스탠포드 대학교의 연구자가 하이브리드 게인 셀 메모리 기술을 탐구하고 있습니다. 이 기술은 SRAM과 DRAM의 특징을 결합하여 CPU와 GPU의 내부 캐시 성능을 향상시키고 저장 밀도를 개선할 수 있습니다.
필립 웡 교수는 GPU가 직면한 '메모리 벽 문제'를 강조합니다. 이 문제는 SRAM 기반 캐시가 느린 DRAM에서 데이터를 로드해야 하여 지연과 에너지 소비가 증가하는 상황을 말합니다. SRAM의 용량 제한도 우려 사항으로, 비트를 저장하는 데 네 개의 트랜지스터가 필요한 반면, DRAM은 하나만 필요하지만 지속적인 데이터 새로 고침이 필요하다는 단점이 있습니다.
하이브리드 게인 셀 기술은 SRAM과 DRAM의 장점을 결합하는 것을 목표로 합니다. 이 기술은 별도의 읽기 및 쓰기 트랜지스터를 사용하여 DRAM에서 발견되는 추가 커패시터의 필요성을 없앱니다. 연구팀은 쓰기 트랜지스터에 원자층 증착 인듐 주석 산화물(ALD ITO)을, 읽기 트랜지스터에 실리콘 P채널 금속 산화물 반도체(Si PMOS)를 사용하여 전통적인 실리콘 산화물 기반 트랜지스터보다 향상된 성능을 달성했습니다.
테스트 결과, 게인 셀 장치는 데이터를 한 시간 이상 저장할 수 있으며, 이는 64ms마다 새로 고침이 필요한 DRAM보다 훨씬 뛰어난 성능입니다. 또한, 데이터는 DRAM보다 최대 50배 빠르게 읽을 수 있으며, 접근 시간은 1ns에서 10ns 사이입니다. 그러나 특정 구성에서는 게인 셀 기술이 SRAM보다 느릴 수 있으며, 특히 데이터 밀도가 높은 경우에 그렇습니다.
게인 셀 메모리의 주요 장점은 높은 저장 용량으로, 이는 저수준 캐시에 매우 중요합니다. 더 큰 캐시는 CPU와 GPU가 시스템 DRAM에서 데이터를 전송하는 데 걸리는 시간을 줄여 성능을 향상시키고 지연 시간을 감소시킵니다. 이 원리는 AMD의 3D V-캐시 기술과 일치합니다.
향후 CPU와 GPU에서 게인 셀 기술의 잠재적 응용은 저수준 캐시 용량을 증가시킬 수 있으며, Intel과 AMD가 현재의 3D 기반 캐시를 넘어 용량을 더욱 향상시키기 위해 3D 변형을 구현할 가능성도 있습니다.
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