AI 인프라 경쟁축, 반도체서 광연결로 이동

AI 데이터센터가 수천~수만개의 GPU를 운용하는 규모로 커지면서 경쟁력의 핵심 병목이 GPU·HBM 확보에서 장치 간 연결로 이동하고 있다. 삼일PwC는 13일 발간한 AI 시대 광통신 보고서에서 네트워크 성능과 전력 효율이 새로운 승부처로 부상했으며, 데이터 전송 방식도 구리 기반 전기 연결에서 광통신으로 전환되고 있다고 진단했다.

구리 케이블은 대역폭이 증가할수록 전력 효율이 낮아지고, AI 데이터센터의 고대역폭 환경에서는 유효 전달 거리가 수ｍ 이내로 제한될 수 있다. 데이터센터 대형화로 랙 사이 거리가 길어지면 전기 신호도 약해진다. 첫 대안은 전송 구간의 신호를 빛으로 바꿔 광섬유로 보내는 방식이다. 신호 감쇠가 적어 중장거리 초고속 통신이 가능하며, 전기 신호와 광 신호의 변환은 광트랜시버가 맡는다.

다음 단계인 공동패키징 광학(CPO)은 광학 엔진을 스위치 칩과 같은 패키지에 넣어 장비 내부의 전기 신호 구간을 크게 줄이는 기술이다. 초기 상용화에 들어선 CPO 시장은 연평균 38% 성장해 2030년 5억8000만달러에 이를 전망이다. 이후에는 GPU 칩 사이 인터페이스까지 광으로 전환해 연산 칩의 거리 제약을 완화하는 단계가 예상된다. 엔비디아는 지난 3월 루멘텀과 코히런트에 각각 20억달러를 투자했고, TSMC는 실리콘 포토닉스 칩을 포함한 CPO 제조 기반을 구축하고 있다.

국내에서는 대한광통신이 수직계열화를 통해 원가 경쟁력을 확보하고 미국 AI 인프라용 광케이블 공급 계약을 체결했다. 오이솔루션과 빛과전자는 광트랜시버 제품 개발로 시장 확대에 대응하고 있다. 광연결이 고도화되면 GPU와 HBM을 가까이 배치해야 하는 제약이 완화돼 AI 시스템이 집적 중심에서 유연한 분산 구조로 바뀔 가능성도 있다. 이승환 삼일PwC AX노드 리더는 국내 기업이 반도체와 정밀 제조 역량을 활용해 실리콘 포토닉스와 고속 인터커넥트 칩으로 기술 영역을 넓혀야 한다고 강조했다.