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[광반도체 혁명] ② 반도체 판도를 바꿀 핵심 열쇠, '실리콘 포토닉스'란

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AI 핵심 요약

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  • 뉴스핌이 5월 19일 실리콘 포토닉스와 광 인터커넥트 기술의 원리와 시장 전망을 분석했다.
  • 실리콘 포토닉스는 기존 CMOS 공정을 활용해 전력·열·신호 손실을 줄이고 CPO·OCI 등으로 AI 데이터센터 대역폭·효율을 극대화하는 기술이다.
  • 인텔·엔비디아·마벨 등 글로벌 빅테크가 관련 기술·투자를 확대하면서 2030년 전후로 광 트랜시버·AI용 광 인터커넥트 시장이 수배 성장할 것으로 전망됐다.

!AI가 자동 생성한 요약으로 정확하지 않을 수 있어요.

광 인터커넥터의 현주소는
구글이 증명한 광회로 스위칭의 위력
인텔, 엔비디아, 마블 '같은 방향'

이 기사는 5월 19일 오전 12시19분 '해외 주식 투자의 도우미' GAM(Global Asset Management)에 출고된 프리미엄 기사입니다. GAM에서 회원 가입을 하면 9000여 해외 종목의 프리미엄 기사를 보실 수 있습니다.

[서울=뉴스핌] 황숙혜 기자 = 반도체 구리 배선을 대체할 신기술 실리콘 포토닉스(Silicon Photonics, SiPh)를 한 문장으로 정의하면 하나의 실리콘 칩 위에 전자 소자와 광학 소자를 함께 구현하는 기술이라고 할 수 있다.

전통적인 반도체가 전자(electron)의 흐름으로 데이터를 처리한다면 실리콘 포토닉스는 광자(photon), 즉 빛의 입자로 데이터를 전달한다. 두 기술을 하나의 칩에 통합한다는 발상이 혁명적인 이유는 기존 반도체 제조 인프라인 CMOS 공정을 그대로 활용할 수 있기 때문이다.

히타치 하이테크의 기술 문서에 따르면, 실리콘 포토닉스는 기존 반도체 팹이 이미 보유하고 있는 식각(etching) 및 증착(deposition) 장비를 활용해 광학 도파로와 광 변조기, 광 스위치, 광 검출기를 모두 하나의 웨이퍼 위에 통합한다. 완전히 새로운 제조 인프라를 구축할 필요 없이 기존 반도체 팹을 광학 칩 생산에 전용(轉用)할 수 있다는 것. 이는 곧 막대한 비용 절감 효과를 의미한다.

실리콘 포토닉스의 핵심 소재는 SOI(Silicon-on-Insulator) 웨이퍼다. 해당 웨이퍼는 실리콘 기판 위에 산화막(SiO₂) 층을 깔고 그 위에 다시 얇은 실리콘 층을 쌓아 만든다. 실리콘과 산화막 사이의 높은 굴절률 차이 덕분에 빛은 얇은 실리콘 층 안에 고도로 집속된 채 거의 손실 없이 이동하는데, 이를 광 도파로(Optical Waveguide)의 원리라고 한다.

시놉시스(Synopsys)의 기술 백서는 이 구조를 통해 수백 개의 광학 소자를 나노미터(nm) 단위의 정밀도로 단일 칩 위에 집적할 수 있다고 설명한다. 반도체 공정이 수십 년간 갈고 닦은 포토리소그래피 기술, 즉 빛으로 회로를 새기는 기술이 이제 전자 회로뿐 아니라 빛의 경로 자체를 설계하는 데 쓰이는 것이다.

칩 안에서 빛이 이동하는 과정을 단계별로 따라가면 왜 이 기술이 데이터센터를 바꿀 수 있는지 자연스럽게 이해할 수 있게 된다. 전기 신호는 먼저 광 변조기(Optical Modulator)를 통해 빛의 파장 위에 올라탄다. 빛은 수 마이크론 굵기의 도파로를 따라 이동하다가 목적지에서 광 검출기(Photodetector)에 의해 다시 전기 신호로 변환된다.

이 과정에 전자기 간섭(EMI)이 전무하고 신호 감쇄가 극히 미미하며 열 발생이 거의 없다는 점이 구리와의 근본적인 차이다.

포톤델타(PhotonDelta)의 분석에 따르면 이 방식은 구리 기반의 단거리 전기 링크와 비교해 전력 소비를 대폭 낮추면서도 인공지능(AI) 데이터센터가 요구하는 수십 테라비트급 대역폭을 안정적으로 지원할 수 있다.

엔비디아의 CPU 아키텍처 [자료=업체]

APNIC 블로그의 심층 분석이 이 차이를 수치로 명확히 보여준다. 기존 방식의 800G 플러거블 트랜시버 포트당 전력 소비는 약 15W에 달하는 반면 브로드컴이 공개한 CPO(코패키지드 옵틱스) 방식은 동일한 800G 포트당 전력을 약 5.5W로 끌어내렸다. 3배 이상의 전력 절감으로, 64포트짜리 스위치 하나에서만 수백 와트의 전력이 절약된다는 의미다.

EE타임스가 분석한 또 다른 지표는 에너지 효율을 단위 데이터 당 소비 에너지(pJ/bit)로 표현하는데 인텔의 OCI 칩렛이 OFC 2024에서 공개한 수치는 5pJ/bit로, 당시 업계 최고 수준이었다. AI 연산 클러스터에서 초당 수십 테라비트의 데이터를 주고받는 스위치들이 수천 개 존재한다고 볼 때 전력 절감이 데이터센터 운영 경제학을 근본적으로 바꿀 수 있다는 계산이 나온다.

전세계 광 인터커넥터 시장 전망 [자료=데이터인텔로 애널리시스]

광 인터커넥트 기술은 크게 세 단계의 진화 경로를 거치고 있다. 첫 번째는 플러거블 트랜시버(Pluggable Transceiver)다. 지금도 대부분의 데이터센터에서 랙(Rack)과 랙 사이를 연결하는 데 쓰이는 방식으로, 광 모듈을 포트에 꽂았다 뺄 수 있어 유지 보수가 편리하지만 ASIC과의 물리적 거리로 인한 전력 손실이 불가피하다.

두 번째 단계는 LPO(Linear Pluggable Optics, 선형 플러거블 광학)로, DSP(디지털 신호 처리 칩) 없이 전기 신호를 아날로그 형태로 광학 모듈에 직접 전달하는 방식이다. DSP 제거만으로도 기존 플러거블 대비 전력을 약 50% 절감할 수 있다.

세 번째이자 궁극적인 단계가 CPO다. 코패키지드 옵틱스(CPO)는 광학 엔진을 ASIC, GPU, CPU와 동일한 패키지 안에 직접 통합하는 방식으로, 전기 신호가 이동해야 하는 물리적 거리를 센티미터 단위로 최소화한다.

라이트카운팅(LightCounting)의 분석에 따르면 2025년 광 트랜시버 시장에서 실리콘 포토닉스 기반 제품의 점유율은 약 30%였지만 LPO와 CPO의 확산에 힘입어 2030년에는 60%로 두 배 가량 늘어날 전망이다.

시장 조사 업체 마켓앤드마켓(MarketsandMarkets)은 실리콘 포토닉스 전체 시장이 2024년 21억6000만달러에서 2030년 96억5000만달러로 연평균 29.5% 성장할 것으로 예측했다.

이와 별도로 하이퍼프레임 리서치(Hyperframe Research)는 AI 데이터센터용 광 인터커넥트 세부 시장만 추출하면, 분석 기관에 따라 2025년 기준 24억~29억달러 규모에서 2030~2034년 160억~280억달러로 최대 10배 성장할 것이라는 전망이 나온다고 분석했다.

광 인터커넥트가 칩과 칩 사이의 '마지막 1미터'를 빛으로 잇는 기술이라면 광회로 스위칭(Optical Circuit Switching, OCS)은 데이터센터 전체 네트워크 패브릭을 빛의 경로로 재구성하는 기술이다.

전통적인 전기 패킷 스위치는 들어오는 데이터 패킷을 일일이 전기 신호로 처리하고 목적지를 계산하여 내보내는 과정에서 수천 와트의 전력을 소비한다. 반면 OCS는 마이크로 미러(Micro Mirror)나 액정(Liquid Crystal) 소자를 이용해 빛의 물리적 경로 자체를 직접 전환, 이 과정을 통째로 생략한다.

구글이 이를 실제 운영 데이터센터에 적용한 '아폴로(Apollo)' 프로젝트는 이 기술의 실증적 가능성을 업계 전체에 선언한 전환점이었다.

프랑스 파스칼에 피인수 된 캐나다의 포토닉 집적회로 업체 에포닉스(Aeponyx)는 기술 백서에 "광회로 스위치는 전기 사용량을 30% 이상 감축한다"고 밝힌 한편 구글의 아폴로가 세계 최초의 대규모 OCS 상용 배치였다고 명시했다.

앞서 인텔은 2024년 OFC(광섬유 통신 컨퍼런스)에서 업계 최초의 완전 통합형 광학 컴퓨팅 인터커넥트(OCI) 칩렛을 시연했다. 인텔의 자체 실리콘 포토닉스 기술을 기반으로 제작된 칩렛은 하나의 소자 안에 레이저와 광증폭기(SOA)까지 통합하는 완전 자기완결(Self-contained) 구조를 실현했고, 8개 파이버 페어에 파이버당 8개 파장을 활용해 양방향 4Tbps의 전송 속도를 달성했다.

인텔(INTC)은 이미 자사 실리콘 포토닉스 플랫폼을 통해 800만개 이상의 PIC(광 집적회로)와 3200만개 이상의 온칩 레이저를 출하했다고 밝혔다.

2026년 3월에는 엔비디아(NVDA)가 마벨 테크놀로지에 20억 달러를 전략 투자하며 두 기업 간 실리콘 포토닉스 공동 개발 협력을 공식화했다. 하이퍼프레임 리서치에 따르면 이 거래의 핵심은 마벨이 2025년 말 인수한 셀레스티얼 AI(Celestial AI)의 포토닉 패브릭 기술이다.

수백 개의 GPU가 광 인터커넥트를 통해 외부 메모리 풀에 로컬 수준의 속도로 접근할 수 있게 해 메모리 대역폭이라는 또 다른 AI 연산의 병목을 광학으로 해소하려는 시도로 풀이된다.

시장 전문가들은 실리콘 포토닉스가 한계에 부딪힌 '무어의 법칙'을 대체할 새로운 스케일링 경로라고 강조한다. 네이처 커뮤니케이션즈에 발표된 연구에 따르면 전기 패킷 스위치 방식은 데이터 전송률이 높아질수록 비용과 전력 수요가 기하급수적으로 늘어나 근본적인 스케일링의 한계가 명확한 반면 OCS는 수동(passive) 광학 코어 구조 덕분에 장애 허용성(fault tolerance)이 높고 관리 부하가 낮으며, 나노초(ns) 이하의 파장 전환 속도를 구현할 수 있다.

이는 AI 학습과 추론을 위한 GPU 클러스터가 요구하는 수시로 재구성 가능한 동적 네트워크 토폴로지 요건과 정확히 맞아떨어진다는 설명이다.

 

shhwang@newspim.com

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[단독] "에이피알, 짝퉁에 당했다" [서울=뉴스핌] 김용석 기자 = 글로벌 뷰티 기업 에이피알의 메디큐브 'PDRN 핑크 콜라겐 캡슐 크림'에서 수단레드가 검출됐다는 싱가포르 보건과학청(HSA) 발표는 알고 보니 에이피알의 공식 수출품이 아닌 가품 유통에서 비롯됐을 가능성이 높은 것으로 확인됐다. 에이피알이 AI 모니터링을 통해 가려낸 중국산 짝퉁. 진짜와 사실상 구별이 불가능할 정도다. [사진= 에이피알] 뉴스핌 취재를 종합하면 문제가 된 제품을 판매한 현지 업체는 에이피알의 공식 유통망에 포함되지 않은 곳으로, 유통업계에서는 이번 사태를 K-뷰티 인기에 편승한 가품 유통의 또 다른 사례로 보고 있다. 4일 에이피알에 따르면 HSA가 수단레드 미량 검출 사실을 밝힌 배치 번호는 '2E122I.2E117I'와 '2E191G.2E193G'다. 그러나 에이피알이 확인한 공식 출고 및 수출 이력상 해당 배치 번호 제품이 싱가포르로 수출된 정황은 없는 것으로 나타났다. HSA가 검사한 샘플의 판매처로 지목된 비너스 뷰티 역시 에이피알의 공식 공급 및 유통업체가 아닌 것으로 나타났다. 실제로 에이피알은 "이 업체에 해당 제품을 직접 공급하거나 수출한 사실이 없다"고 밝혔다. 뉴스핌 확인 결과 비너스 뷰티는 싱가포르 현지에서 매장 1개만 운영하는 영세 업체인 것으로 나타났다. 대형 유통망이 아닌 소규모 매장을 통해 정체불명의 제품이 흘러들어갔을 가능성에 무게가 실리는 대목이다. 유통업계 관계자는 "에이피알이 중국산 짝퉁에 당했을 가능성이 확실하다"며 "화장품 업체들이 가품 문제로 골머리를 앓고 있는 게 어제오늘 일이 아니다"라고 말했다. 실제로 에이피알은 이번 사태 이전부터 가품 유통으로 여러 차례 몸살을 앓아 왔다. 지난해 5월 에이피알은 메디큐브 공식몰에 '위조제품 관련 소비자 피해 예방 안내' 공지를 올리고 소비자 피해 예방에 나섰다. 당시 국내외 오픈마켓에서 중국산 위조제품이 유통되면서 관련 피해 상담이 3년간 450건 접수된 것으로 알려졌다. 이들 위조제품은 무단으로 메디큐브 로고를 사용하고 패키지와 용기까지 정품과 유사하게 제작해 소비자가 정품과 가품을 구분하기 어려운 수준이다. K-뷰티 전반의 위조품 문제도 심각하다는 게 업계 시각이다. 최근 아마존, 알리익스프레스 등 글로벌 온라인 쇼핑몰에서 메디큐브를 비롯해 토리든, 마녀공장, 스킨1004, 달바 등 인기 K-뷰티 브랜드를 도용한 가품이 다수 유통되고 있는 것으로 알려졌다. 가품 판매자들은 공식 판매처의 상세 페이지 이미지를 무단 도용하고 제조국을 한국으로 표기해 정품과 혼동을 유도하는 수법을 쓰고 있다. 싱가포르에서 화장품에 사용할 수 없는 성분인 수단레드가 검출되지 않았음을 보여주는 테스트 리포트. [사진= 에이피알] 에이피알은 지난달 3일 HSA의 요청에 따라 현지 공인 시험 기관에서 별도의 제품 시험을 진행했다. 에이피알 싱가포르 법인이 제출한 제품에서는 수단레드가 검출되지 않았다. 이후 같은 달 26일 HSA로부터 해당 제품의 판매 및 공급 중단 조치가 해제됐다는 통지를 받았다. 다만 수단레드가 미량 검출된 비너스 뷰티 판매 제품에 대해서는 회수 조치가 내려진 것으로 파악됐다. 에이피알 관계자는 "당사는 이번 이슈가 제기된 이후 소비자 안전을 최우선으로 고려해 아시아권 판매를 선제적으로 중단하고 관계 당국의 요청에 성실히 대응해 왔다"며 "싱가포르에서도 HSA의 요청에 따라 HSA 공인 시험 기관에서 제품 시험을 진행했고, 불검출 결과가 확인된 이후 판매 및 공급 중단 조치가 해제됐다"고 밝혔다. 이어 "특히 HSA가 검출 사실을 밝힌 샘플의 판매처로 언급된 업체는 당사가 해당 제품을 공급한 공식 유통업체가 아니며 해당 배치 역시 당사의 싱가포르 공식 수출 이력에서 확인되지 않고 있다"며 "해당 제품이 어떠한 경로로 현지에 유통됐는지 객관적인 자료를 바탕으로 사실관계를 확인하고 있다"고 설명했다. 에이피알 관계자는 "가품 여부나 진위에 대해서는 당사나 싱가포르 측에서도 확실히 확인 가능한 부분은 없다"며 안타까움을 토로했다. fineview@newspim.com 2026-09-04 06:06
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정부·軍, 호르무즈 파병 실무 착수 [서울=뉴스핌] 오동룡 군사방산전문기자 = 정부와 군(軍)이 호르무즈 해협에 해군 군수지원함, P-8A 포세이돈 해상초계기, 폭발물처리(EOD) 전력 등을 파견하는 방안을 놓고 구체적인 실무 준비에 착수한 것으로 알려졌다. 실제 파병이 성사될 경우 2004년 자이툰부대 이라크 파병 이후 22년 만의 미국 요청에 따른 해외 파병이 될 전망이다. 다만 청와대는 "관련된 사안은 결정된 바 없다"며 "최종 결정 단계는 아니다"라는 입장을 밝혔다. 지난해 10월 1일 오전 경기 성남시 서울공항에서 열린 '건군 76주년 국군의 날 기념식'에서 해군 해상초계기(P-8A)가 전투기 호위를 받으며 비행하고 있다. [사진 = 뉴스핌DB] ◆국방부 "호르무즈 파병, 구체적 준비하고 있다"  복수의 군·정부 소식통에 따르면 합참과 해군은 지난달부터 호르무즈 해협 파병에 대비해 투입 전력과 작전 임무, 현지 기항지와 작전기지, 군수지원 계획을 검토해 왔다. 국방부 핵심 관계자는 "해군 전력을 호르무즈 해협에 파병하기 위한 구체적인 준비를 하고 있다"며 파병 후보 전력으로 P-8 포세이돈과 해군 군수지원함, EOD를 거론했다. 군 고위 관계자는 "현지 기항지와 작전기지 문제도 관련 국가와 협의가 이뤄지는 것으로 안다"고 전했다. 정부가 우선 검토하는 것은 전투함이 아닌 '지원 성격'의 자산이다. 해군 최신 군수지원함인 소양함(AOE-II)과 P-8A 해상초계기가 유력한 후보로 거론된다. 소양함은 원양 해역에서 작전 중인 함정에 연료·탄약·식량·부품을 보급하는 전력이다. 해군이 보유한 소양함급은 1척으로 기본 배수량 약 1만1000t급이며 만재 배수량은 약 2만3000t에 이른다. 승조원은 약 140명 규모다. P-8A는 잠수함과 수상함을 탐지·추적하는 해상초계기다. 해군은 2024년 미국에서 6대를 인수했고 지난해 7월 실전 배치를 완료했다. P-8A가 호르무즈 해협에 실제 투입되면 해군 해상초계기의 해당 해역 첫 작전 가능성이 제기된다. 이란 해군과 이란혁명수비대 해군의 고속정·잠수함 위협, 기뢰·수중 위협 가능성이 상존하는 해역이라는 점에서 감시·정찰과 항로 안전 확보 임무가 핵심이 될 것으로 보인다. 해군의 1만1000t급 군수지원함 소양함(AOE-51)이 해상에서 항해하고 있다. 정부는 호르무즈 해협 파병 후보 전력으로 군수지원함과 P-8A 해상초계기, 폭발물처리 전력 등을 검토하는 것으로 알려졌다. [사진=해군] 2026.09.04 gomsi@newspim.com ◆해군 소양함·P-8A 초계기·EOD 전력 150명 안팎 전망  EOD(폭발물처리) 전력도 함께 거론된다. 이는 항만·기항지·함정 주변에서 폭발물이나 기뢰 의심 물체에 대응하는 임무를 맡을 수 있다. 다만 EOD의 구체적 편성과 장비, 임무 범위는 공개되지 않았다. 소양함과 P-8A, 관련 지원 인력을 함께 운용할 경우 파병 규모는 최소 150명 안팎이 필요할 것이란 관측이 나온다. 실제 파병까지는 국내 절차가 남아 있다. 해외 파병은 통상 청와대 국가안전보장회의(NSC) 논의·의결과 국무회의 의결을 거쳐 국회의 동의를 받아야 한다. 이르면 이달 중 국회에 파병 동의안이 제출될 수 있다는 전망도 나온다. 국방부는 "현재 논의 중인 세부 사항에 대해서는 확인해 드릴 수 없다"며 "관련 법령에 따라 절차를 추진하는 과정에서 적절한 시점에 공개할 것"이라고 했다. 이번 검토는 도널드 트럼프 미 대통령이 최근 한국의 대이란 군사 기여 문제를 공개적으로 압박한 뒤 구체화된 것으로 해석된다. 트럼프 대통령은 지난달 한국이 이란 관련 미국의 요청을 거절했다고 여러 차례 언급했고 미국이 주한미군 약 '3만9000명'을 통해 한국을 방어하고 있다는 취지의 발언도 했다. 청와대는 당시 "한반도 대비 태세와 국내법 절차 등 제반 요인을 감안해 실질적·군사적 기여 방안을 미 측과 긴밀히 논의 중"이라고 밝혀 군사적 기여 가능성을 처음 공식 언급했다. '2026 환태평양훈련(RIMPAC)'에 참가한 연합해군 전력이 지난 7월 22일(하와이 현지시각) 하와이 제도 북부에서 해상훈련을 실시하고 있다. [사진=미 해군] 2026.09.04 gomsi@newspim.com ◆전투함보다 군수함·초계기 비전투 자산 먼저 검토 예상  정부는 이란과의 불필요한 군사적 충돌 가능성을 줄이기 위해 전투함보다 군수지원함·초계기 등 비전투 자산을 먼저 내세우는 방안을 검토하는 것으로 보인다. 다만 군수지원함과 초계기가 실제 분쟁 해역에서 작전에 들어가면 단순한 후방 지원 이상의 정치·군사적 부담이 뒤따를 수 있다. 2020년 미국의 호르무즈 해협 파병 요청 당시에 문재인 정부는 국회 동의 없이 아덴만 해역의 청해부대 작전 범위를 일시 확대하는 방식으로 대응한 바 있다. 이번에는 별도 파병안과 국회 동의 절차를 밟을 가능성이 커 정치권과 여론의 찬반 논란이 거셀 것으로 보인다. gomsi@newspim.com 2026-09-04 10:20
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긍정 영향 종목

  • Lockheed Martin Corp. Industrials
    우크라이나 안보 지원 강화 기대감으로 방산 수요 증가 직접적. 미·러 긴장 완화 불확실성 속에서도 방위산업 매출 안정성 강화 예상됨.

부정 영향 종목

  • Caterpillar Inc. Industrials
    우크라이나 전쟁 장기화 시 건설 및 중장비 수요 불확실성 직접적. 글로벌 인프라 투자 지연으로 매출 성장 둔화 가능성 있음.
이 내용에 포함된 데이터와 의견은 뉴스핌 AI가 분석한 결과입니다. 정보 제공 목적으로만 작성되었으며, 특정 종목 매매를 권유하지 않습니다. 투자 판단 및 결과에 대한 책임은 투자자 본인에게 있습니다. 주식 투자는 원금 손실 가능성이 있으므로, 투자 전 충분한 조사와 전문가 상담을 권장합니다.
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