RDRAM의 개발배경

지난 1999년 인텔은 2001년도까지 램버스 메모리를 지원하기로 하는 계약을 체결한 바 있다. 이 계약 이후로 인텔은 고성능 메모리 쪽으로는 램버스 메모리를 줄기차게 밀어붙였고, 중간에 몇가지 문제가 발생했음에도 불구하고(820, 840) RDRAM은 사용자들에게 고성능 메모리라는 인식을 주는데에 성공하였다.

그러나 지지기반이 DDR SDRAM에 비해서 약하다는 문제점을 가지고 있으며, 사용할 수 있는 플랫폼이 한정되어 있다는 등의 단점 때문에 시장에서 주류로 자리잡지는 못하고 있다. 또한 인텔의 지원이 점차적으로 약해지고 있다는 것도 RDRAM이 약세를 면치 못하는 이유이기도 하다.

이번 강좌에서는 RDRAM의 개발배경과 구조, 잇점, 앞으로의 RDRAM의 방향 등에 대해서 이야기할 것이다.

메모리 대역폭의 부족

컴퓨터에서 요구되는 데이터 전송 대역폭은 지속적으로 증가하고 있다. 특히, CPU의 발전속도는 메모리의 발전속도를 상당히 앞서나가고 있다. 다음의 그래프는 그러한 성향을 개략적으로 표현한 것이다.

이러한 프로세서 성능의 증가는 인텔과 AMD의 경쟁체제가 본격화되면서 더욱 심화되고 있다. 특히 프로세서의 마이크로아키텍쳐가 진화할수록 단일 클럭에서 수행되는 데이터의 양은 더욱 증가하며, 이는 프로세서와 메모리 사이에 존재하는 성능차이를 더욱 심화시킨다.

특히나, CPU는 내부적으로 배율을 주어서 대단히 높은 클럭으로 동작할 수 있지만 메모리는 그것이 어렵기 때문에 DDR 등의 기술을 사용해서 프로세서의 성능을 따라가려 하고 있다. 그러나 현재 프로세서의 클럭이 2GHz를 넘어서 3GHz를 바라보고 있지만, 메모리는 아직도 400MHz를 넘기지 못하고 있다. 또한, 각종 주변기기들의 속도도 지속적으로 증가하고 있다. AGP버스가 1,066MB/s, PCI가 133MB/s에서 이제 266MB/s, 533MB/s로 확장되고 있고, USB도 2.0으로 올라오면서 60MB/s의 속도를 가지게 되었다. HDD용 인터페이스 역시 시리얼 ATA로 접어들면서 채널당 150MB/s씩, 총 300~600MB/s의 데이터 전송 대역폭을 필요로 한다.

삼성반도체 홈페이지에서 발췌

시스템의 성능을 최고로 발휘하기 위해서는 CPU, 메모리, 디스크, 그래픽, I/O 등의 성능이 모두 균형을 이루고 있어야 한다. 하나의 구성요소의 성능이 떨어진다면 다른 부분들의 성능이 아무리 높아도 그러한 성능을 제대로 발휘할 수 없으며, 현재 메모리가 바로 그러한 병목요소가 되어버리는 것이다. 특히, 사용자들이 사용하는 소프트웨어 역시 사진이나 동영상 편집, 음성/영상 압축 및 해제 등 대단히 높은 메모리 대역폭을 요구하는 것들이 증가하고 있어서 메모리 대역폭의 향상은 절대적인 과제로 떠올랐다.

컴퓨터 외의 분야에서의 메모리 사용빈도 증가

컴퓨터가 아닌 다른 분야에서의 메모리 사용량이 눈에 띄게 증가하고 있는 것도 메모리의 발달을 부추기는 요인 중의 하나이다. 다음의 그래프를 보자.

흥미로운 것은 노트북, 산업용 컴퓨터, 웍스테이션부터 서버까지를 망라하는, 컴퓨터에서의 DRAM 사용비율이 2000년도에는 67.8%에 달하는데, 이것이 2005년도로 가면 38.1%로 상당히 줄어든다는 것이다. 커뮤니케이션 및 컨수머 시장에서는 네트웍 라우터 등에서 필요한 대용량 메모리(수 GB씩을 필요로 한다)부터 게임콘솔(일례로 플레이스테이션2는 32MB의 RDRAM을 탑재하고 있으며, Xbox는 64MB의 DDR SDRAM을 탑재한다.), 셋탑박스, 디지털 비디오 편집장비 등을 포괄하는, 상당히 다양한 디지털 장비들이 메모리의  이는 보다 빠르고 효율적인 메모리가 점점 더 다방면에서 널리 사용될 것임을 의미한다.

SDRAM으로는 한계에 도달한다?

그러나 메모리의 클럭을 무턱대고 올리는 것도 사실상 거의 불가능하다. 프로세서는 내부배율을 통해서 꾸준히 그 클럭이 올라갈 수 있지만, 메모리는 그것이 어려운 편이다. 그래서 DDR 기술 등을 사용해서 편법적으로 메모리 대역폭을 끌어올린 것이다. 현재 펜티엄 4 프로세서의 메모리 대역폭은 3.2GB/s를 구현하기 위해서는 200MHz(DDR 400MHz)로 동작하는 DDR 메모리가 필요하다. 그러나 이것은 이제 표준이 정해지기 시작하였기 때문에 업체들이 이를 적용하려면 아직도 상당한 시간을 요할뿐더러 현 시점에서의 가격도 대단히 비싸다.

클럭도 클럭이지만, 대역폭을 늘리는 것도 복잡하다. SDRAM, DDR SDRAM은 모두 병렬 전송 방법을 사용한다. 즉, 64bit의 버스를 가지고 있다면 64개의 신호선을 가져야만 한다. 만약 이를 듀얼채널을 사용해서 128bit로 만들고자 한다면, 128개의 신호선을 사용해야만 한다는 것이다. 이는 메인보드의 설계를 어렵게 하고 6~8층의 다층기판을 사용해야만 하기 때문에 가격적 부담도 커지게 된다.

RDRAM의 개발목적

그래서 이러한 여러가지 문제를 해결하기 위해서 고안된 것이 램버스 DRAM, 즉 RDRAM이다. RDRAM의 개발 목적은 다음과 같이 요약될 수 있다.

• 펜티엄 4의 FSB와 균형을 맞추어서 시스템의 성능을 최대화한다. 즉, 2채널의 RDRAM을 사용해서 펜티엄 4의 3.2GB/s의 데이터 전송 대역폭과 맞추어서 성능의 비대칭으로 인한 손실으 없앤다.
• SDRAM에 비해서 월등히 높은 실효 대역폭으로 높은 성능을 구현한다.
• 사용되는 핀의 수를 줄인다. 시리얼 전송방법에 기반한 데이터 전송으로 사용되는 핀의 수를 줄여서 설계를 단순화한다.
• 향후 보다 높은 성능을 구현할 수 있는 솔루션을 지향한다. 다채널 모듈을 사용해서 2004년까지 칩 및 컨트롤러 구조의 변경 없이 9.6GB/s의 대역폭을 구현한다.

이러한 목적하에 개발된 RDRAM은 현재 삼성전자, 도시바, 하이닉스, 엘피다 등의 주요 메모리 제조사에서 만들어지고 있다. 초기에 RDRAM의 로열티 문제로 마찰이 많았으나 현재는 어느정도 해결된 상태이다.