차이점은 무엇인가?
그러면 3D 크로스포인트와 앞에 언급한 개발 단계의 메모리 제품은 어떻게 다른가? 인텔과 마이크론은 “독특한 물질 혼합물”과 통상적 메모리보다 10배 더 집적도 높은 크로스포인트 아키텍쳐를 발명했고, PCM이 할 수 없는 방식으로 확장 가능하다고 이야기했다.
게다가 크로스포인트의 메모리 셀은 각각의 ‘셀렉터(selector)’로 보내진 전압량의 차이로 쓰이거나 읽히는데, 이는 전압이 높거나 낮으면 그에 따라 각각 1이나 0이 된다는 의미다.
마이크론은 자체 마케팅 자료에서 “이 원리로 트랜지스터가 필요없어지기 때문에 용량을 늘리고 가격을 낮출 수 있다”고 밝혔다.
인텔과 마이크론은 이 새 메모리를 만드는데 그들이 사용한 물질에 대해서는 아직 공개하지 않고 있다.
핸디는 “회사들은 조심스럽게 그런 질문들을 피해갔다. 소재가 무엇인지에 대해서는 의도적으로 불명확하게 이야기했다”고 지적했다.
포워드 인사이츠(Forward Insights)의 분석가 그레고리 웡(Gregory Wong)은 인텔과 마이크론이 다른 메모리 제조사들보다 크로스포인트 메모리 개발에 있어서 2년정도 앞서 있는 것으로 보인다고 분석했다.
3D 크로스포인트 기술은 저항 상태를 변화시키기 위해 자체적인 신물질을 활용하기 때문에 멤리스터의 티타늄 다이옥사이드와 플래티넘 필름, 혹은 마모될 수밖에 없는 PCM의 실버 필라멘트와 달리 안정성이 덜하고 더 비싼 요소에 의존할 필요가 없다. 그리고 인텔과 마이크론은 그 차이점 하나로 자사 제품이 본격 제조 단계로 들어갈 수 있었다고 이야기했다.
마이크론은 “추가적으로 메모리셀과 셀렉터 모두에서 아키텍쳐와 독특한 물질을 조합할 수 있었기 때문에, 3D 크로스포인트 기술이 더 높은 집적도를 달성하며 성능과 내구성도 대폭 향상할 수 있었다,”고 밝혔다.
사용자에게 의미하는 바
이 기술이 상용화되면 데스크톱과 노트북 스토리지는 더 적은 공간을 차지하면서도 훨씬 많은 용량을 가지게 되며, 요즘 NAND의 속도인 초당 500MB에서 인텔과 마이크론의 수치에 따르면 초당 500GB까지로 전송 속도가 향상될 수 있다. 사용자들에게 크로스포인트가 의미하는 바는 바로 이것이다.
가트너 부회장 조셉 언스워스는 소비자들이 그들의 PC나 노트북에서 3D 크로스포인트를 보게 되기까지는 최소 수 년이 걸릴 것으로 생각하고 있다. 언스워스는 그 이유를 “성능과 가격은 일반 사용자용 제품보다 데이터센터 및 인메모리 컴퓨팅 애플리케이션에 훨씬 중요하기 때문”이라고 밝혔다.
NAND 플래시가 한때 그랬던 것처럼 첨단 메모리 기술은 보편화되는데 몇 년이 걸린다. 하지만 언스워스는 이 새로운 메모리는 인메모리 컴퓨터가 고성능 컴퓨팅 등 애플리케이션 용 데이터센터 내에 큰 변화를 가져올 것이라고 말했다.
현재 데이터센터는 고성능 컴퓨팅과 기타 I/O 집중 애플리케이션 그리고 축전기를 활용해 전력이 상실되더라도 DRAM 모듈이 비휘발성 메모리에 데이터를 전송하도록 수 초간의 예비 전력을 가진다. 크로스포인트 메모리로는 더 고성능 프로세싱이 가능해지고 다량의 DRAM이 필요하지 않게 되며, 슈퍼 축전기와 일부 NAND 플래시가 없어도 된다.
웡은 “DRAM을 완전히 대체할 수는 없다고 본다”고 예측했다. “여전히 소량의 DRAM과 대용량의 3D 크로스포인트 메모리를 병행해 쓰게 될 것으로 본다”는 것이다.
3D 크로스포인트는 사용자에게 간접 혜택을 줄 수 있다. 언스워스는 이메일에서 “생산, 소화되는 막대한 양의 데이터는 확장적 애널리틱스 능력을 필요로 하기 때문에, 3D 크로스포인트 기술이 사기 감지 식별, 트랜젝션 프로세싱, 유전자 연구, 석유∙가스 채굴 탐사, 사물인터넷 활용 면에서 진보를 가져올 수 있다”고 밝혔다.
속도에 대한 모든 것
3D 크로스포인트 메모리의 속도가 빠른데, 특히 정말 엄청나게 빠르다는 점은 중요한 부분이다.
현재 메모리와 플래시 스토리지는 컴퓨터의 2가지 별도의 인터페이스에 의존한다. 노트북이나 데스크톱은 보통 SATA 버스 인터페이스를 사용하거나 PCIe 확장 슬롯을 통해 메인보드에 직접 연결된다. DRAM이나 시스템 메모리가 CPU에 직접 연결된 자체 보드 슬롯에 탑재된다. 둘 다 각기 다른 인터페이스와 성능 수준을 가진다는 점이 핵심이다.
인텔과 마이크론은 3D 크로스포인트 메모리가 DRAM과 NAND 플래시 모두를 교체함으로써 완전히 새로운 시스템 아키텍쳐에 성능 향상을 가져온다고 밝혔다.
예를 들어 DRAM의 지연 시간은 나노초 영역인 반면, NAND 플래시의 지연시간은 마이크로초 수준으로 여전히 하드 드라이브의 I/O 속도보다 1,000 배 빠르다. 비록 수치는 제공하지 않았지만 마이크론과 인텔은 3D 크로스포인트가 DRAM의 속도에 근접한다고 말한다.
3D 크로스포인트에 쓰인 새로운 물질이 바로 핵심이다. NAND 메모리는 리토그래피의 벽에 근접해가고 있는데 이는 트랜지스터가 더는 작아질 수 없어졌음을 의미한다. 현재 리토그래피 프로세스는 10nm에서 20nm 사이의 크기를 생산하기 때문에, 인텔, 마이크론, 삼성, 샌디스크, 도시바같은 NAND 플래시 회사들은 메모리 집적도와 용량을 높이기 위해 48층의 극미세 레이어를 층층이 쌓은 3D NAND를 구축해왔다.
3D 크로스포인트 메모리 어레이는 1,280억개의 밀집 메모리 셀을 연결하는 수직 컨덕터로 만들어져 있다. 각각의 메모리셀은 데이터 1비트를 저장한다. 이 조밀한 구조는 곧 크로스포인트 메모리의 고성능과 고밀도로 이어진다.
크로스포인트 메모리는 최초로 두 개의 적층 메모리 레이어에 걸쳐 다이당 128GB를 저장한다. 마이크론은 마케팅 자료에서 “이 기술의 미래 버전은 메모리 레이어의 수와 다이 용량을 증가시키기 위해 전통적인 리토그래피 피치 확장을 활용할 수 있다”고 설명했다.
인텔의 비휘발성 메모리 솔루션 그룹 이사 롭 크루크는 성명을 통해 “수십 년간 업계는 훨씬 빠르게 분석할 수 있도록, 프로세서와 데이터간 지연시간을 줄이는 방법을 탐구해왔다. 이 새로운 비휘발성 메모리 타입은 그 목표를 달성하고 업계 판도를 바꾸는 성능을 메모리와 스토리지 솔루션에 가져올 것”이라고 밝혔다. editor@itworld.co.kr
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