AI 데이터센터 잇는 CPO, 반도체 패키징 승부처로

AI 모델이 대형화되고 여러 그래픽처리장치(GPU)를 병렬로 운용하는 데이터센터가 늘면서 공동광학패키지(CPO)가 차세대 연결 기술로 부상했다. CPO는 GPU·중앙처리장치(CPU) 같은 연산 반도체와 전기 신호를 빛으로 바꾸는 광 트랜시버를 하나의 패키지로 묶어 데이터 이동 거리를 줄이는 기술이다. 삼성전자와 TSMC, 브로드컴 등은 이를 AI 인프라의 핵심 기술로 보고 상용화 경쟁에 들어갔다.

기존 방식은 서로 떨어진 GPU와 광 트랜시버를 구리 배선으로 연결한다. 이 구조에서는 신호가 이동하는 동안 손실과 발열이 발생하며, AI 연산량 증가에 맞춰 배선을 더 설치할수록 공간 제약도 커진다. CPO는 연산 반도체와 광학 부품을 가깝게 배치해 연결 경로를 짧고 안정적으로 만들 수 있다. 적용 시 기존 방식보다 전력 사용량을 최소 30% 줄일 수 있을 것으로 추산된다.

시장 확대 전망도 상용화 움직임을 앞당기고 있다. CPO 시장은 2026년 6억300만 달러, 약 8552억 원에서 2032년 29억 달러, 약 4조1130억 원으로 성장할 전망이다. 연평균 성장률은 29.7%로 제시됐다. 엔비디아 최고경영자 젠슨 황도 2025년 미국 실리콘밸리에서 열린 연례 개발자회의에서 CPO를 차세대 AI 인프라의 주요 전환점으로 지목했다.

TSMC는 CPO를 접목한 반도체 패키징 플랫폼 ‘쿠페(COUPE)’를 공개하고 올해 하반기 양산을 목표로 잡았다. 삼성전자는 2027년 상용화를 목표로 관련 기술을 개발하고 있다. 미국 정부도 지난달 29일 글로벌파운드리스에 3억 달러, 약 4255억 원을 지원하기로 했다. 이 자금은 미국 반도체법을 토대로 AI 데이터센터용 광학 패키징 연구개발 역량을 강화하는 데 투입될 예정이다.