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[서울=뉴스핌] 김현영 기자 = 인공지능(AI) 데이터센터에는 수십만 개의 GPU(그래픽처리장치)가 초고밀도로 집적되어 있다. 대형 언어모델을 학습하고 추론 서비스를 운영하는 과정에서 이 방대한 하드웨어 생태계는 수 밀리초 단위로 칩과 서버, 랙 사이를 오가는 막대한 데이터 트래픽을 생성한다. 데이터 이동 자체가 전체 AI 시스템 에너지 소비에서 상당한 몫을 차지하게 되면서, 기존 구리 배선의 물리적 한계는 더 이상 외면하기 어려운 병목으로 부상했다.

포토닉스(Photonics)는 이 문제를 근본적으로 우회하는 기술이다. 전기 신호를 구리선으로 전달하는 대신, 광도파관과 광섬유 케이블을 통해 빛의 펄스로 데이터를 실어 보낸다. 이 방식은 전력 소비를 획기적으로 낮출 수 있고, 이론적으로는 더 높은 대역폭 밀도를 지원하면서 발열 부담도 줄인다. 랙을 더욱 촘촘하게 구성할 수 있다는 점도 초대형 클라우드 사업자들이 AI 인프라를 빠르게 확장하는 국면에서 실질적인 비용 우위로 작용한다.

AI 컴퓨팅은 이미 웨이퍼 수준 집적 기술의 연쇄적 도약을 발판 삼아 성장해왔다. GPU와 고대역폭메모리(HBM)를 단일 패키지로 묶은 2.5D 전기 인터포저의 등장이 출발점이었고, 이후 하이브리드 본딩 기술이 오늘날의 HBM 스택과 3D 로직을 가능하게 했다. 그러나 AI 확장의 핵심 병목으로 부상한 광학 계층만큼은 아직 이 같은 집적 혁명을 온전히 경험하지 못한 상태다. 바로 이 공백을 정조준하는 기업이 포엣 테크놀로지(POET Technologies, 종목코드: POET)다.

◆ 포엣 테크놀로지...전자와 빛을 한 칩에 담다

1985년 11월 캐나다 토론토에 설립된 포엣 테크놀로지는 광학 레이저를 초소형 광섬유 케이블에 연결하는 데 쓰이는 광학 인터포저(Optical Interposer)를 핵심 제품으로 내세우는 기업이다. 전자 소자와 광자 소자를 단일 실리콘 웨이퍼 위에 직접 통합하는 'POET 옵티컬 인터포저™' 플랫폼이 그 기반이다.

이 플랫폼의 핵심은 세 가지 기술적 특성에 있다. 첫째, 어떤 크기의 실리콘 웨이퍼에도 소자 집적을 용이하게 하는 저손실 단일모드 수동 도파로(waveguide)다. 이를 통해 광범위한 응용 분야에 대응할 수 있다. 둘째, 완전한 CMOS 호환성이다. 기존 반도체 제조 공정과의 호환은 진정한 웨이퍼 규모 조립을 실현해 복잡성과 비용을 낮추는 직접적인 경로를 제공한다. 셋째, 최대한의 유연성과 확장성을 제공하는 정교한 설계 및 조립 방식이다.

기존 트랜시버 설계 방식에서는 레이저와 도파로 사이의 능동 정렬(active alignment) 공정이 필수였다. 부품 하나하나를 배치할 때마다 빛의 전송이 최적 상태인지 확인하는 광학 정렬 검사를 반복해야 했고, 이 과정은 오직 순차적으로만 진행 가능했다. 한 번의 실패가 곧바로 수율 저하로 이어지는 구조다. 그 결과, 기존 방식에는 생산 단가를 끌어올리고 스케일업을 가로막는 병목이 공정 곳곳에 산재해 있다.

포엣의 접근법은 이를 근본부터 재설계한다. 능동 정렬 공정을 아예 없애고, 웨이퍼 수준의 본딩 및 검사로 대체한다. 다중화·역다중화 소자가 내장된 수동 정렬 방식을 채택하고, 검증된 양품 광 엔진 다이(known-good die)만을 활용함으로써 최종 수율을 높이고 부품 소재(BOM) 비용과 필요 자본적 지출(CAPEX) 규모를 함께 낮춘다. 이른바 '광자공학의 반도체화'를 통해 트랜시버에서 가장 높은 가치를 지니는 광 엔진 부분의 비용을 구조적으로 절감하는 것이 포엣이 내세우는 경쟁 우위다.

◆ 루미렌즈와의 공급 계약...5억 달러의 잠재력

지난 14일(현지시간) 포엣 테크놀로지는 루미렌즈(Lumilens Inc.)와의 공급 계약 체결을 발표했다. 이 소식에 시장은 즉각 반응했다. 당일 뉴욕증시에서 포엣 주가는 전일 대비 43.15% 급등한 20.57달러로 거래를 마쳤으며, 장중에는 20.81달러까지 치솟아 사상 최고가를 경신했다.

루미렌즈는 AI 워크로드용 스케일업·스케일아웃 광 인터커넥트 분야의 신흥 기업이다. 하이퍼스케일 AI 데이터센터를 대상으로 근거리 패키지 광학(NPO), 동일 패키지 광학(CPO), 플러그어블 광 트랜시버를 설계·개발·제조하며, 자체 실리콘 포토닉스, 혼합신호 집적회로(IC), 전기-광학 인터포저, 광학 시스템을 보유하고 있다. AI 네트워크 아키텍처 전반에 걸쳐 높은 대역폭 밀도와 낮은 전력 소비, 유연한 구성을 구현하는 것이 루미렌즈의 목표다.

이번 파트너십의 기술적 핵심은 전기-광학 인터포저(EOI) 플랫폼이다. 정렬 공정이 필요 없는 웨이퍼 수준 광학 엔진 생산 방식과 차세대 광학 칩셋, 첨단 제조 역량을 결합해 AI 인프라의 높아지는 성능·확장 수요에 대응하는 것이 핵심 목표다. 양사가 공동으로 구축하는 EOI 플랫폼은 세 가지 방향의 가치를 제공하도록 설계됐다.

우선 차세대 AI 및 데이터센터 아키텍처에 적합한 고밀도·고대역폭 솔루션을 구현해 성능과 집적도를 동시에 끌어올린다. 다음으로 광학 엔진 생산 과정에서 비용·수율·처리량 측면의 최대 제약 요인이었던 능동 정렬 공정을 웨이퍼 수준 처리 방식으로 완전히 대체한다. 마지막으로 자본 효율적인 대량 생산 체계를 구축해 하이퍼스케일러의 GPU 증설 속도에 발맞춰 광학 부품 공급을 확장할 수 있는 기반을 마련한다.

상업적 구조 면에서는, 루미렌즈가 이번 계약의 일환으로 포엣에 EOI 기반 엔진 제조를 위한 5,000만 달러 규모의 초도 구매 발주를 넣었다. 이는 향후 5년간 누적 구매액이 최대 5억 달러에 달할 수 있는 장기 공급 관계의 첫 단계로 제시됐다.

파트너십의 장기적 가치를 공유하기 위한 인센티브 구조도 마련됐다. 포엣은 루미렌즈에 최대 2,292만 1,408주의 보통주를 매입할 수 있는 워런트를 부여했다. 이 워런트는 229만 2,140주에 대해 즉시 행사 가능하며, 나머지 주식은 루미렌즈의 향후 발주 누적 결제액이 최대 5억 달러에 도달하는 단계에 따라 순차적으로 권리가 확정된다. 행사 기간은 9년, 행사 가격은 주당 8.25달러다.

기술 로드맵은 단계적으로 설계됐다. 800G·1.6T 플러그어블 트랜시버를 시작으로 차세대 고밀도 NPO와 CPO로 점차 확장한다. 엔지니어링 샘플은 2026년 말 공개 예정이며, 양산 확대는 2027년 하이퍼스케일러 고객사의 배포 일정에 맞춰 진행될 계획이다. 다만 구매 발주 이행 및 관련 매출 인식은 모듈의 성공적인 개발·최종 인증과 제조 역량의 성공적인 확대를 전제로 한다는 단서가 붙어 있다.

포엣의 수레시 벤카테산 최고경영자(CEO)는 "우리의 목표는 항상 포토닉스 분야의 집적 패러다임을 새롭게 정의하는 것이었다"며 "이번 EOI 플랫폼을 통해 루미렌즈와 함께 광학 엔진에 반도체 수준의 제조 규율을 도입할 수 있게 됐다"고 강조했다. 루미렌즈의 앙쿠르 싱글라 CEO 겸 창업자는 "GPU 인터커넥트가 AI 확장의 핵심 병목으로 부상하고 있으며, 이를 해결하려면 실리콘, 포토닉스, 패키징을 아우르는 광학 스택 전반을 처음부터 재설계해야 한다"고 설명했다.

▶②편에서 계속됨 

kimhyun01@newspim.com