'CPU→메모리' 중심 컴퓨팅, 2022년 변곡점 '핵심'

[아이뉴스24 김문기기자] 과거 CPU가 주도하던 컴퓨팅 환경이 메모리 중심으로 변화될 전망이다. 인공지능(AI) 시대를 맞이해 메모리가 핵심 요소로 부상하는 한편, 근본적으로 재설계가 필요한 시점이다. 이에 따라 메모리 사이의 경계가 허물어질 공산도 크다. 이 시장에 진입하기 위한 중국의 적극적 노력에 따라 시장 재편도 야기된다. 오는 2022년이 이러한 변화의 지점으로 예견된다.

박신승 SK하이닉스 D램상품기획 수석은 18일 서울 코엑스에서 개최된 반도체 시장 전망 세미나에서 오는 2022년 메모리 시장의 큰 변화가 발생할 것이라고 진단했다.

박 수석은 "10년전에 바라봤던 미래가 현실화됐다. 메모리 미세공정 전환의 어려움과 3D X포인트 등 SCM의 양산, 젠-Z 등 컨소시엄 등이 병행되면서 기술적으로 미래 전망이 현실화된 상황"이라며, "이 현실(기술)이 시장 관점에서는 언제부터 구현될 것인가가 중요하다. 2022년이 분기점이 될 것"이라고 설명했다.

이러한 변화의 중심에 놓여 있는 솔루션이 메모리 중심의 컴퓨팅이다. 지난 1950년 컴퓨터(PC)가 개발된 이후 반도체는 CPU가 중심에 놓였다. 메모리는 보조적 역할을 수행했다. 서버도 마찬가지다.

또 다른 연사인 도현우 미래에셋대우 애널리스트는 "기존의 구조에서는 서버 내 데이터를 찾는 것은 빨랐지만 타 서버의 데이터를 찾는것은 어려웠다. 이더넷으로 연결돼 느렸다. 가랑 서버 내에서 데이터를 찾으면 1초 걸렸지만 타 서버에는 1분 정도가 걸린다. 머신러닝 등을 위해서는 병목현상이 발생해 근본적인 재설계가 필요하다"고 지목했다.

대안으로 부상한 방식이 메모리 중심 컴퓨팅이다. 도 애널리스트는 "메모리 중심으로 CPU를 배열하면 메모리에서 원하는 것을 빠르게 찾을 수 있다. 이 경우에는 10초 정도가 소모된다고 예를 들 수 있다. 머신러닝 처리에 훨씬 더 유용하다. 메모리 수요에 도움이 될 것으로 생각하고 있다"고 소개했다.

다만, D램은 비싸다. 메모리 중심으로 컴퓨팅 구조를 설계한다면 그에 따른 비용이 상당하다. 상황을 해결하기 위해 차세대 메모리 개발이 절실하다. 대안으로 지목된 것이 스토리지클래스메모리(SCM)다. D램 수준의 빠른 속도를 유지하면서도 낸드플래시와 마찬가지로 비휘발성 메모리다.

이 시장에서 두각을 나타내는 곳은 인텔이다. 인텔은 마이크론과 공동 개발한 3D X포인트 기술을 활용해 SCM의 일종인 옵테인 메모리를 양산하고 있다. 3D X포인트 기술은 트랜지스터 사용을 줄인 아키텍처를 기반으로 한다. 메모리 셀을 워드라인 및 비트라인의 교차점에 놓아 3차원의 바둑판 모양을 형성한다. 그 결과 미세한 단위로 데이터를 읽고 쓸 수 있다.

인텔은 메모리 반도체 표준화를 주도하고 있는 제덱(JEDEC) 규격과 달리 독자 규격으로 SCM 시장을 개척해오고 있다. 박 수석은 "하나의 스펙을 만들기 위해서는 약 4년 정도가 필요하다. 기술 진화가 빨라 제덱의 스펙 수립이 점차 늦어질 것이다. 위상도 줄어들 것"이라고 설명했다.

인텔과 마찬가지로 SCM 개발을 위해 여러 업체들이 나서 젠-Z(GEN-Z) 컨소시엄을 구성했다. 삼성전자와 SK하이닉스도 포함돼 있다. 젠-Z에서는 메모리 중심 컴퓨팅으로 전환이 목적이다. SCM 등 차세대 메모리도 개발 중이다.

메모리 중심 컴퓨팅 시대에서 부상할 또 다른 메모리로 HBM을 꼽을 수 있다. 고대역폭메모리(HBM)는 3차원 적층 기술인 실리콘관통전극(TSV)을 이용해 D램을 수직으로 쌓는 제품을 말한다. 기존 와이어 대신 구멍을 뚫어 메모리간 직접적으로 연결, 빠른 속도를 기대할 수 있다. 하지만 수율이 낮고 가격이 높다.

도 애널리스트는 "공정상 굉장히 어려운 기술이다. 하지만 현재 시장 비중은 1% 정도에 불과하지만 엄청나게 증가해 30% 이상까지 올라서지 않을까 생각한다"고 말했다.

한편, 내년 1분기까지는 특별한 공급 이슈가 없어 양호한 메모리 수급이 지속될 가능성이 높은 것으로 추정된다. 2분기까지도 비슷할 전망이다. 하지만 내년 하반기부터 신규 캐파가 증설되고 공급량이 늘어나면서 시장이 변화가 있을 것으로 예상된다.

오는 2019년부터는 차이나 리스크가 대두될 전망이다. 중국은 내년 팹을 완공하고 장비 발주에 돌입한다. 2019년부터 본격적으로 시장에 영향을 미칠 것으로 추정된다.

박 수석은 "중국은 2022년까지는 로우티어에서 경쟁력 있게 포지션할 수 있을 것이라 생각한다. 하지만 2022년 이후부터는 위로 올라온다. 이 사이에 중국 메모리 필드 겅즘이 이뤄질 것이고, 이에 따른 도약할 수 있는 기회를 얻을 것으로 보이기 때문이다"라고 설명했다.

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