CXL이란? (feat.신한투자증권 리포트, 관련주)

반도체 업황 회복 기대감이 커지는 가운데 차세대 메모리 인터페이스로 주목받고 있는 컴퓨트익스프레스링크(CXL) 관련주의 주가가 연일 치솟고 있습니다. 22일인 오늘 오킨스전자는 상한가를 기록하였고 관련주로 묶이는 네오셈, 엑시콘 등도 일제히 강세를 보였습니다. 

최근 삼성전자가 가장 심혈을 기울이는 메모리 제품은 컴퓨트익스프레스링크(CXL) D램입니다. CXL D램은 서버 등 고성능 컴퓨팅 기기에서 메모리를 거의 무한대로 확장할 수 있는 콘셉트의 메모리로 AI 환경에서 쉴 새 없이 몰아치는 데이터를 큰 몸집으로 감당할 수 있는 D램입니다. 삼성전자는 최근 CXL 4개 제품에 관한 상표를 출원하고 시장 공략에 적극적으로 나서고 있습니다. 

기사를 보다 보면 'CXL'이란 단어를 많이 볼 수 있는데 이게 정확히 무슨 말인지 잘 모르실 수도 있는데요. 신한투자증권에서 CXL에 대한 좋은 리포트가 있어서 소개해드리도록 하겠습니다. 

 

* CXL (Computer Express Link)

 AI, 머신러닝, 빅데이터 등 고성능 연산이 필요한 애플리케이션에서 서로 다른 기종의 제품을 효율적으로 연결할 수 있는 차세대 인터페이스를 말한다. 기존 컴퓨팅 시스템의 메모리 용량에 대한 물리적 한계를 극복하고 D램 용량을 획기적으로 확장할 수 있다는 점이 가장 큰 특징이다. CXL은 기존 여러 인터페이스를 하나로 통합해 각 장치 간 직접 통신을 가능하게 하고 메모리를 공유할 수 있다. 또 기존 메인 D램과 공존하면서 대역폭과 용량을 확장할 수 있어 데이터를 고속으로 처리하는 연산 성능을 획기적으로 개선할 수 있다.

 

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< 신한투자증권 - CXL 생태계, 하반기 가시화 기대, 1/5 >

대용량 메모리 시대, 효율성 제고를 위한 상호연결기술의 진화

반도체 산업의 최대 화두로 인공지능(AI)이 부각되면서 요구 컴퓨팅 파워가 기하급수적으로 증가하고 있다. 데이터 밀도가 높아짐에 따라 인프라의 대형화가 지속되면서 컴퓨팅 시스템 구축 환경의 공간 활용, 전력 효율 개선, 데이터 병목현상 해결을 위한 다양한 연구가 진행 중이며, 상호연결기술(Interconnect)이 대용량 메모리 활용 효율을 높이는 핵심 기술로 지목되고 있다.

과거 상호연결기술의 개발 방향성은 최대한 많은 양의 데이터를 빠른 속도로 전송하는 것에 집중됐다. 이러한 흐름이 메모리 대역폭(Bandwidth) 확장을 가속화시켰으며, HBM과 같은 차세대 기술의 개발로 이어져 과중한 워크로드 부담이 지속적으로 개선됐다. 다만 호스트 프로세서(CPU)의 스펙에 따라 발생하는 탑재량의 제약, 유휴 메모리 자원 발생에 따른 효율성 저하 등은 기존 연결기술이 갖는 한계로 지목됐다.

이를 개선하기 위한 메모리 자원 공유와 확장성에 대한 요구가 대규모 워크로드를 소화해야하는 AI 산업에서 빠르게 확산될 것으로 전망된다. 따라서 최근 시장의 관심이 집중되고 있는 CXL(Compute Express Link)에 대한 관심도 하반기로 갈수록 높아질 것으로 예상된다. 2019년 출범한 CXL 컨소시움에는 업계를 선도하는 반도체 업체들 뿐만 아니라 세트 업체들과 CSP까지 모두 참여하고 있다.

CXL 컨소시움 이사회 멤버

2024년 하반기, 인텔과 AMD 모두 CXL 2.0 적용 제품 출시 가능성

CXL의 효용성은 이기종 칩 간의 메모리 공유가 핵심이다. 현재 상용화된 CPU가 호환하는 기술은 CXL 1.1에 머물러 있으나 2024년 하반기 출시가 예정된 인텔의 5세대 Xeon CPU Granite Rapids(P-core), Sierra Forest(E-core)가 최초로 CXL 2.0을 적용할 가능성이 높다. AMD의 차세대 제품인 Zen5 기반 EPYC CPU Turin(2024년 출시 예정)도 CXL 2.0 적용이 예상된다.

인텔과 AMD의 CXL 지원 프로세서 라인업(예상)

CXL 2.0은 DDR5부터 적용되기 시작하고, 대규모 컴퓨팅 환경에서 메모리 효율을 극대화할 수 있다는 장점이 신형 CPU의 흥행에 기여할 수 있을 것으로 판단된다. 호환성 면에서도 CXL은 기존에 적용되던 PCIe 체계를 따르기 때문에 빠른 하드웨어 교체가 가능하다는 장점이 있다. AI 애플리케이션의 수요 확대가 지속되는 가운데 DRAM의 세대 전환(DDR4→DDR5) 속도도 시장 예상을 상회할 수 있어 하반기 DRAM 업황에 갖는 기대감은 더욱 고조될 전망이다.

CXL 세대별 특징

CXL 1.1과 CXL 2.0의 구조 차이

CXL 3.0은 PCIe 6.0(PCI Express: 메인보드와 주변 장치를 고속 직렬 연결하는 표준 인터페이스) 기반으로 CXL 2.0 이하 버전의 기반이 된 PCIe 5.0 대비 대역 폭이 2배 증가하며, 스위치 간의 연결까지 가능해진다. 2024년까지는 Non-CXL 기반 메모리 비중이 대부분을 차지하겠으나 2025년부터는 CXL 2.0 적용이 급격 히 확산될 것으로 기대된다. 2025년 적용 제품이 출시될 것으로 예상하며, CXL 2.0 대비 빠른 전환이 이뤄질 것으로 전망된다.

DRAM 3사는 CXL 2.0을 적용한 신제품 개발이 2023년 이미 완료된 상황이다. 탑재 가능한 서버용 CPU의 출시 시점이 2024년 하반기이므로 단기간 내 유의미 한 매출을 확인하기는 어렵겠으나, 세대 전환 가속화에 따른 DRAM 업종 전반 의 질적 성장 기대감이 유효한 것으로 판단된다.

메모리 3사 CXL DRAM 라인업

서버향 CPU용 CXL 세대별 비중 전망

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< CXL 관련주 >

1. 오킨스전자

- 반도체 검사 장비용 소켓·커넥터 전문 기업으로, 번인소켓(Burn-In Socket) 제조 분야에서 높은 기술력을 갖고 있음. 삼성전자와 SK하이닉스 등이 주요 고객사임.

- 번인소켓은 반도체 후공정 과정에서 집적회로가 고온의 환경을 견딜 수 있는지 테스트하는 공정에 사용됨.

- 반도체 Chip제조 장비에 장착되어 소모성 원부자재로 사용되는 Magnetic Collet 제조사업을 시작함.

기업실적분석

 

2. 네오셈

- 동사는 2002년 설립되어 대신증권 제3호 기업인수목적주식회사와 합병을 통해 2019년 코스닥 시장에 상장하였음.

- 동사는 반도체 검사장비 전문 기업으로 주사업은 SSD 검사장비와 MBT로 구성되어 있음. 특히 글로벌 SSD 검사장비 M/S 1위 기업으로 글로벌 SSD 상위 제조사에 모두 장비를 공급하고 있음.

- 현재 주력제품은 4세대 SSD 검사장비이며, 5세대 SSD 검사장비의 기반기술을 이미 확보한 기술 선도 기업임.

 

 

3. 엑시콘

- 사업부문은 반도체 장비 제조이며, 반도체의 성능 및 신뢰성을 검사하는 반도체 검사장비 사업을 영위하고 있음.

- 반도체 제품의 이상 유무를 판단하고 불량의 원인 분석 등을 통해 설계 및 제조 공정상의 수율을 개선시키는 역할을 수행하고 있음.

- 다양한 비메모리 제품으로 검사대상을 확장하여 테스트할 수 있도록 SoC Platform 을 구축하였고, 이를 발판으로 시스템 반도체 시장으로 사업영역을 확장할 계획임.

 

4. 큐알티

- 기존 SK하이이엔지 QRT사업부로부터 분할됨에 따라 2014년 신설법인으로 설립되었고, 2022년 7월 ㈜에이치큐솔루션과 합병하였음.

- 신뢰성 평가는 반도체 및 전자부품의 개발과 납품에 있어 필수적인 평가 과정이며, 동사는 기업이 고품질의 제품을 개발할 수 있도록 신뢰할 수 있는 객관적 정보에 입각한 증빙 자료를 제공함.

- 제품 개발 과정에서의 결함의 원인을 파악하기 위한 불량분석, 소재분석, FIB 등 분석 서비스를 제공함.