는데요. 이에 대해서도 간단히 설명해 주시겠어요?

오수현 TL HBM의 경우, 곡선 형태로 연결된 선을 각각의 다이(Die)에 연결하는 기존 D램의 방식(Wire Bonding)이 아닌 다이(Die)를 수직으로 연결하는 TSV 기술이 적용했기 때문에 상대적으로 패키지의 크기가 매우 작으며, 통신 거리도 비교적 짧아집니다. 덕분에 데이터 전송에 필요한 소비 전력도 줄어드는 것이죠. 압도적으로 뛰어난 성능에 더해 저전력까지, HBM은 데이터센터에 반드시 필요한 반도체라고 생각합니다.

▲ TSV 기술을 도입해 획기적으로 면적을 줄일 수 있었던 HBM

이의상 TL 이처럼 높은 효율을 보이는 HBM에 대한 수요가 늘어나고 있는 만큼 저희 SK하이닉스 역시 HBM 개발을 꾸준히 이어왔는데요. 덕분에 저희는 지난 2021년 업계 최초로 HBM3 개발 성공을 이뤄냈습니다. HBM3는 초당 819GB(기가바이트)의 동작 속도를 자랑하는데요. 이는 FHD 영화 163편을 1초 만에 전송할 수 있는 엄청난 속도입니다.

▲ SK하이닉스가 세계 최초로 개발에 성공한 12단 적층 HBM3

오수현 TL 저희가 개발한 HBM3의 경우 지난해 6월부터 본격적인 양산을 시작해 현재는 세계 최고 수준의 인공지능 전용 GPU인 NVDIA의 H100에 탑재되고 있는데요. H100은 인공지능 솔루션을 위한 다양한 데이터센터에서 사용되고 있습니다. 저희 SK하이닉스는 세계 최초로 HBM3를 개발한 데 이어, 최근에는 12단 HBM3의 개발[관련기사]에 성공하면서 HBM 기술 리더십을 굳건히 했습니다.

12단 HBM3의 경우, 기존 HBM3에서 D램을 8단을 수직으로 쌓은 것보다 더 많은 12단을 쌓은 제품입니다. 이를 통해 기존 16GB에서 24GB로 용량을 50% 늘릴 수 있었죠. 기존의 HBM3와 같은 두께를 유지하면서 용량(적층 수)을 높이기 위해 HBM에 들어가는 D램을 40% 얇게 만들어 쌓았는데요. D램을 얇게 만들면서 칩이 쉽게 휘어지는 등의 문제를 해결하기 위해 개선된 보호재(ECM*)와 새로운 적층 방식을 활용한 어드밴스드(Advanced) MR-MUF* 기술을 적용했습니다.

* 에폭시 보호재(EMC, Epoxy Molding Compound) : 열경화성 고분자의 일종인 에폭시 수지를 기반으로 만든 방열 소재로, 반도체 칩을 밀봉해 열이나 습기, 충격 등 외부 환경으로부터 보호한다.
* MR-MUF(Mass Reflow-Molded Under Fill) : 반도체 칩을 쌓아 올린 뒤 칩과 칩 사이 회로를 보호하기 위해 액체 형태의 보호재를 공간 사이에 주입하고, 굳히는 공정. 칩을 하나씩 쌓을 때마다 필름형 소재를 깔아주는 방식 대비 공정이 효율적이고, 열 방출에도 효과적인 공정으로 평가받고 있다. [관련기사]

이한주 대표 앞으로 더욱 늘어나게 될 클라우드와 데이터센터에서 SK하이닉스의 HBM들이 아주 큰 역할을 할 수 있을 것으로 기대가 되네요.

데이터센터의 또 다른 축, ‘스토리지’를 이루는 ‘낸드플래시’

이한주 대표 앞에서 얘기 나눴던 DDR5 MCR DIMM이나 HBM과 같은 반도체 제품들은 모두 데이터의 전송과 연산을 돕는 제품으로 알고 있는데요. 데이터센터에는 이외에도 핵심적인 역할을 하는 반도체가 있죠?

정이현 TL 네. 데이터를 저장하고 보관하는 스토리지를 구축하기 위한 낸드플래시가 있습니다. 지금까지 D램에 대한 이야기를 듣다 보니 ‘우리 SK하이닉스가 데이터센터, 그중에서도 D램 분야를 선도하고 있구나’라는 생각이 들었는데요. 낸드플래시 역시 데이터센터를 구축하는 한 축으로 매우 중요한 반도체이고 저희 SK하이닉스 역시 데이터센터를 위한 다양한 낸드플래시 제품을 개발 및 생산하고 있습니다.

▲ 데이터센터에 적용되는 낸드플래시의 다양한 제품들을 소개하고 있는 이의상 TL, 이한주 대표, 정이현 TL(왼쪽부터)

이한주 대표 낸드플래시는 우리가 흔히 사용하고 있는 SSD(Solid State Drive)를 구성하는 반도체인 것으로 알고 있는데요. SSD와 낸드플래시에 관해 설명해 주시겠어요?

정이현 TL 앞서 스토리지에 대해 살펴보면 좋을 것 같은데요. 과거 스토리지의 핵심이었던 자기를 이용한 HDD(Hard Disk Drive)에서 낸드플래시를 활용하는 SSD로 넘어오면서 우리는 많은 변화를 겪었습니다. 가장 먼저, 필요 전력이 감소했고, 데이터를 읽고 쓰는 속도가 비약적으로 상승했습니다. 게다가 자기 디스크를 사용해야 했던 HDD는 소형화에 물리적인 한계가 있었는데요. 그에 비해 낸드플래시를 활용했던 SSD는 소형화가 가능했습니다. 덕분에 지금 우리는 스마트폰을 비롯해 데이터센터 등에서도 공간을 절약하며 스토리지를 사용할 수 있죠.

특히, 저희 SK하이닉스는 지난해 8월 세계 최초로 238단 512Gb(기가비트) TLC(Triple Level Cell)* 4D 낸드플래시 개발에 성공하고 양산을 시작하기도 했습니다. 세계 최초로 238단 낸드플래시 개발에 성공했다는 것은 그만큼 저희 SK하이닉스가 낸드플래시 기술력에서 앞선다는 것을 의미하기도 합니다. 238단이라는 최고층에도 큰 의미가 있지만, CTP*와 PUC* 기술을 통해 구현한 4D 제품인 것도 큰 의미가 있습니다. 238단 4D 낸드플래시의 경우 이전 세대인 176단과 비교해 더 작은 크기로 생산이 가능해지면서 생산성이 높아졌고, 데이터 전송 속도는 2.4GB/s로 50% 빨라졌습니다. 게다가 소비 전력 역시 21% 줄었죠. 해당 제품이 지금 당장 서버용 SSD에 적용되는 것은 아니지만, 머지않아 서버에도 적용될 것으로 보이는데요. 이를 통해 데이터센터의 스토리지 성능과 전력 효율이 크게 향상할 수 있을 것입니다.

* 낸드플래시는 한 개의 셀(Cell)에 몇 개의 정보(비트 단위)를 저장하느냐에 따라 SLC(Single Level Cell, 1개)-MLC(Multi Level Cell, 2개)-TLC(Triple Level Cell, 3개)-QLC(Quadruple Level Cell, 4개)-PLC(Penta Level Cell, 5개) 등으로 규격을 구분. 정보 저장량이 늘어날수록 같은 면적에 더 많은 데이터를 저장할 수 있다.
* CTF (Charge Trap Flash) : 전하를 도체에 저장하는 플로팅 게이트(Floating Gate)와 달리 전하를 부도체에 저장해 셀 간 간섭 문제를 해결한 기술로, 플로팅게이트 기술보다 단위당 셀 면적을 줄이면서도 읽기, 쓰기 성능을 높일 수 있는 것이 특징이다.
* PUC (Peri. Under Cell) : 주변부(Peri.) 회로를 셀 회로 하단부에 배치해 생산효율을 극대화하는 기술

이한주 대표 낸드플래시 역시 D램과 같이 더 빨라진 속도와 작아진 크기, 저전력이 핵심이군요.

▲ 세계 최고층으로 개발된 SK하이닉스의 238단 4D 낸드플래시

정이현 TL 네. 맞습니다. 데이터센터에서 낸드플래시의 역할은 PC에서의 역할과 크게 다르지않게 데이터를 저장하고 보관하는 것입니다. 앞서 설명해 주신 D램과 비교해 보자면 D램은 가까운 곳에 손이 닿는 책상 정도로 생각할 수 있을 것 같습니다. 책을 볼 때만 책상 위에 책을 두는 것이죠. 하지만 SSD의 경우 다양한 책을 오래 보관하는 도서관이라고 할 수 있을 것 같아요. 잠시 불러오고 휘발되는 메모리가 아닌 장기간 저장할 수 있는 비휘발성 메모리라고 생각하시면 됩니다. 다만 데이터센터에 적용되는 낸드플래시의 경우, 단순히 데이터를 얼마나 빠르고 많이 읽고 쓸 수 있느냐를 넘어서 더 많은 요소를 고민해야 합니다.

정이현 TL 앞서 D램 제품들의 특징을 말씀해 주신 것과 상당히 비슷한 점이 있는데요. 낸드플래시 역시 데이터 저장뿐 아니라 SoC(System on Chip) 등을 활용해 연산 장치를 보조하는 등의 역할이 요구되고 있는 상황입니다. 그리고 저전력 역시 중요한 이슈이죠. 특별히 D램과 다른 점이 있다면 낸드플래시의 경우 데이터를 저장하기 위한 제품이다 보니 보안과 관련해 더 철저한 검증이 필요합니다.

개인 정보와 같은 민감한 정보가 저장되는 데이터센터의 경우, 보안 강화가 핵심 이슈가 될 수 있으며, 플랫폼이나 서비스 제공을 위한 데이터센터에서는 시스템 오류 등의 문제로 인해 발생하는 데이터 손상을 예방하거나 바로 복구 가능한 제품을 선호하는 경향이 있습니다. 심지어 보안 문제와 관련해선 일정 수준에 도달하지 못하면 아예 납품하지 못하는 경우도 빈번하기 때문에 저희도 제품의 보안 강화를 위해 노력하고 있는 상황입니다.

이한주 대표 보안과 관련된 부분은 저도 참 공감하는 부분이 많은데요. 이야기를 들어보니 소프트웨어 기반의 클라우드와 하드웨어 기반의 낸드플래시가 추구하는 방향이 상당히 비슷하다는 것을 느꼈습니다. 데이터를 저장한다는 측면에서 최근 클라우드 업계에서도 보안은 매우 중요한 이슈거든요. 과거에는 애플리케이션 단계에 보안 이슈가 집중돼 있었지만, 이제는 하드웨어 베이스에서까지 해킹할 수 있는 시대이기 때문에 낸드플래시 제품에서 더욱 보안에 힘쓰는 이유를 알 것 같네요.

지금까지 데이터센터에 어떤 반도체들이 필요하고, 해당 반도체들이 어떤 역할들을 하고 있는지 들어봤는데요. 데이터센터의 하드웨어 부분까지는 저도 잘 몰랐던 내용들이라 들으면서도 새롭게 알게 된 부분도 있어서 아주 신기하고 재밌었습니다. 반도체의 발전으로 더욱 쾌적한 환경의 클라우드 서비스와 데이터센터 운영이 가능했다는 생각이 듭니다. 그럼, 끝으로 클라우드 서비스와 데이터센터의 전망에 대한 이야기를 나눠보도록 할까요?
지금까지 데이터센터를 구성하는 다양한 반도체들에 관한 이야기를 나눴다. 더 빠른 데이터 전송을 위한 DDR5 MCR DIMM[관련기사]과 인공지능을 위해 특화된 HBM, 그리고 데이터 저장을 위한 핵심 반도체인 낸드플래시까지 살펴봤다. 해당 시리즈의 마지막 콘텐츠가 될 다음 편에서는 함께 나눈 대담에 대한 소감과 미래 전망에 대해 살펴볼 예정이다. 이한주 대표와 SK하이닉스의 미래를 위한 데이터센터와 클라우드, 그리고 반도체에 대한 이야기는 계속된다.

이번 5편에서는 로봇 및 기계전자공학과 한상윤 교수로부터 빛을 이용한 반도체, 실리콘 포토닉스 기술의 원리와 응용 분야에 대해 알아볼 것이다.
 

※DGIST : 반도체 융합기술, 뇌공학, 마이크로레이저 등 다양한 첨단 과학 기술을 연구하고 있다. 특히 반도체 분야에서는 전문적인 연구개발(R&D)과 함께 캠퍼스 내 반도체 제조 시설을 구축 운영하고 있다.

일반적으로 반도체는 실리콘 칩 주위에 전자가 흐른다는 특징이 있는데, 최근 반도체 칩에서 이 전자와 함께 빛을 이용한 ‘실리콘 포토닉스(Silicon Photonics)’라는 기술이 주목받고 있다. 이는 포토닉스(Photonics)*를 응용한 것으로 반도체 칩의 데이터 처리 속도를 높이기 위해 전자와 빛으로 구현한 광자(Photon)를 이용한다. 연산에 강점을 가진 전자와 통신에 강점을 가지는 빛이 하나의 칩에 통합되어 반도체의 데이터 처리 능력이 더욱 향상할 수 있다. 이렇게 실리콘 포토닉스는 기존 반도체로 실현할 수 없었던 분야에 새로운 가능성을 만들고 있다.

* 포토닉스 : 정보의 전송에서 광자(Photon)를 이용한 광학 연구의 한 분야

▲ 그림 1. 실리콘 포토닉스 기술의 개념도 (출처: PhotonHub)

데이터센터에서 실리콘 포토닉스의 역할

데이터센터의 중요성은 널리 알려져 있지만 실리콘 포토닉스 기술이 데이터센터 운영에 필수라는 사실은 아직 거의 알려지지 않았다. 데이터센터에 있는 수만 대의 서버는 고대역폭의 통신을 위해 전선이 아닌 광섬유들로 연결되어 있다. 따라서 서버에서 생성된 전기 신호를 빛으로 변환해 주거나, 광섬유를 통해 들어온 빛 신호를 전기 신호로 변환해 줘야 한다. 이 변환을 용이하게 해주는 것이 실리콘 포토닉스 기술로 개발된 광 트랜시버(Optical Transceiver)라는 소자다.

▲ 그림 2. 실리콘 포토닉스에 적용한 광 트랜시버의 프로토타입 (출처: IMEC)

실리콘 포토닉스는 단일 칩에서 빛과 전기 신호를 동시에 처리할 수 있어 광 트랜시버를 구성하기에 이상적인 기술이다. 광 트랜시버는 빛의 감쇠*가 적고 병렬처리 기능이 있어 최대 400 Gbps(초당 기가 비트) 속도로 서버 간의 통신을 가능하게 한다. 전기선의 통신 속도가 겨우 한 자릿수 Gbps에 그친다는 점을 감안했을 때, 빠르고 효율적인 데이터센터 운영을 위해서는 광 트랜시버가 필수다. 실제로 대규모 데이터센터 한 곳에서만 약 백만 개의 광 트랜시버를 사용하고 있다.

* 감쇠 : 광원(Optical Field)과의 거리에 따라 신호의 강도가 감소하는 비율을 말함

광 연결(Optical Link)에 적용되는 실리콘 포토닉스

실리콘 포토닉스는 데이터센터 외에 고대역폭 데이터 전송을 필요로 하는 다른 분야에도 적용되고 있다.

최근에는 불과 몇 센티미터(㎝) 거리의 칩을 연결하는 데도 구리선 대신 광 도파관*을 사용하는 추세다. 여기도 실리콘 포토닉스가 핵심적인 기술로 사용되고 있는데, 예를 들어 GPU 간 연결과 멀티코어 CPU의 코어 간 연결을 실리콘 포토닉스 기반의 광 링크*로 대체하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다.

* 광 도파관(Optical Waveguide) : 금속으로 된 관으로 광파를 전달하는 통로 기능을 함. 구리(Cu)선이 아닌 광섬유로 소자를 연결하는 ‘광 연결(Optical Link)’과 함께 실리콘 포토닉스에 적용되는 기술

* 광 링크(Optical link) : 두 개의 종단 단자를 광섬유로 서로 연결하거나 다른 광 채널과 직렬로 연결할 수 있도록 설계한 채널을 의미함

특히 광 링크는 CPU와 메모리 칩의 연결장치로도 고려되고 있다. 이러한 응용분야의 대표적인 예로, 실리콘 밸리의 스타트업 아야르 랩스(Ayar Labs)는 엔비디아(NVIDIA)와 협업해 <그림 3>과 같이 대규모 GPU 시스템에 광 링크를 내장하기 위한 기술을 개발하고 있다. [관련 자료 링크]

▲ 그림 3. 광 섬유(Optical Fibers)로 칩 간 연결 기술을 적용한 예시 (출처: 아야르 랩스(Ayar Labs))

실리콘 포토닉스 반도체의 작동 원리

그렇다면 실리콘 포토닉스 반도체는 어떻게 동작하는 걸까? 기존 반도체에 흔히 사용되는 전자회로와 비교해 보면 쉽게 이해할 수 있다. 전자회로는 복잡해 보이지만, 대부분이 트랜지스터와 그들을 상호 연결하는 구리선으로 구성된다. 전자회로의 트랜지스터와 전선의 역할은 실리콘 포토닉스 반도체에서 각각 광 변조기(Optical Modulator)*와 광 도파관(Optical Waveguide)이 담당한다. 또 전자회로는 작동하기 위해 전원이 공급되어야 하는데, 실리콘 포토닉스 반도체는 전원 대신 광원이 필요하다. 마지막으로 실리콘 포토닉스 반도체는 광신호를 전기신호로 변환하기 위해 광 검출기(Photo Detector)*라는 소자를 사용한다.

* 광 변조기(Optical Modulator) : 전기적 신호를 광 신호인 광 파장, 진폭, 위상 등으로 변화시키는 장치로 광 도파관을 통해 정보를 이동시키기 위한 변환 장치

* 광 검출기(Photodetector) : 광 변조기의 반대되는 의미로, 광 신호를 전기 신호로 변환하는 장치

▲ 그림 4. 광 변조기 공정의 개념도

전선이 전자를 운반하듯이 광 도파관은 광자 또는 빛을 운반한다. 광 도파관은 빛을 손실 없이 전달하는 채널 역할을 한다. 광 변조기는 광 신호를 생성하기 위해서는 <그림 4>와 같이 실리콘 포토닉스 반도체에 미세 공정으로 제작된 직경 1 마이크로미터(μm) 미만의 초박형 관인 이 광 도파관을 사용한다. 그리고 이어 광 도파관의 투과율을 조정하면서 빛의 강도를 조절한다.

The Manufacturing Process of Silicon Photonics Chips

▲ 그림 5. 12인치 웨이퍼 상에 제작된 실리콘 포토닉스 칩 (출처: 네이처(Nature))

실리콘 포토닉스 반도체의 제조공정은 기존의 전자회로 반도체를 만드는 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 공정과 매우 유사하다. [관련 기사] 마침 두 공정 모두 기본 재료로 실리콘을 사용하고 있어, 실리콘 포토닉스 반도체도 효율성을 위해 CMOS 공정으로 생산되고 있다. 실리콘 포토닉스 반도체만을 위해 완전히 새로운 공정을 개발하는 것보다 기존의 공정을 이용하는 것이 시간과 비용을 아낄 수 있어 내려진 결론이다.

또한 실리콘 포토닉스 소자 크기는 <그림 5>와 같이 마이크로미터 단위라 나노미터* 공정에서 쉽게 제조할 수 있어 기존의 반도체 라인에서 생산이 용이하다. 그 결과 실리콘 포토닉스의 역사가 비교적 짧음에도 불구하고, 전 세계 주요 파운드리들이 12인치 웨이퍼 위에 실리콘 포토닉스 반도체를 생산하기 시작했다. 이처럼 세계적으로 유명한 파운드리들이 실리콘 포토닉스 사업에 진출하고 있어, 앞으로 실리콘 포토닉스 시장은 더욱 크게 성장할 것으로 보인다.

* 나노미터(nm) : 1,000나노미터가 1마이크로미터(1,000nm = 1μm)다. 고로 나노미터 급에서 마이크로미터는 매우 크기 때문에 제조하기 용이함

실리콘 포토닉스의 현재 응용분야 : 자율주행 센서

데이터 전송 속도에 큰 영향을 미친 실리콘 포토닉스는 최근에는 점점 더 다양한 분야에 적용되고 있다.

예를 들어 라이다(LiDAR)*와 같은 자율주행 센서의 성능 향상과 소형화를 위해서 실리콘 포토닉스가 이용되고 있다. 시중에 유통되는 대부분의 라이다 시스템은 모터, 렌즈 등의 구성품이 수작업으로 조립되기 때문에 저비용으로 대량 생산하기 어렵다. 그러나 실리콘 포토닉스 기술을 이용하면 낮은 비용으로 고성능에 에너지 효율성이 뛰어난 라이다 시스템을 제조할 수 있어, 이를 해결할 수 있는 새로운 솔루션이 될 것으로 예상된다. 이 덕에 실리콘 포토닉스는 자동차에 자율주행 시스템을 추가하는 비용을 획기적으로 줄일 수 있을 것이다.

* 라이다(LiDAR, Light Detection and Ranging) : 레이저를 사용해 거리를 측정하는 기술 혹은 이를 이용한 센서

실리콘 포토닉스의 미래 응용분야

또한 실리콘 포토닉스는 기존 패러다임을 초월한 새로운 컴퓨팅 기술 개발도 가능하게 할 것이다. 이러한 차세대 컴퓨팅 기술을 몇 가지 꼽아보면, 빛의 병렬처리 능력을 활용해 하나의 물리적 장치로 다수의 추론이 가능한 AI 프로세서나, 고전 물리학의 한계를 뛰어넘는 양자 컴퓨팅과 도청, 감청이 불가능한 양자 암호 통신 등이 있다.

초거대 AI 모델 등 첨단 기술의 등장에 따라 하드웨어의 컴퓨팅 성능과 데이터 처리 능력에 요구되는 수준이 높아지고 있다. 이 강력한 수요에 발맞추기 위해 전자 반도체의 기존 패러다임도 진화해야 하며, 실리콘 포토닉스 기술로 이러한 진화를 이룰 수 있다. 실리콘 포토닉스 기술은 반도체와 빛을 결합해 기존의 물리적인 한계를 근본적으로 뛰어넘을 수 있기에 기존의 반도체에서는 불가능했던 응용분야를 실현할 수 있다. 앞으로 실리콘 포토닉스 기술은 컴퓨팅 및 AI 응용분야 등에서 큰 역할을 할 것으로 기대된다.

제3시선, 최고가 최고를 만나다
 

‘제3시선, 최고가 최고를 만나다’는 최고의 ICT 업계 전문가들이 서로의 분야에서 공통의 주제를 이야기하며 세상을 바라보고 새로운 시선을 넓혀가는 연재 콘텐츠입니다. ICT 분야의 최고 전문가와 최고의 ICT 기술을 만들어 내는 SK하이닉스 구성원 간의 만남을 통해 기존 인터뷰 콘텐츠에서 볼 수 없었던 이야기를 만나볼 수 있습니다.
 

이번 시리즈는 클라우드 전문 기업 ‘베스핀글로벌’의 이한주 대표와 SK하이닉스 구성원(오수현 TL, 이세라 TL, 이의상 TL, 정이현 TL)들이 만나 4차 산업혁명의 핵심 인프라가 될 ‘데이터센터와 클라우드, 그리고 반도체’를 주제로 나눈 대담을 총 5편에 걸쳐 다룰 예정입니다.
 

3편에서는 보다 뛰어난 성능의 데이터센터를 위해 더욱 주목받고 있는 서버용 D램에 대한 이야기를 다룰 예정입니다. 데이터센터에서 서버용 D램이 중요한 이유와 시장을 선도하고 있는 SK하이닉스의 D램에 대한 이야기, 지금부터 시작합니다. (편집자 주)

지난 편을 통해 우리는 4차 산업혁명의 핵심 인프라가 될 클라우드[관련기사]와 데이터센터[관련기사]에 대해 알아봤다. 디지털전환(DT, Digital Transformation)의 가속화와 클라우드 서비스의 이용 증가로 데이터센터의 중요성은 더욱 커지고 있으며, 데이터센터가 중요해진 만큼 이를 구성하는 서버(컴퓨터)의 성능 역시 빠르게 발전하고 있다.

서버의 성능 향상에는 CPU와 GPU 등 연산 장치의 발전이 큰 역할을 했지만, 이러한 발전도 데이터의 원활한 전송을 돕는 D램의 발전이 없었다면 빛을 보지 못했을 것이다. 우리가 상상조차 할 수 없는 방대한 데이터를 전송하고, 연산해야 하는 데이터센터에는 당연히 더 뛰어난 성능의 D램이 필요하다. 이번 편에서 이한주 대표와 SK하이닉스 구성원들은 데이터센터를 구성하는 서버, 그 중에서도 D램의 역할과 성능이 중요한 이유에 대해 살펴보고, D램 시장을 선도하고 있는 SK하이닉스의 기술력에 대해서도 알아볼 예정이다.

▲ 데이터센터에 필요한 D램 제품에 대해 이야기를 나누는 SK하이닉스 구성원과 이한주 대표(왼쪽부터 오수현 TL, 이의상 TL, 이한주 대표, 이세라 TL)

변화하는 데이터센터, ‘D램 역시 진화’ 중

정이현 TL 앞에서 우리는 최근 나타나고 있는 인공지능(AI, Artificial Intelligence)이나 클라우드의 수요가 많아지고 있는 현상에 대해 이야기를 나눴는데요[관련기사]. 이로 인해 데이터센터 역시 다양한 형태로 변화하고 있는 상황입니다. 실제로 데이터센터의 역할이 다양해짐에 따라 데이터센터를 구축하는 컴퓨터 역시 많이 달라졌죠.

▲ 데이터센터에서 네트워크 장비를 보며 인공지능 반도체의 중요성에 대해 이야기를 나누고 있는 이의상 TL, 이한주 대표, 정이현 TL(왼쪽부터)

이한주 대표 함께 살펴봤었던 SK텔레콤의 슈퍼컴퓨터 ‘타이탄(TITAN)’ 역시 데이터센터의 일부분이라고 할 수 있는데요. 요즘에는 타이탄과 같은 슈퍼컴퓨터나 아마존 웹서비스(AWS)에서 제공하는 인공지능 학습 컴퓨터 등 고성능 컴퓨팅이 가능한 제품들을 활용해 데이터센터를 구축하고 있습니다. 이런 움직임은 아마존이나 구글, 마이크로소프트, 애플 등 글로벌 IT 기업들을 중심으로 두드러지게 나타나고 있죠. 글로벌 IT 기업들이 인공지능 분야에 적극적인 모습을 보이면서 데이터센터에 적용할 수 있는 인공지능 반도체에 대한 관심도 빠르게 높아지고 있습니다.

▲ 올해 5월, 세계 최초로 데이터센터 호환성 검증에 들어간 SK하이닉스의 DDR5(1b)

이의상 TL 저희 SK하이닉스 역시 이러한 움직임에 기민하게 대응하고 있는데요. 먼저, 데이터센터에 활용되는 서버용 D램을 살펴보면, 지난 5월 세계 최초로 데이터센터 호환성 검증에 돌입한 DDR5를 이야기할 수 있을 것 같습니다. 현존 D램 중 가장 미세화된 10나노급 5세대(1b) 기술이 적용된 SK하이닉스의 최신 서버용 DDR5는 현재 가장 빠른 동작 속도인 6.4Gbps(초당 6.4기가비트)를 자랑하는데요. 최고 속도에 더해 소비 전압은 1.1V(볼트)로 기존 DDR5(1a) 대비 전력 소모를 20% 감축하는 데도 성공했습니다.

이한주 대표 최근 D램을 비롯한 다양한 반도체에서 소비 전력을 줄이고 있다는 점은 아주 긍정적이네요. 데이터센터의 경우, 그 필요성과 중요성은 더욱 커지고 있지만, 막대한 전력이 필요하다는 문제도 있었으니까요.

▲ 데이터센터의 전력 사용량이 점점 늘어나고 있음을 말하고 있는 오수현 TL

오수현 TL 맞습니다. 보통 데이터센터는 제곱미터(m2)당 1,000kWh의 전력을 사용하는 것으로 알려져 있는데요. 이는 일반적인 미국 가정의 전력 사용 대비 10배 많은 수준입니다. 데이터센터가 막대한 전력을 필요로 하는 이유를 살펴보면, 먼저 데이터센터를 운영하기 위해선 수많은 기기를 사용해야 합니다. 서버 컴퓨터를 통해 데이터를 처리하고 스토리지에는 데이터를 저장하고, 네트워크 장비를 통해 데이터의 송수신을 진행하죠. 이러한 데이터센터를 구성하는 컴퓨터와 장비들을 24시간 작동시키기 위해서는 막대한 전력이 필요합니다. 게다가 24시간 뿜어내는 열을 식히기 위한 냉방 시설도 필수적으로 필요합니다. 컴퓨터에 필요한 전력에 더해 냉방 시설을 위한 전력까지, 데이터센터가 소비하는 전력은 비약적으로 늘어나는 것이죠.

이한주 대표 그렇기 때문에 컴퓨터를 구성하는 각각의 반도체들이 전력 소비량을 줄이는 것이 결국 데이터센터 전체의 전력을 줄이는데 큰 효과가 있을 것으로 생각됩니다. 더 좋은 성능에 더 낮은 전력 소비를 추구하는 SK하이닉스의 방향성은 적절하다고 할 수 있겠네요. 그렇다면 데이터센터를 구성하는 제품의 필요 요소는 또 무엇이 있을까요?

이세라 TL 서버용 D램은 안정성과 신뢰성이 아주 중요합니다. 24시간 정상적으로 작동하면서도 작은 오류도 허용돼선 안 되는데요. 데이터센터의 서버용 컴퓨터가 제품의 문제로 인해 오류가 발생할 경우, 피해는 천문학적일 수도 있습니다. 우리가 흔히 사용하는 스마트폰 애플리케이션이나 컴퓨터를 통해 이용하는 다양한 서비스들 역시 모두 데이터센터의 정상적인 작동 위에서 이용이 가능한 것이기 때문입니다.

결국 데이터센터는 단순히 개인이 컴퓨터를 이용한다는 개념이 아니기 때문에 해당 제품들의 안정성과 신뢰성이 반드시 보장돼야 합니다. 그래서 저희는 DDR5부터는 D램 내부에 오류정정코드(On-Die ECC)를 도입했는데요. 덕분에 고속·고용량 환경에서 더 높은 안정성을 기대할 수 있습니다.

▲ 데이터센터 환경과 그 속에 구성된 서버용 D램 DDR5에 대해 이야기하고 있는 이세라 TL(오른쪽)과 경청하는 정이현 TL(왼쪽)

서버용 D램 선도하는 SK하이닉스

이한주 대표 메모리 반도체 분야를 이끌어가는 SK하이닉스인 만큼 확실히 서버용 D램에서도 강점을 보이는 것 같네요. 게다가 최근에는 기술 혁신을 통해 더욱 뛰어난 제품을 개발했다는 소문을 들었는데요. 어떤 제품일까요?

이의상 TL 지난해 12월 개발에 성공한 ‘DDR5 MCR DIMM(Multiplexer Combined Ranks Dual In-line Memory Module)[관련기사]입니다. 기존 제품인 DDR5 여러 개를 기판에 결합한 모듈 제품으로 동작 속도는 개발 당시 서버용 DDR5의 동작 속도였던 4.8Gbps보다 80% 빨라진 8Gbps 이상을 자랑합니다. 데이터센터는 제한된 면적에서 최고의 효율을 낼 수 있어야 하는데요. 저희가 개발한 MCR DIMM과 같은 고성능 제품을 사용하게 되면, 더 높은 수준의 퍼포먼스를 제공할 수 있다고 생각합니다.

이한주 대표 DDR5는 알겠는데, MCR DIMM은 조금 생소하네요. 조금 더 자세히 설명해 주시겠어요?

이세라 TL 이의상 TL님께서 말씀해 주신 대로 MCR DIMM은 여러 개의 DDR5를 하나의 기판위에 결합한 모듈 제품인데요. 그동안 DDR5의 속도는 D램 단품의 동작 속도에 좌우된다는 것이 일반적인 인식이지만, 이번 MCR DIMM은 기존 개념에서 벗어나 D램 단품이 아닌 특정 부품을 추가한 모듈을 통해 성능을 끌어올린 것이 특징입니다.

▲ MCR DIMM에 대해 설명하고 있는 이의상 TL(가운데)과 설명을 듣고 있는 오수현 TL(왼쪽), 이한주 대표(오른쪽)

이의상 TL MCR DIMM은 두 개의 랭크*가 동시에 작동된다는 특징이 있습니다. 이를 위해 저희는 ‘데이터 버퍼*’라는 부품을 MCR DIMM에 적용했는데요. 덕분에 1개의 랭크에서 64바이트의 데이터가 전송되는 것이 아닌 2개의 랭크에서 각각 64바이트의 데이터가 동시에 전송돼 128바이트의 데이터를 전송할 수 있게 된 것입니다. 기존 제품 대비 비약적인 성능 향상을 이룰 수 있었습니다.

* 랭크(Rank) : D램 모듈에서 CPU로 내보내는 기본 데이터 전송 단위의 묶음. 보통 64바이트(Byte)의 데이터가 한 묶음 단위가 돼 CPU에 전송된다.
* 버퍼(Buffer): D램 모듈 위에 같이 탑재돼 D램과 CPU 사이의 신호 전달 성능을 최적화하는 부품. 고성능과 안정성이 요구되는 서버용 D램 모듈에 주로 탑재된다.

▲ MCR DIMM의 작동 구조

오수현 TL MCR DIMM이 특히 놀라운 점은 성능 향상 폭이라고 할 수 있을 것 같은데요. 그동안 새로운 D램 제품의 동작 속도 향상 수준이 800Mbps 정도인 것을 감안하면, 기존 4.8Gbps에서 8Gbps 이상으로 동작 속도가 향상됐다는 것은 그야말로 혁신을 이룬 것이라고 할 수 있을 것 같아요.

이한주 대표 들어보니 감히 기술 혁신이라고 말할 수 있을 것 같네요. 이와 같은 기술 혁신을 위해선 사전에 많은 과정이 있었을 것 같아요. 특히 더욱 뛰어난 서버용 D램의 수요가 있었을 것 같은데요.

이의상 TL 네. 맞습니다. 앞서 이야기 나눈 대로 데이터센터는 인공지능을 비롯해 미디어와 쇼핑, 교통 등 방대한 분야에서 더욱 중요한 역할을 하게 될 것으로 예상되고 있는데요. 이에 따라, 데이터센터가 처리하게 될 데이터는 기하급수적으로 늘어나게 될 것입니다. 당연히 이러한 데이터를 처리하기 위한 메모리의 성능 향상도 필요하겠죠. 다만, 저희는 기존의 성능 향상 수준으로는 이처럼 폭발적으로 늘어나는 데이터를 처리하기에 어려울 수도 있겠다고 판단했습니다. 이에, 폭발적으로 늘어날 데이터와 데이터센터에서 필요로 하는 수준 이상의 제품 개발이 필요하다는 결론에 도달했고, 선제적으로 비약적인 성능 향상을 이룬 서버용 D램을 개발하게 된 것이죠.

이한주 대표 우리가 지금까지 나눈 이야기에서 언급됐던 인공지능이나 다가올 미래에 디지털상에서 이뤄지는 모든 서비스는 결국 클라우드와 데이터센터를 통해 구현될 것이고, SK하이닉스는 이러한 미래를 위해 철저하게 준비하고 있군요. 놀랍습니다. 이어, 데이터센터를 구성하는 더욱 다양한 제품에 대해서 알아보도록 할까요?
 

지금까지 데이터센터를 구성하는 핵심 제품 중 하나인 서버용 D램에 대한 이야기를 들어봤다. SK하이닉스는 끊임없는 기술 혁신을 통해 다가올 미래, 폭발적으로 늘어날 데이터를 더욱 빠르고 원활하게 처리하기 위한 제품을 개발, 생산하고 있었다. 다음 편에서는 인공지능이 발전하면서 더욱 각광받고 있는 반도체와 방대한 데이터를 저장하기 위한 반도체에 대한 이야기를 나눠볼 예정이다. 이한주 대표와 SK하이닉스의 미래를 위한 데이터센터와 클라우드, 그리고 반도체에 대한 이야기는 계속된다. 대한 이야기는 계속된다.

‘제3시선, 최고가 최고를 만나다’는 최고의 ICT 업계 전문가들이 서로의 분야에서 공통의 주제를 이야기하며 세상을 바라보는 새로운 시선을 넓혀가는 연재 콘텐츠입니다. ICT 분야의 최고 전문가와 최고의 ICT 기술을 만들어 내는 SK하이닉스 구성원 간의 만남을 통해 기존 인터뷰 콘텐츠에서 볼 수 없었던 이야기를 만나볼 수 있습니다. 이번 시리즈는 클라우드 전문 기업 ‘베스핀글로벌’의 이한주 대표와 SK하이닉스 구성원(오수현 TL, 이세라 TL, 이의상 TL, 정이현 TL)들이 만나 4차 산업혁명의 핵심 인프라가 될 ‘데이터센터와 클라우드, 그리고 반도체’를 주제로 나눈 대담을 총 5편에 걸쳐 다룰 예정입니다.
 

2편에서는 클라우드를 제대로 운영하기 위해 꼭 필요한 기반 시설, 데이터센터에 대해 자세히 살펴볼 예정입니다. 데이터센터에 대한 이야기, 지금부터 시작합니다. (편집자 주)

데이터센터(Datacenter)는 클라우드뿐만 아니라 인터넷에서 행하는 모든 활동을 위해 꼭 필요한 핵심 시설이다. 인터넷에서 제공되는 모든 서비스는 데이터센터 없이 불가능하기 때문에, 데이터센터에 대한 관심은 더욱 높아지고 있다.

국내 주요 IT 기업들 역시 자사의 데이터센터를 확충하기 위해 천문학적인 금액의 투자를 이어가고 있으며, 주요 통신사나 SI* 기업들 모두 비슷한 양상을 보인다. 이는 국내뿐만 아니라 전 세계적으로 더욱 적극적인 움직임을 보이고 있다. 클라우드에 대한 이야기를 나눈 전편[관련기사]에서 언급했던 세계적인 클라우드 기업, 아마존웹서비스(AWS)와 마이크로소프트(MS), 구글 등도 전 세계 곳곳에 하이퍼스케일 데이터센터*를 만들기 위해 천문학적인 비용을 투자하고 있다.

국내외 주요 기업들이 데이터센터를 계속 확충하는 이유는 무엇일까? 이번 ‘제3시선 최고가 최고를 만나다 with 이한주 대표’ 2편에서는 ICT 산업의 핵심 인프라인 데이터센터에 대해 더 자세히 알아보고자 한다.

▲ 데이터센터의 다양한 시설을 둘러보고 있는 이한주 대표와 SK하이닉스 구성원들(우측부터 오수현 TL, 이의상 TL, 이세라 TL, 정이현 TL, 이한주 대표)

4차 산업 핵심 인프라 ‘데이터센터’

이한주 대표 이번에는 데이터센터가 더욱 중요해지고 있는 이유, 그리고 데이터센터의 역할에 관해 자세한 이야기를 나눠보면 좋을 것 같습니다. 데이터센터가 이렇게 중요해진 이유가 무엇일까요?

정이현 TL 클라우드 서비스 역시 아주 중요한 요인이 되겠지만, 최근에 크게 주목받는 인공지능(AI, Artificial Intelligence)도 빼놓을 수 없을 것 같습니다. 머신러닝, 딥러닝 등을 위해 거대한 용량의 학습 데이터를 보관하고, 처리하는 데 데이터센터와 같은 하드웨어 시설이 반드시 필요하니까요. 게다가 최근 인공지능의 발전 속도가 눈에 띄게 빨라지면서 더욱 높은 수준의 인프라가 필요해졌고, 데이터센터의 중요도가 더욱 커진 것이죠.

실제로 국내외 IT 기업들은 새로운 산업의 선점을 위해 데이터센터에 투자를 늘리고 있으며, 전 세계 각 정부 역시 국가 핵심 시설로 데이터센터를 선정해 투자하고 관리하는 모습을 보이고 있습니다. 그만큼 데이터센터라는 인프라가 중요해지고 있다는 의미인 것이죠.

이한주 대표 네 맞습니다. 과거에는 회사마다 존재하는 서버실 혹은 전산실 개념의 온-프레미스(On-Premise) 형태의 데이터센터들이 주를 이뤘지만, 최근에는 단독 건물 형태의 데이터센터가 빠르게 늘어나고 있죠. 이러한 모습은 전 세계적으로 나타나고 있는데요.

국내만 하더라도 주요 IT기업인 네이버와 카카오 등은 수천억 원을 투자해 자사의 데이터센터를 구축하고 있고, 아마존 역시 최근 호주에 약 12조 원을 투자해 데이터센터를 구축한다고 밝힌 바 있습니다. 이처럼 데이터센터의 확충은 세계적인 트렌드입니다.

▲ 글로벌 데이터센터 분포 현황(출처 : datacentermap.com). 북미와 유럽에 많은 데이터센터가 분포해 있지만 최근 아시아와 오세아니아 등에서도 데이터센터 수가 빠르게 늘어나고 있다.

이의상 TL 데이터센터의 변화에 대해서 조금 더 자세히 살펴보면, 사실 우리가 흔히 말하는 데이터센터는 IDC(Internet Data Center)라고도 불리고 있는데요. IDC의 경우 국내에서 1970년대 대기업 등 아주 극소수 기업에서만 구축해서 사용했었고, 1990년대 들어서면서 지금과 같이 컴퓨팅과 네트워크를 연결한 형태로 진화하기 시작했었습니다. 이후 2000년대가 지나면서 정보화로 인한 데이터의 수요 및 공급이 많아졌고, 인터넷 기술의 발전으로 더욱 많은 데이터를 저장해야 하는 현재의 데이터센터 모습이 만들어졌죠.

▲ 슈퍼컴퓨터 타이탄(TITAN)의 실제 모습(출처 : SK텔레콤)

오수현 TL 실제로 최근 데이터센터는 더 다양한 분야에서 활용되고 있는데요. 대담에 앞서 직접 다녀왔던 데이터센터는 SK텔레콤의 인공지능 서비스인 에이닷(A.)을 구현하는 슈퍼컴퓨터, ‘타이탄(TITAN)이 설치된 곳이었잖아요. 이한주 대표님이 말씀해 주신 서버실이나 전산실 개념을 넘어 인공지능 구현을 위한 슈퍼컴퓨터 역시도 데이터센터의 범주에 속한다고 생각하니, 데이터센터의 역할이 정말 다양해진 것 같아요.

이한주 대표 그렇습니다. 하이퍼스케일 데이터센터가 등장하는 것 역시 이러한 흐름에서 비롯됐다고 할 수 있어요. 훨씬 더 많은 데이터를 더 빠르게 처리해야 하는 하드웨어들이 필요해졌고, 이 하드웨어들의 안정성을 위해 더 체계적인 관리가 필요해진 것이죠.

이세라 TL 덕분에 데이터센터의 구성요소도 변화하고 있는데요. 과거에는 통신을 위한 TCP/IP*나 SNMP* 장비 중심에서 현재는 서버실 등 통신장비를 비롯해 컴퓨팅 시스템, 저장 장치(Storage) 등이 복합적으로 구축돼 있습니다. 데이터센터가 더 다양한 곳에서 활용되면서 데이터센터의 구성요소 역시 변화하고 있는 것이죠.

데이터센터도 빌려 쓴다고요?” 다양해지는 데이터센터 운영 방식

이한주 대표 데이터센터를 필요로 하는 분야가 훨씬 많아지면서, 데이터센터의 역할도 더 다양해지고 있습니다. 자연스럽게 데이터센터의 운영 방식도 조금씩 변화하고 있는데요.

▲ 데이터센터의 운영 방식에 관해 설명하는 이의상 TL(가장 왼쪽)

이의상 TL 네. 맞습니다. 데이터센터의 운영 방식은 크게 두 가지로 구분할 수 있을 것 같은데요. ‘엔터프라이즈(Enterprise) 데이터센터*’와 ‘코로케이션(Co-Location) 데이터센터*’로 구분할 수 있습니다. 흔히 네이버나 카카오 등 국내 주요 IT 기업들이 자사의 서비스를 구현하기 위해 구축한 데이터센터나 시중 은행 등에서 안정적인 인터넷 뱅킹을 지원하기 위해 구축한 금융권 데이터센터 등이 엔터프라이즈 데이터센터로 분류되고 있죠.

코로케이션 데이터센터의 경우, 잘 구축된 데이터센터를 빌려주는 개념인데요. 데이터센터의 물리적인 공간과 서버, 컴퓨팅 재원 등을 다른 기업 등 사용자에게 일정 비용을 받고 원하는 만큼 빌려주는 것입니다. 서버 등 재원을 빌려 쓴다는 점에서 앞에서 얘기했던 클라우드 서비스, 그중에서도 IaaS[관련기사]와 유사한 점이 있지만, 실제 물리적인 공간과 재원을 빌려주는 코로케이션 데이터센터와 가상 서버를 빌려주는 클라우드와는 다소 차이가 있습니다.

이세라 TL 사용자 입장에서 코로케이션 데이터센터를 이용할 경우 유리한 점은 무엇이 있을까요?

정이현 TL 별도의 데이터센터를 구축하지 않아도 된다는 장점이 있습니다. 데이터센터를 구축하고 관리하기 위해선 큰 비용이 발생할 수밖에 없는데요. 결국, 코로케이션 데이터센터를 구축해 비용 절감 등의 규모의 경제를 실현하고, 기업(사용자)들은 이를 임대해 운용하는 방식으로 경제성을 확보할 수 있는 것입니다.

이의상 TL 데이터센터는 단순히 서버나 컴퓨터만 설치한다고 운용할 수 있는 것이 아니기 때문에 코로케이션 데이터센터가 더욱 주목받고 있는 것이겠죠. 데이터센터를 구축하기 위해서는 냉방 시설을 비롯해 화재 예방을 위한 안전 시설, 데이터 백업을 위한 백업 시설 등 정말 많은 것들이 필요하잖아요. 실제로 저희가 오늘 둘러봤던 슈퍼컴퓨터 타이탄이 설치된 데이터센터를 떠올려 봐도 단순히 GPU가 설치된 컴퓨터만 있었던 것이 아니라 수많은 장비가 설치돼 있었거든요.

스타트업과 같은 영세한 기업들은 이러한 다양한 시설을 구축하는데 큰 부담이 있을 것입니다. 만약 자체적으로 데이터센터를 구축했다고 하더라도, 서버를 증설해야 하는 상황이 발생하면 막대한 비용이 또다시 필요해지겠죠. 반면에 코로케이션 데이터센터를 이용할 경우, 필요한 만큼의 재원만 임대하면 되기 때문에 보다 경제적인 데이터센터 운영이 가능한 것입니다.

▲ 데이터센터에 대한 이야기를 정리하며, 데이터센터에 적용되는 반도체에 대해 SK하이닉스 구성원들에게 질문하는 이한주 대표

이한주 대표 경제성과 효율성을 따져봤을 때, 코로케이션 데이터센터의 수요가 늘어날 것으로 예상되는데요. 결국 코로케이션 데이터센터와 거대 IT 기업들의 엔터프라이즈 하이퍼스케일 데이터센터가 더욱 늘어나면, SK하이닉스와 같은 반도체 기업에는 아주 긍정적일 것 같아요. 데이터센터에는 수많은 반도체가 필요하니까요. 그렇다면 데이터센터에 어떤 반도체들이 필요할지 궁금해지는데요. 데이터센터에 적용되는 반도체는 무엇이 있는지, 함께 이야기 나눠 볼까요?

지금까지 클라우드 서비스를 비롯해 인공지능 등 IT의 필수 인프라로 여겨지는 데이터센터에 대한 이야기를 들었다. 4차 산업이 고도화됨에 따라 데이터센터의 운영방식이 더욱 다양해졌으며, 이러한 변화는 더욱 많은 기업이 쉽게 데이터센터 이용할 수 있게 만들었다는 점을 확인할 수 있었다. 다음 편에서는 데이터센터를 구축하는 반도체에 대한 이야기를 나눠볼 예정이다. 이한주 대표와 SK하이닉스의 미래를 위한 데이터센터와 클라우드, 그리고 반도체에 대한 이야기는 계속된다.

이번 시리즈는 클라우드 전문 기업 ‘베스핀글로벌’의 이한주 대표와 SK하이닉스 구성원(오수현 TL, 이세라 TL, 이의상 TL, 정이현 TL)들이 만나 4차 산업혁명의 핵심 인프라가 될 ‘데이터센터와 클라우드, 그리고 반도체’를 주제로 나눈 대담을 총 5편에 걸쳐 다룰 예정입니다.

1편에서는 데이터센터와 클라우드의 중요성, 글로벌 주요 기업들의 클라우드 구축 현황, 그리고 점점 성장하고 있는 클라우드 컴퓨팅의 시장 현황으로 구성돼 있습니다. 4차 산업의 핵심 인프라인 데이터센터와 클라우드에 대한 본격적인 이야기, 지금부터 시작합니다. (편집자 주)

데이터센터와 클라우드, 반도체를 알기 위한 특별한 대담

“지금은 개인의 모든 일상과 삶이 데이터로 저장된다. 그리고 저장된 데이터는 새로운 의미로 생성되어 우리의 일상에 스며들며 지금껏 경험하지 못한 또 다른 삶을 제공한다.”

DT(Digital Transformation)로 불리는 디지털 전환은 우리에게 피할 수 없는 파도와 같다. 디지털 기술의 발전은 정보를 비롯해 우리의 모든 일상과 삶을 데이터로 바꾸었고, 이런 데이터는 다시 우리의 일상을 변화시키는 거대한 매개체가 되고 있다.

데이터를 얼마나 잘 활용할 수 있는지가 경쟁력이 되는 요즘, 더욱 주목받는 분야가 있다. 정보통신기술(ICT)과 4차 산업혁명의 인프라로 불리는 데이터센터와 클라우드 컴퓨팅(이하 클라우드)이 그것이다. 데이터센터와 클라우드는 어떤 역할을 하기에 ICT와 4차 산업혁명의 인프라로 불리는 것일까?

뉴스룸은 이를 더 자세히 알아보기 위해 클라우드 전문기업 이한주 베스핀글로벌 대표와 데이터센터에 사용되는 다양한 반도체를 개발하고 생산하는 SK하이닉스 구성원들의 대담을 마련했다.

이한주 대표 안녕하세요. 베스핀글로벌의 이한주 대표입니다. 먼저 제가 속해있는 베스핀글로벌에 대해 간단히 소개해 드리면, 저희는 ‘클라우드를 클라우드답게’ 쓰는 것을 목표로 종합적인 멀티 클라우드 서비스를 제공하는 클라우드 전문 기업입니다. 클라우드 전문가로서 이 자리에 참여한 만큼 여러분께 클라우드와 관련된 다양한 이야기들 전해드리고, SK하이닉스 구성원분들을 통해 그동안 제가 잘 알지 못했던 반도체에 대해서도 더욱 많은 이야기를 들을 수 있으면 좋겠습니다.

이의상 TL 안녕하세요. SK하이닉스 Datacenter Memory 기획 이의상TL입니다. ICT의 미래를 구축하는 데 핵심 역할을 하는 클라우드와 데이터센터에 대한 이야기를 나누는 자리에 이렇게 함께 할 수 있어서 정말 기쁘게 생각하고 있습니다. 제가 담당하는 DDR5 및 MCR DIMM과 같은 메모리 반도체들이 데이터센터에서 어떤 역할을 하는지 이야기하고 다른 분야에 대한 이야기들도 충분히 들을 수 있는 시간이 됐으면 좋겠습니다.  [MCR DIMM 자세히 알아보기]

오수현 TL SK하이닉스 HBM Design 오수현 TL입니다. HBM은 고성능 메모리 반도체로 방대한 양의 데이터를 처리해야 하는 데이터센터에서 적극 사용되고 있는 제품인데요. 실제로 SK하이닉스에서 생산하고 있는 제품이 어디에 어떻게 사용되고 있는지 자랑하고 싶은 마음에 벌써 설레네요! [HBM3 자세히 알아보기]

이세라 TL 안녕하세요. DDR5 Computing DRAM Server 제품개발과 실장 평가, 불량 분석 등의 업무를 담당하고 있는 이세라 TL입니다. 다양한 분야의 구성원들과 업계 최고의 전문가와 함께하는 오늘 대담이 큰 기대가 되는데요. 오늘 대담을 통해 다양한 의견들과 새로운 정보들을 듣고 배워갈 수 있으면 좋겠습니다.

정이현 TL 저는 SSD제품기획 정이현 TL입니다. 저만 유일하게 D램이 아닌 낸드(NAND)의 세계에서 온 것 같은데요. 낸드 세계의 대표라 생각하고 적극적으로 대담에 임하겠습니다. 최근에는 엄청난 양의 데이터들이 쏟아지는 만큼 데이터센터를 비롯해 클라우드 분야에서도 낸드 플래시(NAND Flash)와 같은 비휘발성 메모리 반도체의 역할도 점차 중요해지고 있습니다. 다양한 분야에서 낸드가 어떤 역할을 하는지 자세히 설명해 드리도록 하겠습니다.

▲ 데이터센터 시설을 살펴보면서 정보의 양에 대해 설명하는 이한주 대표와 SK하이닉스 구성원들 (우측부터 이한주 대표, 이의상 TL, 이세라 TL, 정이현 TL, 오수현 TL)

4차 산업혁명의 핵심 인프라, 클라우드

이한주 대표 각 분야 전문가께서 참석해 주셨네요. 오늘 우리가 이 자리에 모인 이유는 최근 가속화되는 디지털 전환에 맞춰 더욱 중요해지고 있는 데이터센터와 클라우드 서비스를 이야기하고자 함인데요. 최근 세계적인 트렌드를 살펴보면 클라우드 시장은 빠르게 성장하고 있으며, 데이터센터 또한 빠르게 늘어나고 있기 때문에 오늘의 이 대담이 많은 분께 큰 도움이 됐으면 좋겠네요.

이의상 TL 저 역시 같은 생각입니다. 클라우드 시장의 경우, 2021년 시장조사기관 프레시던스 리서치는 이미 22년 4,460억 달러(한화 약 586조 원)의 규모를 형성했으며, 올해에는 약 20% 성장한 5,240억 달러 수준의 규모가 될 것으로 전망했는데요. 최근 챗GPT와 같은 인공지능(AI, Artificial Intelligence) 기술 발전이 주목받으며 클라우드와 데이터센터의 시장이 더욱 확장될 것이라는 전망이 나오고 있는 것이죠.

이세라 TL 덧붙이자면, 클라우드 시장 규모는 매년 평균 17% 이상 성장해 2030년에는 1조 6,140억 달러(한화 약 2,090조 원)에 달할 것이라는 전망도 나오고 있습니다. 폭발적으로 성장하는 클라우드 시장은 우리 SK하이닉스와 같은 반도체 기업들에는 매우 중요한 시장인데요. 클라우드 시장이 이처럼 높은 성장 가능성을 가지고 있는 이유는 무엇일까요?

▲ 글로벌 클라우드 시장 규모 전망치(출처 : 프레시던스 리서치)

이한주 대표 클라우드가 무엇인지를 먼저 살펴보면 좋을 것 같아요. 우리가 흔히 클라우드에 대해 디지털 세상의 인프라라고 이야기하는 경우가 많은데요. 이는 우리가 디지털 세상에서 데이터를 가지고 행하는 대부분의 일들이 클라우드 위에서 이뤄지기 때문입니다.

오수현 TL 사실 많은 사람은 클라우드에 대해 외장 하드디스크처럼 온라인상에 존재하는 데이터 저장소로만 인식하고 있잖아요. 실제로 대중에게 많이 알려진 클라우드 서비스 역시 데이터 저장소의 역할이었고요. 이런 클라우드가 어떻게 디지털 세상의 인프라가 됐을까요?

이한주 대표 사실 클라우드 서비스는 그 종류도 굉장히 다양하며, 광범위하게 분야에서 사용되고 있습니다. 우리가 최근 아주 많이 사용하고 있는 애플리케이션을 생각해볼까요? 유튜브나 넷플릭스와 같이 온라인 스트리밍을 기반으로 하는 OTT 서비스*는 세계적으로 아주 많은 사람이 이용하고 있죠. 이러한 OTT 서비스 역시 클라우드에 기반해 서비스되고 있습니다. OTT 서비스뿐 아니라 최근 화제가 됐던 챗GPT와 같은 인공지능, 로블록스와 같은 게임 등도 클라우드 위에서 구현되고 있죠.

* OTT(Over The Top) 서비스 : Over The Top media service. 인터넷망을 통해 영상 콘텐츠를 제공하는 서비스

정이현 TL 넷플릭스의 경우 클라우드 서비스를 설명할 때 빼놓을 수 없는 비즈니스 모델이기도 하잖아요. 이미 지난 2016년 클라우드 마이그레이션*을 모두 완료한 것으로 알고 있습니다. 넷플릭스가 클라우드로 완전히 전환한 이유는 무엇인가요?

* 마이그레이션(Migration) : 하나의 운영환경으로부터 더 나은 운영환경으로 옮겨가는 과정을 뜻함

▲ 넷플릭스의 클라우드 마이그레이션이 시장에 주는 의미에 대해 이야기 나누고 있는 이한주 대표와 SK하이닉스 구성원들

이한주 대표 넷플릭스의 경우 지난 2008년, 데이터베이스 손실로 인한 서비스 지연 문제가 결정적인 원인이기는 했지만, 현재 전 세계 190여 국가에 서비스될 정도로 규모가 커진 것은 결국 클라우드 마이그레이션 덕분이라고 생각합니다.

현재 넷플릭스는 클라우스 서비스 점유율 1위를 차지하고 있는 아마존 웹 서비스(AWS, Amazon Web Services / 점유율 32%, 2022년 4분기 기준)를 통해 소비자들에게 콘텐츠를 제공하고 있는데요. 전 세계 어디서든 수억 명의 사람들에게 원활한 콘텐츠 전송이 가능한 것도 클라우드 덕분이죠. 잘 구축된 데이터센터에서 원하는 만큼의 컴퓨팅 재원을 사용하고, 더 많은 재원이 필요하다면 유연하게 늘리고 줄일 수 있기 때문에 안정적으로 전 세계에 콘텐츠를 제공할 수 있는 것입니다.

만약 넷플릭스가 자체적으로 데이터센터 등을 구축해 서비스하고자 했다면 지금의 세계적인 서비스가 어려웠거나, 천문학적인 비용이 필요했을 것입니다.

이의상 TL 그렇군요. 넷플릭스는 클라우드를 활용한 비즈니스의 대표 사례이지만, 클라우드는 더욱 다양한 분야에서 활용되고 있는데요. 이와 관련해 클라우드가 어떤 분야에서까지 사용될 수 있을지 궁금합니다.

이한주 대표 ICT 전 분야에서 클라우드가 활용되고 있다고 말씀드리고 싶습니다. 혹자는 4차 산업혁명을 통해 클라우드가 더욱 확장될 것이라고 이야기하기도 하지만, 저는 클라우드의 확장이 4차 산업혁명을 결정짓는 중요한 요소 중 하나가 될 것으 생각합니다. 클라우드를 통해 ICT 인프라 활용이 유연해지면서 데이터에 대한 수집, 저장, 분석이 아주 쉬워졌는데요. 데이터가 곧 자산이 되는 시대에서 더욱 쉽게 데이터를 활용할 수 있도록 도와주는 클라우드는 선택이 아닌 필수가 될 것입니다.

미래 핵심 산업이라고 불리는 인공지능 역시 클라우드 기반으로 서비스될 것이고, 방대한 양의 교통 데이터를 수집해야 하는 자율주행 역시 마찬가지죠. 만약 클라우드 없이 인공지능이나 자율주행 기술을 구현하려고 한다면, 우리는 상상할 수도 없는 방대한 양의 데이터를 우리의 스마트폰이나 컴퓨터, 그리고 자동차에 입력하고 연산해야 하는데요. 이렇게 진행할 경우 우리가 원하는 수준의 인공지능이나 자율주행을 구현하기엔 현실적으로 어렵겠죠. 결국, 우리의 미래를 변화시킬 수많은 기술은 클라우드를 통해 구현되고, 서비스될 것이라고 확신합니다.

▲ 다양한 분야에서 활용되고 있는 클라우드 컴퓨팅 기술

용도와 목적에 따라, 다르게 사용하는 ‘클라우드’

오수현 TL 앞에서 이한주 대표님께서 클라우드의 종류가 다양하다고 말씀해주셨는데요. 클라우드의 종류, 어떻게 구분돼 있고 어떤 차이점이 있는 것인가요?

이한주 대표 클라우드의 종류도 여러 개로 구분할 수 있고 클라우드 공급자 역시 조금씩은 다른 점이 있는데요. 클라우드의 종류를 살펴보기에 앞서 클라우드 공급자는 어떻게 구분되고 있는지 먼저 살펴보면 좋을 것 같아요.

먼저 세계적인 클라우드 공급자인 아마존이나 마이크로소프트, 구글, 알리바바, 텐센트와 같이 초거대 규모의 데이터센터를 보유하고 있는 공급자들을 CSP(Cloud Service Provider)라고 부르는데요. 이들은 수십조 원의 비용을 투자하며 데이터센터 인프라를 구축하는 공급자입니다. 아마존의 클라우드 서비스인 AWS만 해도 전 세계 31개 지역에서 99개의 데이터센터를 운영하고 있는데요. 데이터센터 하나의 평균 면적이 1만 5,000m²로 잠실 올림픽주경기장 크기의 2배에 달할 정도며, 하나의 데이터센터당 약 5만~8만 대의 서버 컴퓨터가 설치돼 있습니다.

그리고 베스핀글로벌과 같이 클라우드 컨설팅이나 시스템 구축, 사후 서비스 등 클라우드 전문 서비스를 제공하는 공급자들을 MSP(Managed Service Provider)라고 부릅니다. CSP가 운영하는 초거대 데이터센터를 보유하고 있는 것은 아니지만, 기업들이 클라우드를 이용하기에 앞서 겪는 많은 고민을 해결해주고, 최적의 조건으로 클라우드를 이용할 수 있도록 컨설팅해주는 역할을 하는 것이죠.

▲ 공급자에 따라 제공되는 서비스가 다른 클라우드 서비스에 대해 말하고 있는 이세라 TL(가장 오른쪽)

이세라 TL 공급자에 따라 제공하는 서비스도 다르다는 말씀이신 것 같은데요. 저 역시 클라우드 서비스가 IaaS, PaaS, SaaS, 등으로 구분된 것으로 알고 있습니다. 각각 서비스들에 대해 알기 쉽게 설명해 주실 수 있을까요?

이한주 대표 가장 먼저 IaaS(Infra as a Service)는 이름 그대로 인프라를 서비스하는 형태인데요. 앞서 저희가 얘기 나눴던 AWS의 데이터센터 등 인프라를 넷플릭스가 이용하고 있는 것이 바로 IaaS입니다. PaaS(Platform as a Service)의 경우 애플리케이션 구축, 개발, 배포 등에 필요한 요소들이 표준화된 ‘플랫폼’ 자체를 클라우드 형태로 제공하는 서비스입니다. 기업들은 개발을 위해 필요한 도구와 환경이 구축된 플랫폼을 통해 개발하기 때문에 개발 비용을 줄일 수 있다는 장점이 있습니다. 대표적인 PaaS 제공 사례로는 구글 앱 엔진, 오라클 등이 있습니다.

마지막으로 SaaS(Software as a Service)는 소프트웨어를 클라우드 형태로 이용하는 서비스인데요. 저희 베스핀글로벌이 제공하고 있는 서비스이기도 합니다. 클라우드 기반 소프트웨어이기 때문에 컴퓨터에 프로그램을 설치하지 않아도 인터넷만 연결돼 있으면 언제 어디서나 손쉽게 이용할 수 있다는 장점이 있습니다. MS오피스365, 어도비, 세일즈포스 등이 대표적입니다. 지금 설명한 서비스는 세 가지였지만, 이외에도 더욱 다양한 형태의 서비스들이 나타날 것으로 보고 있습니다. 수많은 종류가 등장하겠죠.

성장하는 클라우드, 거대해지는 데이터센터

정이현 TL 더욱 다양한 종류의 클라우드 서비스가 등장한다는 것은 아무래도, 클라우드의 중요성이 더욱 커지고 있기 때문이겠죠? 클라우드가 지금보다 더 넓은 영역에서 활용된다면 결국 더욱 많은 인프라, 즉 데이터센터가 만들어져야 할 텐데요. 실제로 클라우드 시장이 커질수록 전 세계적으로 데이터센터의 수도 빠르게 늘어나고 있잖아요. 대표님은 클라우드 시장의 성장과 데이터센터의 확장에 대해서 어떻게 전망하고 계신지요?

이한주 대표 모두 아시는 것처럼, 데이터센터가 새로운 시설은 아니잖아요. 지금처럼 클라우드가 사용되기 전에도 우리는 데이터센터를 사용해왔습니다. 기본적으로 데이터센터는 데이터를 저장하는 서버가 모여있는 곳을 의미하는데요. 데이터센터는 일반적인 기업의 작은 전산실에도 있었고 건물 전체를 사용하는 데이터센터도 있었습니다. 흔히 온-프레미스(On-Premise)라고 부르죠. 이는 클라우드 서비스가 나오기 전 대부분의 기업이 사용해오던 인프라 구축 방법이었습니다.

하지만 클라우드가 등장한 이후, 우리는 거대한 변화를 목격했는데요. 아마존이나 마이크로소프트, 구글 등의 클라우드 컴퓨팅 서비스 제공 기업들은 자사의 클라우드를 더욱 원활하게 서비스하기 위해 수십만 대의 서버 컴퓨터를 보유한 초거대(하이퍼스케일) 데이터센터를 구축하기 시작했습니다. 이런 움직임은 전 세계 모든 대륙에서 보이고 있는데요. 이러한 추세는 지속해서 이어질 것이라는 전망이 나오고 있습니다.

▲ 국내 데이터센터 시장에 대해 언급하고 있는 이의상 TL과 경청하고 있는 이한주 대표와 구성원들

이의상 TL 저 역시 대표님의 의견에 공감하고 있습니다. 기존 빅3라고 불렸던 아마존, 마이크로소프트, 구글 외에도 오라클, IBM 등 새로운 CSP(Cloud Service Provider)들이 등장하고 있으니까요. 이들 역시 초거대 데이터센터를 구축하기 위한 움직임을 보이고 있으며, 국내의 네이버, KT, NHN 등도 최근 CSP 사업을 시작하며, 더 큰 규모의 데이터센터 구축에 힘을 쏟고 있죠.

이한주 대표 네 맞습니다. 그래서 저는 오늘의 이 대담이 아주 큰 의미가 있다고 생각해요. 데이터센터의 확장은 세계적인 트렌드이며, 데이터센터의 중요도가 높아질수록 결국 데이터센터를 구성하는 각각의 컴퓨터들과 그 컴퓨터에 적용된 반도체들의 중요도는 더욱 커질 테니까요. 그렇다면 이제부터 데이터센터를 구성하는 다양한 요소와 데이터센터 분야의 동향에 대한 이야기를 시작해볼까요?

4차 산업혁명의 키포인트가 될 클라우드, 그리고 클라우드를 구현하기 위한 초거대 데이터센터, 1편을 통해 우리는 클라우드 서비스가 중요성과 종류, 그리고 데이터센터의 변화에 대해 알아봤다. 다음 편에서는 본격적으로 데이터센터에 대한 이야기를 다룰 예정이다. 이한주 대표와 SK하이닉스의 미래를 위한 데이터센터와 클라우드, 그리고 반도체에 대한 이야기는 계속된다.

메모리 반도체의 시장 사이클은 크게 2가지로 분류된다. 경기 흐름을 동반한 사이클인지, 아니면 내재적인 수급에 의해서 움직이는 사이클인지로 구분되며, 이는 시장을 분석하고 미래를 예측하기 위한 바로미터로 쓰인다.

메모리 시장은 이 2가지 사이클을 반복하며 많은 부침을 겪어왔지만, 결과적으로는 우상향의 그래프를 그리며 반도체 시장의 변화와 성장을 주도해왔다. 경기 변화와 혁신적인 기술 및 제품이 사이클의 변곡점으로 작용해왔는데, 이 칼럼을 통해 향후 반등의 계기가 될 주요 모멘텀은 무엇이 될지 살펴보고자 한다.

사실 2012년 이후 메모리 시장은 경기 흐름을 동반한 사이클을 경험한 적이 없다. 그나마 2017년에 시작된 금리 인상 여파로 2019년 큰 폭의 가격 하락을 겪었지만, 코로나19 발생으로 급격히 금리가 인하되면서 시장이 빠르게 반등했다. 그러나 현재 우리가 겪고 있는 하락 사이클은 2007~2008년 이후 처음 겪는 경기 동반 사이클이라는 점을 염두에 둬야 한다.

그 동안의 메모리 사이클과는 다른 양상으로 상황이 전개되고 있고, 경기를 동반한 사이클의 특성상 금리, 실업률 등 주요 경제지표의 움직임이 시장에 큰 영향을 미칠 것으로 예상되고 있다. 현재는 경기 사이클의 위치를 지속적으로 점검하는 게 중요한 시기다.

하지만 올해 하반기에는 이후 나타날 반등의 시그널이 조금씩 나타날 것으로 예상된다. 그 시그널을 관찰하면서 메모리 업체는 언제 투자를 재개하고, 시장의 기회가 어디에 있을지 미리 파악하는 것이 중요하다.

반등의 시그널, 서버 시장 변화에 주목해야

시장 반등의 모멘텀으로 주목해야하는 부분은 서버(Server) 시장에서의 변화이며, 장기적으로는 메타버스를 구현하는 VR(Virtual Reality, 가상현실)/XR(eXtended Reality, 확장현실) 시장과 자율주행 시장에 주목할 필요가 있다. 이러한 신규 응용처의 파급력에 따라 다가올 상승 사이클의 기간이나 강도가 결정될 전망이다.

먼저, 서버 시장에서 주요한 이슈는 첫째, AI(인공지능)처럼 데이터 사용량이 큰 응용처의 수요가 지속적으로 성장한다는 점, 둘째, CPU – 메모리 사이의 성능 차이를 줄이려는 니즈가 커지고 있다는 점이다.

먼저, 첫 번째로 현재 데이터센터에서 수요가 늘어나는 부분은 AI처럼 데이터 사용 강도(Data Intensity)가 높은 영역이다. 코로나19 시기에 수많은 중소 AI 업체들이 생겨나 개발에 몰입했던 반면, 올해는 경기 침체로 인해 업계가 불가피한 합병 등을 겪게 될 가능성이 있다. 하지만 이 시기가 지나면 이러한 응용처가 매출로 연결이 되면서 이후 가시적으로 성장하는 업체가 나타날 것으로 예상된다.

이러한 변화로 인해 CPU 외에 GPGPU*와 같은 보조프로세서(Co-processor)를 쓰는 서버의 비중이 높아질 것으로 보이며, 데이터센터 내 서버 DRAM 용량 변화 외에도 SK하이닉스 등이 강점이 있는 HBM(High Bandwidth Memory: 고대역폭 초고속 메모리) 수요가 점차 유의미한 시장 규모를 만들어 내는 데 기여할 것이다.

* GPGPU: General-Purpose computing on GPU. GPU를 마치 CPU처럼 응용 프로그램 연산에 사용하는 기술

두 번째로 데이터센터 내의 DRAM 성능을 높이거나, CPU와의 성능 차이를 줄이려는 노력이 지속될 것이다. 현재 데이터센터의 품질 이슈가 발생하는 주요 원인이 CPU와 DRAM의 성능 차이 때문이라고 보는 시각이 강하다. 다만, 그만큼 앞으로의 혁신은 메모리에서 발생할 가능성이 높고, 시장 기회도 크다고 볼 수 있다.

그러한 맥락에서 올해 공급되는 DDR5 DRAM이 본격적으로 데이터센터에 채용이 되면, 그 비중이 빠르게 높아질 가능성이 있다. 서버에서 DDR5와 같은 고용량, 고사양 메모리 제품에 대한 수요는 규모 면에서 PC 대비 훨씬 클 것으로 예상되며, CPU 보급에 차질이 없다면 이는 올해 연말부터 내년까지 시장을 주도할 주요 이벤트가 될 것으로 전망된다.

▲ DDR5 DRAM의 본격적인 보급이 메모리 시장을 변화시킬 주요 이벤트가 될 것이다.

기본적으로 DDR5로 전환하면, 공급은 제약 요인이 커지고 수요는 확대 요인이 커지게 된다. DDR5는 ECC* 회로를 칩에 내장하는 등 칩사이즈 증가(Die penalty)로 인해 생산에 제약 요인이 커지는 반면, 수요 측면에서는 32GB(기가바이트)/64GB가 주류를 이루는 서버 모듈 시장이 향후 더 큰 용량의 48GB/96GB로 전환될 것이기 때문에 메모리 업계에 매우 긍정적인 변화가 예상된다.

* ECC(Error Correction Code): 자체적으로 오류를 검출해 수정하는 기능

단기 이슈는 아니지만 2025~2026년에 양산 공급 가능성이 있는 CXL* 보급도 주요한 모멘텀이다. 이 역시도 CPU – DRAM, DRAM – Storage 사이의 성능 차이를 줄이고자 도입되는 변화이며, 이는 구매자부터 공급업체까지 함께 생태계가 조성되는 시장이기 때문에 유의미한 수요 증가로 이어질 전망이다.

* CXL(Compute eXpess Link): 고성능 컴퓨팅 시스템에서 활용되는 차세대 인터페이스로 메모리 대역폭과 용량을 획기적으로 늘릴 수 있다.

그리고 앞서 언급한 것과는 독립적인 이슈이긴 하나 중국의 동수서산(東數西算)*도 서버 DRAM 수급을 전환시킬 수 있는 주요한 이벤트 중 하나이다. 올해부터 3년간 8개 지역에 10곳의 데이터센터를 건설할 계획으로, 약 1,000억 달러의 투자가 발생할 예정이다.

* 동수서산(東數西算): 동부 지역의 데이터 수요를 지원하기 위해 서부 지역에 대규모 데이터센터 클러스터를 건설하는 프로젝트

▲ 중국의 동수서산(東數西算) 지도

장기적인 성장 동력, 메타버스 그리고 자율주행

통상 큰 위기를 겪고 나서 혁신이 나타날 때, 그 혁신을 일으킨 제품이 시장의 유동성을 흡수하는 경향이 있다. 과거 금융위기 이후에는 아이팟(iPod)이 등장하면서 NAND 시장이 큰 규모로 성장했다. 이후 아이폰(iPhone), 갤럭시 등 스마트폰의 등장이 시장의 유동성을 흡수하면서 IT 시장에 커다란 변화를 일으켰다. PC에 국한됐던 DRAM 시장이 이 때 비약적인 성장을 이루며 사상 처음으로 300억 달러 규모를 넘어섰다.

메타버스(XR/AR)와 자율주행이 향후 이와 같은 변화를 일으킬 잠재적인 후보로 예상된다. 이러한 신규 응용처가 성장하면 데이터 사용량이 자연스럽게 증가하고, 데이터센터 수요와 선순환 구조를 이룰 수 있게 될 것이다.

먼저, 메타버스의 경우 PC 수요를 대체할 가능성이 높다. 특히 알파(Alpha) 세대*에게 익숙한 개념이기 때문에 향후 잠재 성장률이 높다고 볼 수 있으며, 수요를 자극할 만한 킬러 애플리케이션(Killer application)이나 기기가 나온다면 스마트폰이 그랬던 것처럼 빠르게 성장할 수 있다. 또한 개인이 사용하는 기기이기 때문에 PC 대비 보급되는 대수는 더 늘어날 것이며, 메모리 탑재량은 PC와 비슷한 수준이거나 향후에는 더 커질 수 있어 수요에 긍정적일 전망이다.

* 알파(Alpha) 세대: Z세대의 다음 세대로, 2010년 초반부터 2020년 중반에 태어난 세대

자율주행의 경우 현재 센서(Sensor)나 아날로그(Analog) 반도체 중심으로 커지고 있는 차량용 반도체 시장이 AP(Application Processor)나 메모리 중심의 시장으로 전환되는 계기를 맞을 것이다. 실제 구현이 된다면 최소 엣지 서버* 이상의 메모리 채용이 발생할 전망이다. 특히, 기존의 IT 기기들은 제품 가격에 따라 메모리 용량이 달라지는 경향이 있는데, 자율주행의 경우 차량 가격에 관계없이 별도의 서비스나 옵션에 따라 고사양 메모리 제품이 전 차종에 채용될 가능성이 있다.

* 엣지 서버(Edge Server): 중앙 서버가 모든 데이터를 처리하는 방식과 달리, 데이터 발생 지역 주변(Edge)에 있어 효율적으로 데이터를 처리하는 서버

이러한 시장이 얼마나 빠르게 도래할 것인지, 향후 5년 이내인지 아니면 10년 이내인지에 따라서 메모리 시장의 양상도 크게 달라질 것이다.

정리하자면 1년 이내 단기 시장에서는 여전히 경기 사이클에 의한 외생 변수의 영향이 클 것으로 예상되지만, 이 구간이 지나면 시장의 기회 요인은 점차 커질 것이며 시장의 반등 가능성 역시 높아질 것으로 보인다.

그리고 반등 시기의 수요를 이끄는 주역은 서버 DRAM이 될 것이다. 이것이 한 해 동안의 수혜로 끝나는 것이 아니라 2~3년간 지속될 모멘텀이기 때문에 상승 사이클의 기간 역시 길어질 수 있다. 그러므로 데이터센터 내의 변화에 맞춰 제품을 준비하고, 신규 응용처의 성장과 이를 주도하는 고객 및 제품을 선점하는 것이 중요하다.

SK하이닉스는 클라우드 시장이 본격적으로 성장할 때 우선 순위를 서버 DRAM으로 두면서 2017년 이후 시장에서 경쟁우위를 보여줬다. 그리고 올해 얼마만큼 준비가 잘 되었느냐에 따라 이후 시장의 상승기에 회사는 더 많은 결실을 거둘 수 있을 것이다.

※ 본 칼럼은 외부 전문가 칼럼으로, SK하이닉스의 공식 입장과는 다를 수 있습니다.

반도체 다운턴(Down-Turn) 위기 속 다가오는 새해를 준비하는 지금, 그럼에도 불구하고 SK하이닉스의 반등을 기대해도 좋은 이유는 무엇일까? 2023년, 위기를 새로운 기회로 바꾸어 갈 SK하이닉스의 저력에 대해 미래에셋증권 리서치센터 반도체 섹터 선임연구위원 김영건 애널리스트와 이야기 나누어 보았다.

메모리 반도체 시장의 대(大)전환점, 2023년 하반기

“현재의 전반적인 업황 악화는 내년에도 일부 이어질 것으로 보인다. 하지만 2023년 하반기에는 반등의 전환점을 맞이할 것을 예상한다.”

김영건 선임연구위원은 인플레이션으로 인한 소비심리 위축으로 수요 감소 및 재고 증가, 가격 하락의 연쇄효과를 겪은 반도체 업계의 다운턴이 내년 상반기까지는 이어질 것이라 전망했다. 하지만 그는 “반도체 생산업체들이 현 상황을 인식하고 공급을 조절하고 있으며, 이는 결국 시장에 긍정적인 영향을 미칠 것”이라고 강조했다.

SK하이닉스는 지난 3분기 실적 발표에서 50% 이상 투자 규모 축소, 저수익 제품 중심 감산 계획을 밝힌 바 있다. 반도체 다운턴에 맞서 재고 소진의 시간을 헤쳐 나가며 시장 수급이 정상화 되도록 대응하겠다는 것이다. 김 위원은 “이러한 전략 기조로 볼 때 현재의 공급 과잉은 어느 정도 시간만 주어진다면 충분히 해결할 수 있을 것으로 보인다”고 말했다.

재고 문제가 해결된다면, 반등은 더욱 가까워진다. 데이터센터 서버용 D램 시장의 DDR5 교체 수요와 스마트폰 메모리 수요가 점차 회복세를 탈 전망이기 때문이다. 김 위원은 메모리 반도체 시장의 반등 시점을 2023년 하반기로 예측했다.

그는 “현재의 글로벌 인플레이션 상황을 고려했을 때 어떤 부분에서 수요가 갑자기 반등한다고 말하기는 어려운 상황이라 생각하지만, 데이터센터 서버용 D램 시장이 꾸준히 성장하고 있다는 것은 주목해야 할 부분”이라고 강조했다. AI, 빅데이터, 메타버스 등 새로운 산업의 규모가 커지면서 글로벌 데이터센터 업체(하이퍼스케일러)들의 투자가 꾸준히 늘어나고 있기 때문이다. 또 김 위원은 “코로나19 팬데믹으로 인한 락다운이 지속되며 올해 중국 소비자 신뢰지수가 역사상 최저 수치를 기록했다”며 “내년에는 락다운 상황이 개선될 것으로 보이며, 스마트폰 메모리 수요도 조금씩 늘어날 것”이라고 말했다.

꾸준히 성장하는 데이터센터 서버용 D램 시장이 승부처

역시 관건은 수요다. 그중에서도 꾸준한 성장세를 보이는 데이터센터 서버용 D램 시장은 반도체 업계의 부진을 만회할 승부처로 부상하고 있다.

시장조사기관 옴디아는 올해 처음으로 데이터센터 서버용 D램 수요가 모바일용 D램 수요를 넘어설 것이라고 분석했다. OTT 및 클라우드 사용량의 급증 때문이다. 또 데이터센터 산업의 꾸준한 성장으로 서버용 D램 시장 자체도 꾸준히 성장할 것이라고 전망했다. 김 위원은 “대표적 글로벌 하이퍼스케일러인 메타(Meta)를 예로 들면, 공격적인 메타버스 산업 투자 계획을 지속해서 발표하고 있고 데이터 트래픽 역시 꾸준히 성장하고 있다”며 “하이퍼스케일러들의 서버 보유 규모는 계속 커지고 있기 때문에, 이와 관련된 투자는 늘어날 수밖에 없다”고 설명했다.

▲ 인텔이 공개한 사파이어 래피즈(Sapphire Rapids)의 세부 스펙 (출처 : 인텔)

특히, 2023년 1월 출시 예정인 인텔의 차세대 서버용 CPU 사파이어 래피즈(Sapphire Rapids)가 메모리 반도체 시장의 새로운 전환점이 될 것으로 기대를 모으고 있다. 사파이어 래피즈는 PCIe Gen5 및 차세대 DDR5 램을 지원하는 프로세서로, 성능은 크게 개선되고 전력 소비는 낮아져 운영비 절감이 가능한 것이 특징이다. 김 위원은 사파이어 래피즈 출시를 ‘DDR5 수요 촉진의 신호탄’이라 볼 수 있다고 강조했다.

김 위원은 “하이퍼스케일러들은 넘쳐나는 데이터를 빠르고 효율적으로 처리하기를 원한다”며 “이는 하드웨어 개선이 뒷받침되어야 하는 부분”이라고 설명했다. 결국 반도체 생산업체들의 기술 고도화가 근본적인 반도체 수요 촉진의 트리거가 될 것이라는 의미다.

이어, 그는 “인텔의 사파이어 래피즈를 시작으로 엔비디아나 애플 등 로직 반도체 기업들의 기술 개발이 이어질 것”이라고 예상하며 “메모리 반도체의 고도화도 이에 뒤따를 것이며, 이는 업계 최고 DDR5 기술력을 갖춘 SK하이닉스가 성장할 수밖에 없는 이유”라고 덧붙였다.

결국, 기술이 답이다

시장의 흐름에 따라 차세대 D램 표준 DDR5 시대의 개막은 필연적이다. 옴디아는 전체 D램 생산 중 DDR5가 2023년 점유율 20.1%를 차지하며 DDR4 점유율을 역전, 2025년에는 40.5%까지 높아질 것이라고 전망했다.

결국, 탄탄한 기술 포트폴리오만이 위기를 기회로 바꿀 수 있다. SK하이닉스는 장기적인 성장이 예상되는 서버용 반도체 시장을 선점하기 위해, 관련 기술 경쟁력 강화에 총력을 다하고 있다. 최근 SK하이닉스는 세계 최고속 서버용 D램 ‘MCR DIMM’ 개발에 성공하며, 서버용 D램 시장의 강자임을 다시 한번 증명했다. ‘MCR DIMM’은 모듈을 통해 DDR5의 동작 속도를 개선할 수 있는 신개념 제품으로 SK하이닉스는 고객 수요가 본격화되는 시점에 맞춰 양산에 들어갈 계획이다.

회사는 서버용 D램뿐만 아니라 데이터센터 서버에 탑재되는 Enterprise SSD(기업용 대용량 저장장치, 이하 eSSD) 분야에서도 두각을 나타내고 있다. 지난 8월, SK하이닉스는 현존 최고층인 238단 낸드플래시 개발에 세계 최초로 성공하며 기술 우위를 공고히 했다. 앞서 회사는 지난해 eSSD ‘PE8110E1.S’ 제품 양산을 시작, 자체 개발한 컨트롤러와 펌웨어 기술을 바탕으로 데이터센터를 구축하는 고객들에게 최적화된 솔루션을 제공하고 있다.

김 위원은 “주식 시장에서 SK하이닉스의 가치평가 지표를 감안했을 때 현재의 주가는 과도하게 저평가된 측면이 있다”며 “상당수 반도체 섹터 담당 애널리스트들은 대부분 비슷한 생각을 가지고 있을 것”이라고 강조했다. 이어 그는 “머지않아 메모리 반도체 업계의 봄날은 다시 찾아올 것이며, SK하이닉스 역시 결국 고지에 입성할 것”이라고 국내 반도체 기업들의 주가 전망을 희망적으로 예측했다.

항상 위기에서 새로운 기회를 만들어냈던 SK하이닉스의 저력이 새해에도 빛을 발할 것으로 기대된다.

몇 년 전부터 4차 산업혁명이라는 이야기가 자주 나옵니다. 인공지능(AI), 자율주행차, 가상현실(VR), 사물인터넷(IoT), 5세대(5G) 이동통신 등이 대표적인 키워드죠. 이들에는 공통점이 있습니다. 바로 엄청난 양의 데이터를 쏟아낸다는 사실입니다. 대규모 데이터는 ‘데이터센터’에 저장되며, 빅데이터 기술을 활용해 이를 분석하고 재해석하는데요. 과거에도 데이터센터는 늘 존재했으나 지금은 저장할 데이터 자체가 기하급수적으로 급증하고 있다는 점이 중요합니다. 데이터 입출력(I/O) 속도가 중요해진 이유이기도 하죠. 하드디스크드라이브(HDD)가 낸드플래시 기반의 솔리드스테이트드라이브(SSD)로 바뀔 수밖에 없는 것도 이 때문입니다.

HDD는 어떻게 오랫동안 시장을 점유했을까

기업이 변화에 민감하게 반응하지 못하는 이유는 다양합니다. 그 이유에는 ‘과거에 그랬으니, 앞으로도 그럴 것’이라는 경험적 사고에 기반을 둔 내용이 많습니다. 기업용 스토리지, 이른바 데이터센터도 마찬가지였습니다. HDD가 오랫동안 사용될 수 있었던 원동력은 이 시장 고유의 폐쇄적이고 보수적인 문화의 영향이 컸습니다. HDD가 등장하기 이전, 데이터센터라는 개념이 생기지 않았던 시절에는 마그네틱테이프를 저장매체로 사용했습니다. 이후에는 어른 몸통과 비슷한 크기를 가진 광디스크가 사용됐지만, 데이터를 읽고 쓰는 속도가 느려서 HDD가 상용화된 이후에는 반영구적으로 데이터를 저장할 때만 사용됐습니다.

이들 스토리지의 가장 큰 특징은 안정성입니다. 금융을 비롯해 기업의 민감한 자료를 다루다 보니 천재지변과 같은 상황에서도 데이터를 안전하게 저장할 수 있어야 했습니다. HDD가 개발된 이후에도 마그네틱테이프가 활용된 것도 이런 이유에서였죠. 그러다가 점차 데이터가 늘어나면서 HDD를 활용하게 됐고 마그네틱테이프나 광디스크는 보조적으로 쓰였습니다. ‘1차 데이터는 HDD, 2차 데이터는 마그네틱 혹은 광디스크’라는 공식이 생긴 것입니다.

빅데이터 시대, HDD의 종말을 고하다

▲ HDD 스토리지 시장의 강자인 EMC도 결국 낸드플래시 기반의 올플래시 스토리지 제품을 내놨다. (출처: 델EMC)

▲ 데이터센터에서 SSD는 선택이 아닌 필수다. 단위 면적당 용량을 높이고 각자의 플랫폼을 내세워 시장점유율을 높이려는 전략을 펼치고 있다. (출처: HP엔터프라이즈)

흔히 ‘인간의 욕심은 끝이 없다’라는 말을 하죠. 데이터도 마찬가지입니다. 지금까지 수많은 데이터센터가 지어졌지만 여전히 저장할 데이터가 넘칩니다. 괜히 빅데이터라는 말이 나온 게 아닙니다. 문제는 단순히 데이터의 양만 늘어난 것이 아니라 성능까지 요구받고 있다는 데 있습니다. 빠른 속도의 I/O가 필요하게 된 것이죠. 기업용 스토리지 시장은 여태껏 HDD와 함께 SCSI나 SAS, 그리고 레이드(RAID) 기술로 이런 문제를 극복했습니다. 쉽게 말해 더 빠른 속도의 인터페이스, 하나의 데이터를 여러 개로 쪼개 분산해 저장하는 기술이라고 생각하면 됩니다.

당연히 여러 개의 HDD를 묶어서 사용하고 데이터를 보호하며 안정성을 높이기 위해 각종 솔루션이 도입되기 시작했습니다. 지금은 델에 인수된 EMC와 같은 기업이 등장하게 된 계기입니다. 데이터는 그 자체로 학문이라고 해도 과언이 아닙니다. 운영체제(OS)와의 연계는 물론이거니와 컨트롤러 알고리즘, 데이터 처리 방법론, 스토리지의 성능은 높이면서 수명을 연장하는 방법 등을 고민해야 하니 여간 복잡하고 까다로운 게 아닙니다.

HDD에서 SSD로의 전환에서 이 부분에 대한 고민이 커졌습니다. 잘 알려진 것처럼 SSD는 HDD와 달리 기계적인 부품이 없는 순수하게 반도체로 이루어진 스토리지입니다. 더불어 데이터를 저장하는 방식이 완전히 다르죠. SSD는 데이터를 저장할 때 기존 데이터가 저장된 공간을 지우고 채우는 방식입니다. ‘지우고→기록’하는 순서죠. 더구나 특정 셀(데이터가 기록되는 최소 단위)에 반복적으로 데이터를 쓰고 지우면 수명이 급격하게 저하됩니다.

따라서 SSD는 시스템에서 더는 사용하지 않는 메모리를 자동으로 다시 사용 가능한 메모리로 되돌려주는 ‘가비지 컬렉션(Garbage Collection)’, 데이터를 여러 부분에 골고루 뿌려서 사용하는 ‘웨어레벨링(wear leveling)’을 기본적으로 잘 다뤄야 합니다. 가비지 컬렉션이 제때 이루어지지 않으면 성능이 급격하게 저하되는 ‘쓰기 절벽(write cliff)’ 현상이 나타납니다. 가비지 컬렉션은 생각보다 많은 자원을 소모하므로 충분한 컨트롤러 성능, 그리고 컨트롤러 자체가 원활하게 작동하도록 지원이 필요합니다.

또한, 가비지 컬렉션이나 웨어레벨링 등의 핵심 기능이 원활하게 작동할 수 있도록 미리 마련된 예비 공간인 ‘오버 프로비저닝(over provisioning)’도 고려해야 하죠. 오버 프로비저닝 영역이 클수록 가비지 컬렉션 할 수 있는 용량이 늘어나 성능 저하를 최소화할 수 있고, 웨어레벨링이나 에러수정코드(ECC)로 인해 에러 비트 체크 및 정정 시 쓰기가 가능한 셀을 더 많이 확보할 수 있습니다.

기업용 SSD 시장 첫발 뗀 SK하이닉스

▲SK하이닉스는 소비자용 SSD 시장에서 조용히 힘을 길러왔다. (출처: SK하이닉스)

SK하이닉스가 기업용 SSD 시장 진입을 위해 준비한 것도 이런 데이터를 다루는 기술을 확보하기 위함이었습니다. 그동안 외부에 컨트롤러와 펌웨어를 의존했지만, 자체적으로 내재화하는 데 성공했습니다. 이는 낸드플래시를 훨씬 더 잘 다룰 수 있다는 의미입니다. 아무리 뛰어난 반도체라고 해도 통제수단이 엉망이라면 제대로 성능을 발휘할 수 없죠. 같은 자동차라도 전문 드라이버와 초보 운전자는 다른 결과를 내는 것과 같습니다. 풀어 말하면 반도체가 가진 잠재적 능력을 100%로 끌어올린다고 보면 됩니다.

이미 SK하이닉스는 4세대 72단 512Gb 3D 낸드플래시를 기반으로 해 최대 4TB의 용량을 지원하는 시리얼ATA 규격의 기업용 SSD 개발을 완료했다고 밝혔습니다. 이후에는 자연스럽게 SAS와 NVMe 인터페이스로의 진화가 예상됩니다. 올해 목표는 일단 기업용 SSD 시장에서 의미 있는 발자국을 남기는 일입니다. PC나 노트북에 널리 쓰이는 시리얼ATA의 특성을 고려했을 때, 당장은 대규모 데이터센터보다 네트워크 결합 스토리지(NAS)와 같은 상대적으로 진입장벽이 낮은 시장을 두드릴 가능성이 큽니다.

이후에는 어떤 세상이 기다릴까요? 여기서부터는 정말 치열한 경쟁이 기다리고 있습니다. 바로 플랫폼 시대로 들어섭니다. 각자 자신이 생산하고 있는 낸드플래시를 고유의 폼팩터로 만들어 공급하려는 일종의 수직계열화 전략이죠. 4차 산업혁명 선제투자 성격으로 같은 데이터센터에서 서버의 수 보다는 서버 1대에 탑재되는 메모리반도체 용량을 높이려는 추세를 고려한 것입니다.

이제 갓 기업용 SSD 시장에 진입한 SK하이닉스 관점에서 아직 먼 이야기일 수 있습니다. 하지만 언젠가는 진입해야 하는 운명입니다. 단순히 공급자에서 그치지 않고 뼈대를 세워 플랫폼을 아우르고, 그 위에 솔루션과 서비스를 얹어서 팔아야 고부가가치 수익을 기대할 수 있습니다. SK하이닉스는 HBM과 같은 초고속 D램, 각종 이머징 메모리에서 기술력을 확보하고 있기 때문에 충분한 경쟁력이 있습니다. 앞으로는 낸드플래시만 가지고는 시장에서 살아남기 어렵습니다. 다른 메모리 반도체까지 포괄적으로 다룰 수 있어야 유리할 것입니다.

※ 본 칼럼은 반도체/ICT에 관한 인사이트를 제공하는 외부 전문가 칼럼으로, SK하이닉스의 공식 입장과는 다를 수 있습니다.