(HMC 와 멀티 코어 CPU 의 컨셉 아트 Source : HMC Consortium )
2013 년 4 월 3일 소식으로 차세대 고속 고밀도 메모리 기술인 HMC (Hybrid Memory Cube) 의 기술 표준을 정하는 HMCC (HMC Consortium) 이 첫번째 HMC 의 표준을 정했다고 합니다. 이전에 HMC 에 대해서 한번 이야기 한바 있지만 ( http://blog.naver.com/jjy0501/100158590276 참조) 현재 정체 되고 있는 메모리 대역폭 발전 및 용량을 획기적으로 끌어올릴 신기술로 각광받고 있습니다. 초기 규격을 주도한 마이크론과 삼성 전자는 물론 글로벌 파운드리, IBM, ARM, 후지찌 등 세계 주요 반도체 회사들이 이를 개발하고 있는데 서로 간의 호환성을 위해 기술 표준을 만든 것입니다.
기존의 메모리와 HMC 가 가진 가장 큰 차이점은 여러 층의 DRAM 을 로직 레이어에 적층한다는 점입니다. 이는 1 층 단독 주택과 고층 아파트를 비교하면 이해가 쉬운데 아파트가 단순히 좁은 면적에 많은 주택을 제공하는 것과는 달리 HMC 는 더 빠른 속도까지 제공할 수 있습니다. 즉 HMC 의 제일 아래층에 위치한 로직 레이어가 각 층의 DRAM 과 TSV (through silicon via) 방식으로 연결되어 메모리 대역폭을 늘려 최대 1 Tb/s 이상의 메모리 대역폭을 확보할 수 있다는 것입니다. 맨 아래층에 있는 로직 레이어는 프로세서와 고속으로 연결되어 데이터를 주고 받을 수 있습니다.
(인텔과 마이크론이 협력해서 제작한 HMC. 여러개의 DRAM 레이어가 맨 아래의 로직 레이어 위에 쌓여 있는 것을 확인할 수 있음. Source : intel/micron)
새롭게 제정된 HMC 1.0 규격에 의하면 4 link 및 8 link 두가지 방식으로 링크당 10 Gb/s, 12.5 Gb/s, 15 Gb/s 속도를 제공하며 4 link 의 경우 최대 240 GB/s, 8 link 의 경우 최대 320 GB/s 라는 엄청난 대역폭을 제공할 수 있습니다. HMCC 에 의하면 차기 규격에서는 데이터 링크 속도가 지금의 거의 두배인 15 - 28 Gbps 에 달해서 최대 전송 속도 역시 그 정도 빨라질 것으로 보입니다. HMC 1.0 규격 만으로도 현재 존재하는 DDR3 1600 MHz 듀얼 채널 메모리 대비 최대 12 배, 쿼드 채널의 경우 6 배의 대역폭을 지니기 때문에 메모리 병목 현상으로 큰 여러움을 겪고 있는 CPU 는 물론 GPU 에 숨통을 열어줄 것으로 생각하고 있습니다.
여기에 HMCC 에 의하면 이 새로운 HMC 가 DDR3 메모리 대비 bit 당 에너지 소비 70% 감소와 RDIMMS 대비 차지하는 공간을 90% 까지 감소시켜 저전력, 소형화에 대단히 유리할 것이라고 합니다.
사실 HMC 는 새로운 미세공정을 필요로 하지는 않지만 글로벌 파운드리는 20 nm 공정에서 TSV 를 실연해서 곧 20 nm 나 그 이하 미세 공정에서 HMC 의 적용이 가능해 질 것으로 생각됩니다. 그렇게 되면 속도는 물론 메모리 밀도도 매우 높아질 것으로 기대됩니다.
이 기술은 CPU 제조사에도 주목할 만 하지만 특히 GPU 제조사 입장에서 더 환영할 만 한데 실제 엔비디아의 경우 자사의 미래 GPU 인 볼타 (Volta) 에 HMC 를 사용해 현재 심각한 병목 현상을 겪고 있는 메모리 문제를 해결할 것으로 보입니다. 구체적으로 HMC 를 언급하지는 않았지만 이미지가 HMC 라는 건 누구나 다 아는 일이기 때문이죠.
(Source : nvidia)
엔비디아는 볼타에서 1 TB/s 의 메모리 대역폭을 확보할 것이라고 이야기 했는데 HMC 기술을 이용한다면 가능할 것으로 생각됩니다. 또 향후 APU 나 인텔의 내장 그래픽의 경우에도 메모리 대역폭을 확보하는데 HMC 기술이 유용하게 사용될 것입니다.
하지만 당장에는 가격이 매우 비쌀 수 밖에 없어서 일반 사용자용으로 널리 사용되기 보다는 고가의 고속 메모리를 적용 가능한 HPC 나 슈퍼 컴퓨팅 분야에 먼저 사용되지 않겠냐는 관측도 있습니다. 현재 HMC 의 양산에 대한 구체적인 소식은 들려오지 않고 있어 실제 제품을 사용자가 보게 되는 것은 수년 후로 생각됩니다. 그전에 일반 사용자들은 시스템 메모리에서는 DDR4 로 이전하게 될 것으로 생각됩니다.
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