최종 업데이트: 2026년 2월
인공지능(AI) 시대의 도래로 데이터센터의 풍경이 완전히 바뀌고 있습니다. 수만 개의 GPU가 유기적으로 연결되어 거대한 연산을 수행하는 환경에서, 기존의 구리 배선이나 플러그어블 광트랜시버 방식은 이제 물리적 한계에 봉착했습니다. 특히 데이터센터 내부 트래픽의 70~80%가 노드 간 통신에 집중되면서, 더 빠르고 전력 효율적인 연결 방식이 절실해졌습니다. 이러한 병목 현상을 해결할 핵심 기술로 떠오른 CPO(공집적 광학)가 왜 미래 데이터센터의 표준이 될 수밖에 없는지, 그 상세한 이유와 기술적 배경을 파헤쳐 보겠습니다. 😊
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CPO란 무엇인가? 구조적 혁신과 장점 🤔
CPO(Co-Packaged Optics)는 스위치 ASIC(반도체)과 광학 엔진을 동일한 패키지 내부에 집적하는 혁신적인 방식입니다. 기존 방식은 데이터 신호가 기판 위의 긴 전기 배선을 따라 이동해야 했기 때문에 신호 손실이 컸고, 이를 보정하기 위해 막대한 전력이 소모되는 DSP(디지털 신호 처리기) 칩이 필수적이었습니다.
하지만 CPO는 광전환이 일어나는 지점을 반도체 칩 바로 옆으로 바짝 붙여버립니다. 이를 통해 전기 신호의 경로를 최소화함으로써 신호 무결성을 높이고, 전력 소비를 획기적으로 낮출 수 있습니다. 통계에 따르면 CPO 기반 시스템은 기존 방식 대비 에너지 효율을 약 50% 이상 향상시킬 수 있으며, 초고속 대역폭을 지원하면서도 시스템의 공간 효율성을 극대화하는 강력한 이점을 제공합니다.
핵심 광부품 기술 트렌드 📊
CPO를 실현하기 위해서는 실리콘 포토닉스(Silicon Photonics) 플랫폼의 발전이 무엇보다 중요합니다. 이는 실리콘 웨이퍼를 기반으로 광학 소자를 집적하는 기술로, CMOS 공정과의 호환성 덕분에 대량 생산과 저비용 생산이 가능하다는 장점이 있습니다.
차세대 광모듈 기술 비교
| 기술 구분 | 특징 및 장점 | 주요 한계점 |
|---|---|---|
| 플러그어블 광트랜시버 | 유지보수 및 교체가 매우 용이함 | 고속 전송 시 전력 소모 급증 |
| LPO (Linear Pluggable) | DSP 제거로 저전력·저지연 구현 | 전송 거리 및 대역폭 확장성 제한 |
| CPO (Co-Packaged) | 최고 수준의 에너지 효율 및 집적도 | 모듈 고장 시 전체 교체의 어려움 |
또한 레이저 광원 기술에서도 큰 변화가 감지되고 있습니다. 패키지 외부에서 빛을 공급하는 ELS(External Laser Source) 방식이 주류를 이루고 있는데, 이는 레이저 소자에서 발생하는 열을 효율적으로 관리하고 유지보수를 쉽게 하기 위함입니다. 최근에는 8/16파장 이상의 다파장 광원을 지원하는 표준 규격이 확립되면서 수백 채널급 초고속 데이터 전송이 가능해지고 있습니다.
글로벌 생태계와 국내 기술 개발 현황 ⚡
글로벌 시장의 경쟁은 매우 치열합니다. 브로드컴(Broadcom)은 이미 2024년에 실리콘 포토닉스 기반의 6.4Tbps CPO 모듈을 적용한 스위치를 출시하며 시장을 선점했습니다. 또한 인텔과 엔비디아 같은 공룡 기업들도 칩렛(Chiplet) 구조와 CPO를 결합한 차세대 아키텍처를 잇달아 발표하며 주도권 경쟁에 뛰어들었습니다.
우리나라 역시 이 거대한 흐름에서 뒤처지지 않기 위해 고군분투 중입니다. 한국전자통신연구원(ETRI)은 200Gbps 이상급 고속 광원과 광검출기 원천 기술을 확보하고 있으며, 특히 3D 나노 프린팅을 활용한 포토닉 와이어 본딩 기술을 통해 광소자 간의 결합 손실을 세계 최저 수준으로 줄이는 데 성공했습니다. 삼성전자와 한화마이크론 등 주요 민간 기업들 역시 CPO 패키징 공정 기술 확보에 대대적인 투자를 이어가고 있습니다.
2. 실리콘 포토닉스와 외부 광원(ELS) 기술이 CPO 구현의 핵심 동력입니다.
3. 글로벌 빅테크는 이미 102.4T급 ASIC 스위치 출시 등 상용화에 박차를 가하고 있습니다.
자주 묻는 질문 ❓
CPO가 기존 방식보다 유지보수가 어렵다는 게 사실인가요?
네, 기존 플러그어블 방식은 모듈만 뽑아서 교체하면 되지만, CPO는 메인 보드의 칩과 함께 패키징되어 있어 수리가 까다롭습니다. 이 때문에 수명이 짧은 레이저 광원을 패키지 밖으로 빼는 ELS 방식이 대안으로 사용됩니다.
LPO와 CPO의 가장 큰 차이점은 무엇인가요?
LPO는 기존의 소켓 방식을 그대로 쓰면서 전력 소모를 줄인 절충안이고, CPO는 칩과 광학 소자를 아예 하나로 합친 근본적인 혁신 모델입니다. 성능은 CPO가 앞서지만 범용성은 LPO가 현재로서는 더 높습니다.
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