AI 팩토리 '핏줄' 바뀐다…'구리'에서 '빛'으로, 54조 시장 쟁탈전 발발

[빅데이터뉴스 조재훈 기자] 인공지능(AI) 데이터센터의 급속한 확장으로 '광(光) 인터커넥트' 기술이 차세대 AI 인프라의 핵심 경쟁 요소로 부상했다. 광 인터커넥트란 전기 신호 대신 빛(광신호)을 이용해 데이터를 주고받는 기술이다. 기존 구리 전선은 데이터 전송 속도가 빨라질수록 신호가 손실되고 발열이 심해지는 한계가 있다. 반면 빛으로 데이터를 실어 나르는 광 인터커넥트는 신호 손실이 적고 전력 소비도 낮다. 현재 업계에서 주목하는 기술은 크게 세 가지다.

LPO(선형 플러그형 광학)는 기존 플러그인 방식의 광모듈을 개선해 별도의 신호 보정 회로 없이 데이터를 바로 전송하는 기술로, 교체가 쉽고 도입이 간편하다. NPO(근접패키지 광학)는 광모듈을 스위치 반도체 칩 바로 옆에 부착해 전기 신호가 이동하는 거리를 최소화한 방식이다. CPO(공동패키지 광학)는 광엔진을 반도체 칩과 하나의 패키지로 통합하는 기술로 전력 효율이 가장 높지만 제조 난이도도 높다.

17일 시장조사업체 트렌드포스(TrendForce)에 따르면 CPO·NPO 시장은 2025년 약 1억 달러에서 2030년 390억 달러(약 54조원) 이상으로 성장할 것으로 전망된다. AI 학습·추론 워크로드가 빠르게 늘면서 데이터센터의 전력 소비가 높아지고 서버 랙 밀도가 높아지는 동시에 클러스터 규모도 커지고 있다. 데이터 전송 자체가 주요 전력 소비원으로 떠오르자 클라우드 서비스 사업자(CSP)들이 광 인터커넥트를 컴퓨팅 하드웨어에 버금가는 전략 자산으로 보기 시작했기 때문이다.

데이터 전송 속도가 레인당 100Gbps에서 200Gbps, 나아가 400Gbps로 높아지면서 구리 인터커넥트의 신호 손실과 전력 소비 문제가 한계에 다다르고 있다. 스위치 반도체에 광 연결을 최대한 가까이 붙여 전기적 경로를 줄이고 시스템 전력을 낮추는 설계가 차세대 AI 데이터센터의 핵심 과제로 떠오른 배경이다.

최근까지 주요 CSP들이 가장 적극적으로 채택하고 있는 기술은 NPO다. 전기 전송 거리를 줄이고 전력 소비를 낮추면서도 모듈 교체와 유지보수가 가능하고 복수의 공급사를 확보할 수 있어 운영 유연성이 높다는 점에서 업계의 선택을 받고 있다.
중국 CSP인 알리바바와 텐센트는 NPO를 중기 핵심 기술로 채택하고 ODCC(오픈데이터센터위원회)를 통해 관련 개방형 표준 제정을 주도하고 있다. 메타와 마이크로소프트도 OCI-MSA(오픈 컴퓨팅 인터커넥트 멀티소스협약)를 통해 개방형 광 인터커넥트 생태계 구축에 나서고 있다. 아마존은 복수의 공급사를 활용하는 전략을 펼치며 ST마이크로일렉트로닉스와 NPO 관련 협력을 진행 중이다.


CPO는 고전력 밀도와 높은 시스템 성능이 요구되는 중장기 응용 분야에 적합하다는 평가다. 엔비디아(NVIDIA) 생태계 안의 중소형 CSP들은 시스템 통합 효율과 플랫폼 일관성을 이유로 엔비디아의 CPO 기반 통합 AI 시스템을 선호하는 경향을 보이고 있다.

다만 CPO의 대규모 상용화를 위해서는 제조 수율, 유지보수 편의성, 광섬유 커넥터 표준화, InP 레이저 공급 부족 등 여러 기술 과제를 먼저 해결해야 한다. 대규모 CPO 스위치는 다수의 광엔진을 하나로 통합해야 하는 탓에 시스템 전반의 수율 관리 부담도 크다.

광 인터커넥트가 AI 인프라 경쟁력을 가르는 변수로 부상하면서 레이저·광검출기·InP 기판·광섬유 등 핵심 부품 확보 경쟁도 가열되고 있다. AMD는 2024년 이후 InP 기판 공급 부족이 이어지는 가운데 외부 레이저 조달을 서두르고 있으며, 엔비디아 생태계에 대한 공급망 의존을 줄이기 위해 고출력 연속파(CW) 레이저 칩 대규모 구매 계약을 협상 중인 것으로 알려졌다. 광섬유 업계 선두주자인 코닝은 메타·엔비디아·아마존으로부터 투자와 장기 구매 확약을 받아내며 광섬유의 전략 자산화에 속도를 내고 있다.

트렌드포스는 CPO·NPO 시장이 2028~2029년 대규모 확장형 AI 아키텍처에 광 인터커넥트 기술이 본격 적용되면서 급성장 국면에 접어들 것으로 전망했다.

플러그형 광트랜시버 시장도 2030년 약 260억 달러 규모를 유지하며 나란히 성장할 것으로 보인다. 트렌드포스는 "광 인터커넥트의 미래는 어느 한 기술이 시장을 독점하는 방향으로 흘러가지 않을 것"이라며 "전력 효율·전송 거리·비용·기술 성숙도·공급망 통제 필요성에 따라 여러 아키텍처가 함께 쓰이는 구도가 자리 잡을 것"이라고 분석했다.

조재훈 빅데이터뉴스 기자 cjh@thebigdata.co.kr