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[IT뉴스]HBM 다음 병목은 '네트워크'…CPO 주도권 경쟁 본격화 [반도체레이다]

온카뱅크관리자

2026-06-16 17:37:32

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 [디지털데일리 고성현기자] 인공지능(AI) 데이터센터 내 네트워크 병목이 화두로 떠오르면서 실리콘 포토닉스 기술 중요성이 커지고 있다. 서버 간 통신 대역폭 한계로 떨어진 효율성이 걸림돌이 되자 광 연결 기반으로 이를 해소하기 위함이다. 엔비디아와 브로드컴 등이 관련 솔루션을 확대하면서 삼성전자 파운드리 등도 관련 기반 기술을 확보해나갈지 관심이다.
 16일 업계에 따르면 엔비디아는 이더넷 기반의 코패키지옵틱스(CPO) 솔루션인 '스펙트럼-X 포토닉스(Spectrum-X Photonics)'를 올해 하반기 중 출시할 계획이다.
 CPO는 광통신 부품을 반도체 칩 가까이에 붙여 데이터 이동 효율을 높이는 차세대 패키징 기술이다. 데이터가 이동하는 경로를 짧게 만들고 광전 변환 효율을 높여 고대역폭 통신을 낮은 전력으로 구현하는 것이 특징이다.
 기존 클라우드나 범용 서버에서는 구리를 기반으로 한 배선을 기본으로 하되 일부 랙투랙(Rack to Rack)이나 외부로의 연결을 광 통신으로 변환해 쓰는 방식이 다수였다. 범용 서버에서는 막대한 대역폭을 요구하지 않아 기존 구리 기반 케이블로도 워크로드를 운영할 수 있었던 덕이다.
 하지만 AI 시대에 접어들면서 데이터 양이 막대해지자 병렬 연산에 최적화된 GPU가 인터커넥트·네트워크로 수백, 수천개 이상 연결되기 시작했다. 이에 따라 데이터를 옮기는 고속도로인 대역폭 한계가 찾아오면서 전송 속도 지연이 발생하는 등 난제가 부상한 것이다.
 예컨대 AI 추론은 거대한 AI 모델을 여러 GPU와 서버에 나눠 구동하는 방식으로 이뤄진다. 각 GPU가 맡은 연산을 처리한 뒤 중간 결과를 다음 GPU나 서버로 넘겨야 답변 생성이 이어진다. 이때 특정 구간에서 연산이 늦어지거나 네트워크 병목으로 데이터 전달이 지연되면 먼저 작업을 마친 GPU도 다음 데이터를 기다릴 수밖에 없다. 그만큼 전체 클러스터 성능은 떨어지고 고가의 GPU 자원 활용률도 낮아진다.
 엔비디아가 내놓은 스펙트럼-X 이더넷 포토닉스는 GPU 등 자원 활용률을 높이기 위한 해결책 중 하나로 꼽힌다. GPU 서버와 서버, 랙과 랙을 구리가 아닌 광 통신으로 연결해 전력 소모와 신호 손실, 병목을 해소하겠다는 뜻이다. 엔비디아는 스펙트럼-X 이더넷 포토닉스가 기존 트랜시버 기반 네트워크보다 전력 효율을 5배 높이고 AI 어플리케이션 지속 구동 시간을 5배 늘려 구축 시간도 1.3배 단축할 것으로 내다봤다.
 자체 네트워크인 인피니밴드(Infiniband)가 아닌 이더넷 기반이라는 점도 특징이다. 인피니밴드가 엔비디아 GPU 중심의 고성능 AI 클러스터에 최적화된 전용망에 가깝다면 이더넷은 기존 데이터센터에서 가장 널리 쓰이는 범용 네트워크다. 이더넷 기반의 포토닉스 솔루션을 사용하면 기존 인프라의 네트워크를 바꾸지 않고도 이를 적용할 수 있는 셈이다.
 엔비디아가 스펙트럼-X에 CPO를 결합한 것도 이더넷 기반 AI 네트워크 시장까지 자체 생태계로 끌어들이려는 전략 중 하나로 풀이된다.
 브로드컴도 CPO를 기반으로 한 네트워크 통신 분야의 솔루션을 확대 중이다. 지난 2024년 토마호크5(Tomahawk 5) 기반 CPO 이더넷 스위치 '베일리(Bailly)'를 내놓은 이래 2025년 토마호크6 기반 '다비슨(Davisson) CPO'에 대한 출하를 시작했다. 이밖에 네트워크 통신칩 강자인 마벨 등도 엔비디아와 손잡고 CPO 기술 개발을 확대하는 추세다.
 파운드리에서도 수요가 높아지는 포토닉스 칩 생산 대응에 나서고 있다. TSMC는 자체 실리콘 포토닉스 패키징 플랫폼인 '쿠페(COUPE)'에 2.5D 패키징 기술 칩온웨이퍼온서브스트레이트(CoWoS)를 결합해 활용하는 안을 추진 중이다. 엔비디아가 올해 하반기 출시할 스펙트럼-X 포토닉스 역시 TSMC의 공정 기반으로 생산된다.
 삼성전자 파운드리 역시 실리콘 포토닉스 칩 공정 개발을 서두르고 있다. 광집적회로(PIC)에 대한 생산을 시작으로 내년 광 엔진을 거쳐 2029년 중 CPO 턴키 서비스를 시작해 대응하겠다는 목표다.
 이러한 추세에 따라 CPO 시장 성장 전망도 높아지고 있다. 글로벌 시장조사업체인 모르도르 인텔리전스는 글로벌 CPO 시장 규모가 2025년 1억 2122만달러, 2026년 1억6476만달러를 거쳐 2031년 7억6432만달러까지 성장할 것으로 봤다.
 반도체 업계 관계자는 "AI가 일상에 자리잡으면서 이를 하이퍼스케일 기준으로 효율화하려는 움직임이 빠르게 일어나고 있는 모습"이라며 "점차 연산보다 네트워크나 인터커넥트 기술이 중심으로 자리잡고 있는 만큼, 국내에서도 이를 발빠르게 대응하려는 움직임이 확대될 필요가 있다"고 말했다.
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