오늘날 컴퓨터 발전에서 발목을 잡고 있는 것 가운데 하나는 바로 메모리 대역폭의 문제 입니다. CPU 성능은 멀티코어화를 통해 빠른 속도로 향상이 가능하나 메모리의 경우에는 듀얼, 트리플, 쿼드 채널 식으로 채널을 늘리고 동작 클럭을 끌어올리는 방법으로는 만족할 만한 대역폭을 제공하지 못하고 있으며 특히 최근에는 CPU 안으로 점차 고성능의 그래픽 프로세서가 통합되는 과정이어서 더 많은 대역폭을 필요로 하나 메모리의 속도 향상은 이에 미치지 못하는 것이 사실입니다.
이에 다양한 방법으로 현재의 메모리의 대역폭은 물론 용량까지 끌어올릴 신기술들이 개발되고 있는데 그중에서 주목되는 것은 현재 여러회사가 공동으로 개발중인 HMC (Hybrid Cube Memory) 입니다.
(하이브리드 큐브 메모리의 개념도 )
마이크론에서 처음 선보인 이 기술은 로직 레이어 (위의 그림에서 파란색) 위에 공동 구조의 다수의 DRAM 을 적층시킨후 이들을 3DI & TSV (3D integration with Through-silicon via) 방식으로 연결하는 것입니다. 이는 칩의 3차원 패키징 방식으로 인텔에서 선보인 3D 트랜지스터와는 다른 개념입니다.
이와 같은 3차원 패키징 방식을 통해 HMC 는 사용 전력의 70%, 신호 지연의 60% 를 단축할 수 있으며 대역폭을 현재의 10배 수준으로 끌어올릴 수 있다고 합니다. 그 원리는 이렇습니다.
HMC 에서는 로직 레이어 위에 DRAM 이 층으로 올라가는 구조이며 이 로직 레이어가 DRAM 들의 구획과 스케줄을 직접 관리해 CPU 의 부담을 덜어주게 됩니다. 특히 각 DRAM 층은 병렬로 연결가능하기 때문에 층을 올릴 수록 대역폭이 증가해 1 Tb/s 까지 대역폭 증가가 가능합니다. 이 기술은 현재의 공정으로도 상당한 성능 향상을 노릴 수 있다는 장점이 있습니다.
실제 마이크론이 시연한 1 세대 HMC 에는 90nm 공정의 로직 레이어와 50 m 공정의 DRAM 이 사용되었지만 무려 128GB/s 의 대역폭을 보였으며 이는 DDR3 1333 MHz 의 10 배 수준입니다.
그러나 이 기술의 개발과 실제 생산에서의 응용을 위해서는 마이크론 혼자만의 힘으로 가능한 일이 아니기에 마이크론은 삼성과 손을 잡고 HMC 컨소시엄을 출범시켰으며 여기에 IBM 및 마이크로소프트 같은 다국적 거대 기업들이 참여해서 미래에 HMC 기술의 전망을 밝게 하고 있습니다.
일단은 HMC 는 HPC 시장 및 네트웍 어플리케이션 시장 같이 가격이 비싸더라도 성능에 대한 요구가 큰 부분에 먼저 사용될 것으로 보입니다.
첫 제품이 나오는 시기는 2013 - 2014 년 사이로 예상됩니다. 아마도 일반 소비자용 시장에 먼저 등장하지는 않을 것으로 보이지만 널리 이 기술이 확산된다면 언젠가는 일반적인 PC 나 혹은 모바일 기기에도 적용되는 날이 올 것으로 기대 됩니다.
참고
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