SK하이닉스가 지난 8월 첫 CXL 메모리 샘플을 선보인 데 이어, 이번에는 업계 최초로 CXL 메모리에 연산 기능을 통합한 CMS(Computational Memory Solution) 개발에 성공했다.

해당 솔루션은 차세대 서버 플랫폼에 탑재되어 시스템의 성능은 물론 에너지 효율까지 개선할 것으로 기대를 모으고 있다. SK하이닉스는 이번 10월 18일(미국 산호세, 현지 시각) 개막한 OCP(Open Compute Project) 글로벌 서밋 2022에서 CMS와 이를 활용하는 소프트웨어 플랫폼을 동시에 공개하며 차세대 고성능 컴퓨팅 솔루션과 고객 관점의 가치를 함께 입증했다.

CXL의 확장성에 주목, 메모리가 연산 기능을 품는 통합 솔루션 CMS 제시

CXL(Compute eXpress Link)*은 메모리뿐만 아니라 GPU, AI 가속기와 같은 다양한 솔루션들을 보다 효율적으로 통합 활용할 수 있도록 만들어진 새로운 인터커넥트 기술이다.

* CXL(Compute Express Link): 고성능 컴퓨팅 시스템을 효율적으로 구축하기 위한 PCIe 기반의 차세대 인터커넥트 프로토콜

▲ OCP 글로벌 서밋 2022에서 공개된 CMS(Computational Memory Solution_512GB)

CXL의 장점은 ‘메모리 용량의 유연한 증가’다. GPU, SSD와 같이 메모리 카드를 장착해 시스템의 메모리 용량을 늘릴 수 있기 때문이다. SK하이닉스는 이 인터커넥트 기술이 메모리와 가속기를 모두 지원한다는 기술적 특징에 주목하여 이번에 선제적으로 연구 개발을 진행했다.

SK하이닉스가 개발한 CMS는 고용량 메모리를 확장할 수 있는 CXL의 장점에 빅데이터 분석 응용 프로그램이 자주 수행하는 머신러닝 및 데이터 필터링 연산 기능까지 함께 제공한다.

박경 SK하이닉스 부사장(메모리시스템연구 담당)은 “CXL은 메모리 업체의 새로운 기회이며 이번 CMS 개발로 연산 기능의 내재화를 통해 특정 연산에서 수십 개의 CPU 코어가 수행하는 것보다 수배 빠른 성능을 보였다”고 말했다. 또한 “시제품임을 고려하면 더 높은 성능 개선도 가능하기 때문에, 빅데이터 응용뿐만 아니라 다른 응용에 대한 연산 기능 탑재도 관심을 가지고 살펴보고 있다”라고 후속 연구 개발 계획을 밝혔다.

SK그룹 내 시너지 R&D 과제를 통한 양사의 ICT 기술 융합

이번 프로젝트는 SK그룹 내 시너지 R&D 과제로 진행되었으며, 실제 CMS가 고객 관점에서 효과적으로 사용될 수 있도록 SW 개발이 동시에 진행되었다.

양승지 SK텔레콤 Vision R&D 담당은 “CMS가 소프트웨어 응용 관점에서 그 효용성을 입증하는 데 상당한 시간이 소요되는 것이 일반적이지만, 이번 경우는 SK텔레콤이 보유한 라이트닝 DB*를 통해서 하드웨어-소프트웨어 통합 구조 설계부터 개발, 검증까지 모든 과정을 초기부터 공동으로 수행하여 그 시간을 크게 단축할 수 있었다”고 양사 협업의 성과를 설명했다.

* 라이트닝 DB(Lightning DB): SK텔레콤은 대용량의 데이터를 효율적으로 처리하기 위해 인-메모리 데이터 분석 플랫폼(In-Memory Data Analytics Platform) ‘라이트닝 DB’를 자체 개발, 다양한 상용 서비스에 적용해왔다. 해당 플랫폼은 실시간 데이터 처리에 특화된 메모리 중심 설계로, 대용량 데이터를 작은 단위로 분할 저장 후, 최적화된 병렬 처리를 통해 높은 데이터 분석 성능을 자랑한다.

▲ SK하이닉스의 CMS가 적용된 빅데이터 분석 플랫폼 시연 모습

시너지 R&D 과제를 총괄 기획한 SK SUPEX추구협의회 ICT위원회 산하 AI 소위원장인 이종민 SK텔레콤 미래 R&D 담당은 “이번 사례는 SK하이닉스와 SK텔레콤, 두 관계사의 AI와 반도체 역량을 융합해 선도적인 기술을 성공적으로 개발했다는 데에 그 의의가 있다”며 “앞으로도 SK 관계사 간의 시너지를 통해 고객에게 기술 기반의 새로운 가치를 제공하고, 국내·외 ICT R&D 생태계 조성에도 기여하겠다”고 향후 계획을 밝혔다.

SK하이닉스가 개발한 CMS는 OCP(Open Compute Project) 글로벌 서밋에서 첫선을 보인 후, 11월 초에는 SK 테크 서밋(한국)에서도 시연될 예정이다. 앞으로도 SK하이닉스는 고객 관점에서 부가적인 가치를 제공하는 CXL 메모리 관련 연구 개발 및 협업을 적극적으로 전개할 계획이다.

SK하이닉스는 지난 8월 2일부터 4일까지 캘리포니아 산타클라라 컨벤션센터에서 열린 FMS 2022에 참가했다. 2019년 이후 처음 열린 오프라인 행사였다. 이 행사에서 SK하이닉스 경영진과 리더들은 기조연설 및 여러 세션들을 통해 신제품과 함께 개발하는 과정에서 마주했던 도전 과제에 대해 참석자들과 공유했다. 특히, 기조연설에는 SK하이닉스 최정달 부사장(NAND개발 담당)과 자회사 솔리다임(Solidigm)의 수석 부사장 겸 총괄 책임자인 산제이 S. 탈레자(Sanjay S. Talreja)가 참여했다.

▲ SK하이닉스는 FMS 2022에서 여러 혁신적인 제품을 선보였다.

세계 최고층 낸드로 더 빨리, 더 많은 데이터 전송

최 부사장은 8월 2일 프레젠테이션에서 세계 최고층 238단 512Gb TLC(Triple Level Cell) 4D 낸드를 공개했다. 이 제품은 2023년 상반기 양산을 목표로 한다. 특히 이 제품은 최고층이면서도 세계에서 가장 작은 크기의 제품으로 구현되어 생산성을 높일 뿐만 아니라, 데이터 전송 속도와 전력 효율성 측면에서도 세계 최고 수준의 성능을 갖춰 주목받고 있다.

또한, 탈레자(Talreja) 부사장은 메모리 셀당 5비트(bit)의 데이터 저장 기능을 갖춘 세계 최초의 PLC(Penta-Level Cell) SSD를 공개했다. 하나의 셀에 4비트를 저장하는 QLC(Quad-Level Cell) SSD와 비교했을 때, 동일한 설치 공간 내 데이터 저장량이 25%나 높다. 이를 통해 솔리다임은 AI, 머신러닝, 빅데이터 분석 등 첨단 데이터 산업 영역에서 경쟁력을 확보했다. 또한 이 기술은 5G 인프라 구축 및 현재 전체 데이터 센터의 85% 이상을 차지하고 있는 HDD(Hard Disk Drive)를 대체하는 데에도 기여할 것으로 보인다.

▲ SK하이닉스 최정달 부사장이 FMS 2022에서 기조연설을 진행하고 있다.

CXL 및 차세대 스토리지 메모리와 협업

SK하이닉스 강욱성 부사장(DRAM상품기획 담당), Storage SA팀 정우석 PL도 세미나를 통해 SK하이닉스의 다양한 성과를 소개했다. 먼저, 강 부사장은 후원 세션에서 SK하이닉스가 DDR5 DRAM 기반 CXL(Compute Express Link) 메모리 샘플을 최초로 개발했다는 소식을 발표했다. 이번 CXL의 핵심은 ‘확장성’으로 기존 메모리의 역할을 재정의 했는데, 이는 대역폭과 용량의 확장, 미디어 차별화, 컨트롤러 차별화 및 풀링(Pooling) 등 CXL 메모리의 특징 덕분에 가능했다. 또한 강 부사장은 CXL 메모리의 생태계 구축을 위해서는 업계의 협업이 중요하다고 강조했다.

▲ SK하이닉스 강욱성 부사장이 FMS 2022의 세션에서 CXL 메모리에 대해 발표하고 있다.

정우석 PL은 차세대 지능형 스토리지와 세계 최초 주문형 키 값 저장 계산 장치(KV-CSD)를 시연했다. 이 저장장치는 고성능 컴퓨팅을 위한 쓰기 및 읽기 기능을 향상 시키는 제품으로, 로스 앨러모스 국립연구소(Los Alamos National Laboratory, LANL)는 2년간의 파트너십을 통해 LANL의 슈퍼컴퓨터에서 성능 테스트를 수행하는 등 제품 개발에도 중요한 역할을 했다.

또한 SK하이닉스 낸드 기술 마케팅 이사 산토시 쿠마르(Santosh Kumar)는 8월 4일 “낸드 플래시가 세계에 미치는 영향(NAND Flash and its Impact on the World)”이라는 주제로 원탁 토론회에 참석했다. 여기에는 스탠포드 대학의 폴 사포(Paul Saffo)와 다른 낸드 기업의 경영진도 함께해 낸드 플래시가 지난 35년 동안 세계에 미친 영향과 적용 사례, 그리고 메모리 기술이 직면하게 될 과제에 대해 논의했다.

▲ FMS 2022의 원탁 토론회에서 낸드 플래시가 지난 35년 동안 세계에 미친 영향에 대한 이야기가 진행되고 있다.

최 부사장은 FMS 2022 행사를 성공적으로 마치고, 이 동력을 활용해 기술 장벽을 뛰어넘을 더 많은 제품을 개발하겠다는 의지를 드러냈다. 그는 “우리는 끊임없는 기술적 도전을 통해 돌파구를 찾기 위한 혁신을 계속 이어 나갈 것”이라고 말했다.