AI時代 새 半導體 인터페이스 技術 先頭走者 ‘派네시아’
大容量의 데이터를 超高速-低遲延 處理… 最新 CXL 基盤 시스템 開發 ‘唯一’
글로벌 規約 發表 4年 前부터 硏究… KAIST 敎授가 學生들과 校內 創業
정명수 派네시아 代表(KAIST 電子工學部 敎授)가 지난달 末 大田 KAIST 硏究室에서 派네시아가 世界 最初로 開發한 CXL 基盤 IP를 適用해 만든 메모리 裝置를 들고 關聯 技術을 說明하고 있다. 大戰=송은석 記者 silverstone@donga.com
컴퓨터 構造에 적지 않은 變化가 進行되고 있다. 컴퓨터는 中央處理裝置(CPU·프로세서)와 메모리가 一帶一路 連結된 것이 基本 構造다. 게임처럼 그래픽 關聯 데이터가 많아지면서 이를 專擔하는 그래픽處理裝置(GPU) 같은 프로세서가 나왔다. 最近 들어서는 人工知能(AI)李 빅데이터를 다루면서 AI 加速器라는 프로세서가 덧붙여지고 있다. 問題는 이렇게 프로세서의 形態가 多樣化되고 그 數가 늘어나면서 各 프로세서가 메모리의 데이터를 읽고 쓸 때 甁목 現象이 생길 公算이 커졌다는 것이다.
AI와 빅데이터의 時代가 되면서 프로세서와 메모리, 그리고 시스템 內 다른 裝置 間에 더 效率的인 通信 方式이 必要해졌다. 2019年 인텔이 컴퓨트 익스프레스 링크(CXL·Compute eXpress Link) 인터페이스 技術을 새로 提案한 背景이다. CXL은 메모리를 中心으로 여러 프로세서와 스위치 等 다양한 裝置를 빠르게 連結해 여러 裝置가 衝突 없이 원활하게 作動할 수 있도록 하는 通信 規約이다. 旣存에는 컴퓨터가 프로세서 中心으로 메모리가 블록으로 한데 묶인 方式이었는데, 只今은 大容量의 메모리를 中心으로 여러 다양한 프로세서들이 自由롭게 메모리를 쓸 수 있도록 하는 形態로 컴퓨팅의 基本的인 構造가 바뀌는 셈이다.
CXL 規約은 CXL컨소시엄이 發展시키고 가다듬고 있다. 구글, 메타 等 超大型 클라우드 運營 企業과 主要 칩메이커人 인텔, AMD를 비롯해 메모리 製造業體인 삼성전자와 SK하이닉스도 參與하고 있다. CXL 技術을 活用하면 處理하는 데이터의 量에 맞춰 메모리 容量을 거의 無限히 擴張할 수 있고, AI 驅動에 必須的인 竝列 컴퓨팅에도 유리하다.
KAIST 정명수 電氣 및 電子工學部 敎授(44)가 지난해 8月 創業한 派네시아는 CXL 基盤 半導體 設計資産(IP)과 CXL 솔루션을 만드는 스타트업이다. 美國에서 半導體 設計를 工夫한 鄭 敎授는 CXL의 核心 基盤技術이 되는 메모리 擴張 및 캐시 一貫性에 對한 硏究들을 첫 CXL 規約 發表 4年 前인 2015年부터 硏究했다. 最新 CXL 3.0 規約을 基盤으로 한 컴퓨팅 솔루션을 올해 여름, 世界에서 가장 먼저 開發했다. 現在까지도 該當 솔루션을 保有한 唯一한 企業이다.
9月 末 大田 KAIST 硏究室에서 만난 정명수 派네시아 代表理事는 “많은 企業이 CXL에 關心을 보이고 있지만 이를 제대로 適用한 하드웨어와 소프트웨어를 開發한 곳은 없다”며 “우리 事業의 目標는 CXL을 잘 活用할 수 있도록 하는 生態系를 構築하는 것”이라고 했다. 超大型 빅데이터센터를 運營하는 아마존이나 구글, 그런 곳에 프로세서를 供給하는 엔비디아, 自體的으로 大規模言語모델(LLM) AI를 運營하려는 會社, 그리고 메모리 製造業體 等이 파네시아의 潛在的인 顧客社들이다.
● 世界 最初의 CXL 技術들 선보여 와
派네시아는 일찌감치 CXL 技術 開發을 始作했다. 글로벌 CXL 1.1 標準이 發表된 것이 2019年인데 그 以前인 2015年부터 CXL 技術의 核心 中 하나인 ‘캐시 一貫性(Cache Coherency)’ 技術을 硏究했다. 캐시 一貫性 技術은 여러 프로세서가 메모리에 있는 데이터를 읽고 쓸 때, 어느 프로세서가 먼저 處理를 하더라도 메모리와 캐시(프로세서에 붙어 있는 작은 메모리)들에 있는 데이터도 같은 값을 가질 수 있도록 維持하는 技術이다. 이를 빠르게 處理하지 못하거나 잘못 處理하면 컴퓨터는 誤謬를 낸다. CXL은 캐시 一貫性을 基盤으로 한 連結技術이라고 할 수 있다.
2020年 11月 CXL 2.0 標準이 發表되자 派네시아는 1年 半 程度 만에 世界 最初로 CXL 2.0 基盤의 솔루션을 선보였다. 지난해 6月 美國 보스턴에서 열린 유즈닉스年例會議(USENIX ATC)에서 파네시아의 硏究 結果가 認定을 받아 世界 最初로 宗團(CPU와 메모리, 스위치 等 시스템 內 모든 要素) 間 CXL 2.0 솔루션을 公開한 企業이 됐다.
派네시아가 CXL 3.0 技術을 活用해 만든 IP가 適用된 大容量 메모리풀 시스템. 메모리를 CPU 追加 없이 事實上 無制限으로 追加할 수 있다. 派네시아 提供
올해 8月에는 CXL 3.0 基盤의 高容量 메모리 시스템의 하드웨어와 소프트웨어를 世界 最初로 開發하고, 美國 샌타클래라에서 열린 플래시메모리 서밋(FMS 2023)에서 멀티-테라바이트를 提供하는 시스템을 全 世界에 公開했다. 鄭 敎授는 “2015年에 캐시 一貫性 技術을 硏究하면서 생각했던 槪念이 생각보다 빨리 CXL 3.0에 適用되었으나 關聯 特許와 技術 開發 內容들을 土臺로 발 빠르게 對應할 수 있었다”고 했다. 그 槪念이란 여러 프로세서가 大容量의 메모리에 있는 데이터를 同時에 볼 수 있도록 하는 것이다. 이는 마치 漫畫冊이 아니라 웹툰으로 具現된 漫畫를 보는 것과 비슷하다. 漫畫冊은 누군가 보고 있으면 다른 사람은 次例를 기다려야 한다. 하지만 웹툰은 누군가가 보고 있더라고 다른 사람이 같이 볼 수 있다. 캐시 一貫性이 지원되면 各 프로세서가 메모리에 든 內容을 이미 알고 있기 때문에 作業 要請이 있을 때 메모리의 內容을 따로 넘겨받지 않고 빠르게 處理할 수 있게 된다.
派네시아는 올해 9月 CXL 3.0 設計資産(IP)을 실리콘 칩에 具現해 作動을 1次 檢證했다. 11月에는 CXL 3.1 基盤의 칩까지 顧客社에 供給할 豫定이다.
派네시아는 來年 1月에는 美國 라스베이거스에서 열리는 情報技術(IT) 展示會로 世界 最大를 자랑하는 消費者家電展示會 ‘CES 2024’에 參加해 CXL 基盤의 AI 加速器 프로토타입을 試演할 計劃이다.
● KAIST 敎員 創業
정 代表는 스토리지 및 半導體 專門家의 길을 걸었다. 2006年부터 3年間 삼성전자 메모리 事業部에서 일했고, 以後 2013年 美國 펜실베이니아주립대에서 博士學位를 받고 로런스 버클리 國立硏究所 客員硏究員을, 2013∼2015年에는 텍사스주립대 敎授를 지냈다. 國內에서는 延世大 敎授를 거쳐 現 KAIST 電氣및電子工學部에 在職 中이다. 國內에 있으면서 SK하이닉스社長團 諮問委員會(2016∼2020年)에서 活動했고, 삼성종합기술원 諮問委員(2020∼2021年)도 지냈다. 컴퓨터 아키텍처 및 運營體制 關聯 最優秀 및 優秀 論文 125篇假量을 發表했고, CXL 技術 關聯 特許를 多數 保有하고 있다.
派네시아에는 現在 KAIST 席·博士는 勿論이고 삼성전자와 SK하이닉스 出身 硏究員 等 約 20名이 勤務하고 있다. 關聯 硏究 및 開發 人員을 50%假量 더 늘리고 젊은 任職員들이 追求하는 開發 環境을 構築하고 성장시키는 데 投資金額을 늘릴 豫定이다. 또 大田 社屋 外에 서울 或은 京畿 성남시 판교에 硏究所를 追加로 契約 中이다.
創業을 하게 된 動機에 對해서는 “엔지니어링에 가까운 技術을 硏究하다 보니 産業의 흐름을 알게 됐고, CXL 關聯 技術을 活用하면 더 效率的이라는 硏究 結果를 널리 알리는 한便 産業的으로도 證明하고 싶었다”고 했다.
그는 이어 “CXL 槪念이나 技術의 有用性을 모르는 企業이 많아 CXL 基盤 IP를 活用해 AI加速器나 메모리擴張機 같은 製品을 示範 生産해 直接 性能을 보여주고 있다”며 “메타의 推薦 機能 等에 適用했을 때 旣存 方式보다 越等히 높은 速度로 구동된다”고 했다
●“ARM 넘어서는 世界的인 CXL半導體 IP社가 目標”
CXL 關聯 市場은 이제 막 始作하는 段階다. 삼성전자와 SK하이닉스도 高帶域幅메모리(HBM)에 이어 새로운 먹거리가 될 수 있는 CXL 基盤 메모리들을 開發해 發表하고 있다.
정 代表는 “2030年이면 CXL 市場이 200億 달러 規模로 成長할 것이라는 展望이 나오고 있다”며 “앞선 技術과 硏究開發에 眞心인 젊은 엔지니어들, 그리고 大規模 市場 潛在力 德分에 設立 1年餘 만에 시드 投資를 받을 때 1034億 원의 企業價値를 認定받고 160億 원의 投資를 誘致할 수 있었다고 생각한다”고 했다.
派네시아는 CXL 半導體 및 솔루션 設計資産(IP) 企業을 志向한다. 하드웨어 엔진과 소프트웨어를 모두 供給한다. 빅데이터를 處理하는 데 적합한 大型 컴퓨터나 AI加速器, 메모리를 만드는 業體들이 CXL 基盤으로 칩을 만들려고 할 때 派네시아의 IP가 그 開發과 時間을 充分히 短縮시키고 世界的 競爭力 確保에 큰 寄與를 할 수 있다. CXL 基盤 프로세서와 메모리, 서버가 얼마나 늘어날 것인지, 그리고 이를 하나로 묶어주는 솔루션의 技術 高度化가 關鍵이다.
정 代表는 “有能하고 젊은 人材들과 함께 世界 最初 CXL 基盤 IP는 勿論이고 다양한 半導體 IP들, 그리고 關聯 소프트웨어를 모두 輸出하는 글로벌 會社로 成長하겠다”고 했다.
허진석 記者 jameshur@donga.com
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