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· SK하이닉스-인텔, 서버용 DDR5와 CPU의 성능 검증 백서 공동 발행

· SK하이닉스 DDR5, 인텔 최신 CPU 통해 서버 대역폭 70% 향상 · 전력 소모 14.4% 감소

· SK하이닉스 “성능 공인된 DDR5 주력으로 하반기 실적 개선 가속화”

SK하이닉스는 자사의 서버용 D램 DDR5가 인텔의 CPU에 탑재돼 최고 수준의 성능을 구현해 냈다는 내용의 백서(Whitepaper)*를 인텔과 공동 발행했다고 14일 밝혔다. 이 백서는 SK하이닉스와 인텔 홈페이지를 통해 동시에 공개됐다.

양사는 DDR5 개발 단계부터 긴밀히 협업했고, 지난 8개월간 인텔 4세대 제온 스케일러블 프로세서(4th Gen Intel® Xeon® Scalable Processor, 이하 4세대 제온)*에 DDR5를 탑재해 진행한 성능 검증 결과를 이 백서에 담았다.

최근 서버 업계에서 저전력, 고성능 반도체에 대한 요구가 높아지는 가운데 양사는 최고 수준의 성능과 에너지 효율성을 갖춘 메모리와 CPU로 한층 진화된 데이터센터 시대를 열 것이라고 백서에서 강조했다.

* 백서(Whitepaper): 기업이 비즈니스 용도로 발행하는 제품 · 서비스 · 솔루션의 상세 설명 문서
* 4세대 제온 스케일러블 프로세서(4th Intel® Xeon® Scalable Processors): 인텔의 차세대 서버용 CPU로 PCIe Gen5 및 차세대 DDR5 램을 지원하며, 일명 사파이어 래피즈(Sapphire Rapids)로 알려져 있다.

SK하이닉스, DDR5 성능 검증 백서 공개... “SK하이닉스 DDR5로 업계 최고 수준의 데이터센터 성능 구현”_1
[백서(White Paper) 전문 보러 가기]

백서에 따르면 인텔 4세대 제온의 경우 3세대 대비 성능 효율이 2.9배 높고, SK하이닉스의 DDR5는 DDR4 대비 전력 사용량이 14.4% 낮았다. 특히 제온이 적용된 서버에서 DDR5는 전력 대비 성능 비율(전성비)이 DDR4와 비교했을 때 정수 계산에서 1.22배, 부동소수점* 계산에서 1.11배 높은 결과를 보였다.

* 부동소수점 : 실수에서 정수와 소수가 본래 소수점의 위치를 고정하는 고정소수점과 대비되는 개념으로 소수점의 위치를 바꿔 정수와 소수를 구분 표기해 연산에 용이하게 하는 것. 본래의 실수가 123.485인 경우, 1.23485X 10^2, 혹은 0.00123485X10^5 등으로 연산 표기함

이에 따라 앞으로 서버 기업들은 제온과 DDR5를 활용해 데이터센터를 구축하면 에너지 효율 개선으로 지속가능성을 높이는 효과를 얻게 될 것으로 양사는 내다봤다. 또, 데이터센터 운영의 비용 효율성도 개선돼 고객사가 TCO(총 소유비용)*를 절약할 수 있다고 진단했다.

* TCO(Total Cost of Ownership, 총 소유비용): 초기 투자비, 전력비, 시설 운용비, 유지 보수비 등을 포함한 모든 비용

SK하이닉스, DDR5 성능 검증 백서 공개... “SK하이닉스 DDR5로 업계 최고 수준의 데이터센터 성능 구현”_2

SK하이닉스 류성수 부사장(DRAM상품기획담당)은 “백서에서 증명된 바와 같이 인텔 CPU와 당사 DDR5가 적용된 서버를 사용하면, 이전 세대보다 더 적은 전력으로 더 빠른 데이터 처리 속도가 구현돼 고객은 데이터센터 성능을 획기적으로 높일 수 있다”며 “특히 생성형 인공지능(Generative AI)과 같이 막대한 양의 데이터를 처리할 경우에 필요한 고용량 D램을 효율적으로 사용할 수 있다”고 밝혔다.

또, 류 부사장은 “상세한 데이터가 담긴 백서를 참고하여 향후 서버 고객들이 비즈니스를 전개하는 데 큰 효과를 얻길 기대한다”고 덧붙였다.

인텔 디미트리오스 지아카스(Dimitrios Ziakas) 메모리 I/O 기술부문 부사장은 “인텔은 4세대 제온 프로세서에서 DDR5 메모리의 성능을 극대화하기 위해 SK하이닉스를 포함한 메모리 업계와 밀접하게 협업하고 있다”며 “이러한 노력을 통해 인텔 프로세서는 높은 에너지 효율성을 갖춘 고성능 데이터센터 시스템 솔루션을 고객에게 제공할 수 있을 것”이라고 밝혔다.

한편, SK하이닉스는 인텔과의 협력으로 공인된 제품을 통해 서버 시장 공략을 가속화하기로 했다. 회사는 4세대(1a) 및 5세대(1b) DDR5 제품을 주력으로 시장 리더십을 강화하고, 올 하반기 증가세가 예상되는 서버 D램 수요에 맞추며 실적 개선 속도를 높여간다는 계획이다.

[참고] Intel and SK hynix DDR5 Ecosystem 백서 주요 내용 (백서(Whitepaper) 전문 보러 가기)

‘대역폭 70%↑, 전력 14.4%↓, 정수 계산 1.59배↑’ 한눈에 보는 백서

백서에는 서버 고객이 DDR5를 채택할 때 참고할 수 있는 테스트 데이터가 세부적으로 담겨 있다. 주요 내용은 제온과 DDR5 메모리를 결합했을 때 구현되는 속도 · 성능 · 전력 소모량 등이다.

SK하이닉스, DDR5 성능 검증 백서 공개... “SK하이닉스 DDR5로 업계 최고 수준의 데이터센터 성능 구현”_3

우선 서버 대역폭(Bandwidth)*은 DDR4와 DDR5를 동일한 3,200Mbps 속도에서 비교했을 때 20% 증가했고, 실제 DDR5의 동작 속도인 4,800Mbps 속도에서의 서버 대역폭은 DDR4의 최고 동작 속도인 3,200Mbps에서의 대역폭 대비 70% 향상된 것으로 확인*됐다. 이는 DDR5의 설계 구조 개선을 통해 내부 전송 지연 시간을 최소화하고, DDR4 대비 높은 전송 속도를 확보해 전체 서버 대역폭을 확장한 결과다.

* 대역폭(Bandwidth): 데이터가 지나는 통로. 대역폭이 넓을수록 한 번에 더 많은 데이터를 빠르고 효율적으로 처리함
* DDR4 3,200Mbps 속도를 기준으로 DDR5 3,200Mbps 속도 및 DDR5 4,800Mbps의 속도에서 대역폭 증가량 비교

기술, 반도체, DRAM, 서버용 DDR5, DDR5, 백서

또, SK하이닉스는 이번 연구를 통해 DDR5의 전력 소모량이 DDR4와 비교해 14.4% 감소한 사실을 확인했다. 여기에는 HKMG(High-K Metal Gate) 등 신기술이 큰 역할을 했다. HKMG는 전하를 더 많이 저장할 수 있는 물질(High-K)을 D램 트랜지스터 내부 절연막에 사용해 누설 전류를 막고 전하를 축적하는 능력, 즉 정전 용량(Capacitance)을 개선한 차세대 공정을 말한다[관련기사]. 이 기술이 적용된 메모리는 높은 전력 효율을 갖게 된다.

제온의 내장 가속기 또한 긍정적인 연구 결과를 보여줬다. 이 가속기는 이전 세대 대비 와트(watt)당 최대 2.9배의 데이터 처리 성능을 기록, 적은 전력으로 더 많은 데이터를 처리할 수 있게 해준다. 이러한 기술들이 복합 작용하면서 제온과 DDR5는 대역폭 50% 향상, 전력 사용량 14.4% 감소라는 뛰어난 전성비를 달성하게 됐다.

이번 백서를 통해 제온과 DDR5를 결합한 시스템의 연산 성능도 확인할 수 있다. 양사는 벤치마크 전문 프로그램 ‘SPEC CPU 2017’을 활용해 성능 비교를 진행했다.

그 결과 이전 세대 시스템보다 정수(Integer) 계산은 1.59배, 부동소수점(Floating Point) 계산은 1.43배 개선됐다. 소비 전력당 성능도 뛰어났는데 정수 계산에서 1.22배, 부동소수점 계산에서 1.11배 높은 결과를 보였다.

메모리 지연 시간 및 속도 측정 프로그램인 ‘Intel MLC(Intel Memory Latency Checker)’ 검증에서도 성능이 돋보였다. 이전 세대와 비교 시 읽기 성능은 1.4배, 읽기 · 쓰기 성능은 1.51배 증가한 결과가 나타났다.

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