메모리 가격 폭등 !! NVMe를 RAM으로 쓰는 하드웨어 브릿지 개발 - 1회 [ 기획 과 실행 ]

노트북 램 16GB 한계 돌파! NVMe를 RAM으로 쓰는 하드웨어 브릿지 개발기

 

요즘 노트북을 활용한 AI 작업, 특히 LLM(대규모 언어 모델) 운영에 대한 수요가 폭발적으로 증가하고 있습니다. 하지만 고사양 메모리를 요구하는 작업은 여전히 ‘노트북은 안 된다’는 인식을 낳고 있죠.

 

그런데, 그 고정관념을 깨는 하드웨어 혁신이 지금 이뤄지고 있습니다. 바로, NVMe SSD를 RAM처럼 인식시켜 메모리를 확장하는 브릿지 보드, 코드명 Magic Gender 프로젝트입니다.

 

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🧩 왜 이 프로젝트를 시작했는가?

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“저가형 CPU의 한계를 넘고 싶었다”

 

노트북 사용자라면 누구나 한 번쯤 마주친 현실:

 

• 램은 16GB까지밖에 안 꽂힌다
• 32GB로 가려면 기기 자체를 바꿔야 한다
• 그나마 DDR5는 가격이 두 배 이상이다

 

특히 Intel N100이나 저전력 CPU를 쓰는 제품은 16GB가 물리적인 최대치입니다. 하지만 우리는 이렇게 생각했습니다.

 

“NVMe는 싸고 용량도 크고 속도도 빠른데, 이걸 메모리처럼 쓰면 안 될까?”

 

그래서 시작했습니다. NVMe를 램 슬롯에 꽂아서 사용하는, 기존 메모리 개념을 아예 바꿔버리는 하드웨어 젠더 개발을요.

 

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🔧 기술적 도전: 서로 말이 안 통하는 DDR과 PCIe를 연결하다

 

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FPGA가 ‘브릿지’가 되다

 

문제는 분명했습니다.

DDR 메모리 슬롯과 **NVMe SSD(PCIe)**는 완전히 다른 프로토콜을 사용하죠.

 

이 둘을 연결하려면, 단순한 젠더가 아닌 논리적 해석과 재매핑이 가능한 스마트 브릿지가 필요했습니다. 그래서 저희는 Lattice사의 ECP5-85F FPGA를 선택했습니다.

 

 

주요 설계 포인트

 

• ✅ 주소 공간 1:1 하드웨어 매핑
• 복잡한 소프트웨어 연산이 아니라, 주소 번역을 하드웨어 레벨에서 바로 처리하는 구조로 설계하여 레이턴시를 최소화했습니다.
• ✅ 1GB DDR3L 버퍼로 안정성 확보
• NVMe는 일정한 응답 속도를 보장하기 어려우므로, **Micron MT41K512M16(DDR3L 1GB)**을 캐시처럼 사용하여 데이터 병목을 방지합니다.

 

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🧱 하드웨어 설계: 전례 없는 폼팩터의 도전

 

 

NVMe를 램 슬롯에 꽂는다? 가능한 이야기입니다

 

Magic Gender는 **표준 DDR4/DDR5 DIMM 폼팩터(133.35mm x 31.25mm)**를 그대로 따르면서, 그 안에 NVMe SSD + FPGA + DDR3L 버퍼를 모두 수평으로 배치해야 합니다.

 

 

폼팩터 혁신의 3가지 핵심

 

1. 🧩 수평 적층 구조
2. NVMe, FPGA, 버퍼 메모리를 층층이 쌓아, 램 슬롯의 두께 규격을 맞췄습니다.
3. 🔌 이중 전원 설계
4. DDR 슬롯의 전류만으로는 NVMe를 안정적으로 구동하기 어려우므로, SATA 보조 전원을 통해 3.3V를 안정 공급합니다.
5. 🌡 방열 설계 최적화
6. 열이 발생하는 부품 바로 아래에 **비아(Via)**를 촘촘히 설계해, PCB 자체를 방열 구조로 활용합니다.

 

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💡 이 하드웨어가 가져올 변화는?

 

 

단순한 젠더? 아닙니다.

 

시장 판도를 바꾸는 가능성입니다.

기존 노트북Magic Gender 사용 시

최대 16GB 메모리	최대 128GB 이상 가능
고가의 램 필요	저렴한 NVMe로 확장
AI 작업 불가	LLM 구동 가능

 

대표적인 활용 시나리오

 

• LLM 기반 개인 AI 서버 구축
• 영상/이미지 렌더링 작업
• 가벼운 노트북으로 서버급 퍼포먼스 체험

 

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🛠 현재 개발 단계: “설계의 정밀도를 높이다”

 

현재는 KiCad를 활용해 회로도 설계를 마쳤으며,

FPGA와 DDR3L 간의 Netlist 정렬 및 핀 매핑 작업이 진행 중입니다.

 

곧 PCB 샘플을 제작하여 실제 테스트 단계에 들어갈 예정입니다.

 

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✨ 다음 단계는?

 

• 📌 샘플 PCB 제작 및 테스트
• 📌 펌웨어(컨트롤 로직) 개발
• 📌 소프트웨어 대응 드라이버 작업
• 📌 양산을 위한 생산성 최적화 설계

 

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🚀 마무리 한 마디

 

“단순한 젠더가 아니라, 메모리의 개념을 바꾸는 하드웨어를 꿈꿉니다.

독자적인 하우징 설계와 AI 최적화를 통해 세상에 없던 노트북을 선보이겠습니다.

다음 포스팅에서는 실제 KiCad 회로 설계 디테일을 공유하겠습니다!”

 

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