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[광반도체 혁명] ⑧ 엔비디아·TSMC···AI '광칩' 패권 다툼

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AI 핵심 요약

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  • 뉴스핌이 21일 실리콘 포토닉스 기반 AI 광칩 패권 경쟁을 보도했다
  • 엔비디아·브로드컴·TSMC·인텔이 각기 다른 전략으로 CPO와 광 인터커넥트 시장 주도권을 다투고 있다
  • TSMC의 제조·패키징 독점과 CPO 확산으로 AI 데이터센터에서 광칩 가치가 급격히 커질 전망이다

!AI가 자동 생성한 요약으로 정확하지 않을 수 있어요.

엔비디아 광 인터커넥트 '두각'
모든 길은 TSMC로, 왜
브로드컴 커스텀 ASIC 승부수

이 기사는 5월 21일 오후 1시07분 '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 = 빛으로 연산하는 인공지능(AI) 시대가 도래하면서 실리콘 포토닉스와 포토리소그래피 테마가 급부상한 가운데 두 가지 기술 패러다임에 올라탄 4개 업체가 이른바 '광칩' 혁명의 주도권을 놓고 각자의 방식으로 패권 전쟁을 벌이고 있다.

젠슨 황이 2025년 3월 GTC 컨퍼런스에서 엔비디아(NVDA)의 실리콘 포토닉스 로드맵을 공식 발표하기 전까지는 업체가 광 인터커넥트 분야에서 얼마나 앞서 있는지 업계에서 충분히 평가받지 못했다.

그는 기조연설에서 세계 최초의 초당 1.6테라비트(Tb/s) 대역폭을 지원하는 CPO(Co-Packaged Optics, 동일 패키지 내 광학 집적) 기반 스위치를 공개하며 이 기술이 마이크로 링 변조기(Micro Ring Modulator)를 활용한 것이라고 밝혔다. 엔비디아는 해당 분야에서 수백 개의 특허를 보유하고 있으며 파트너사에 라이선스를 공급할 계획이다.

엔비디아의 CPO 상용화 로드맵은 3단계로 진행된다. 첫 번째는 OSFP 커넥터 방식으로 1.6Tb/s 대역폭을 지원하는 광 엔진이고, 두 번째는 CoWoS 패키징 내부에 광 소자를 통합해 6.4Tb/s를 구현하는 방식이다. 마지막 단계는 프로세서 패키지 내부에서 12.8Tb/s를 달성하는 완전 통합 형태다.

인피니밴드 기반의 퀀텀-X(Quantum-X) CPO 스위치는 2026년 초 출하가 시작됐고, 이더넷 기반의 스펙트럼-X 포토닉스(Spectrum-X Photonics)는 2026년 하반기를 목표로 하고 있다.

루빈 울트라(Rubin Ultra) 아키텍처의 NVL144 구성은 랙당 8 엑사플롭스의 AI 연산 성능과 1.7페타바이트/초의 메모리 대역폭을 목표로 하는데 이 스케일에서 GPU 간 초고속 광 통신 없이는 시스템 자체가 성립하지 않는다. 엔비디아가 루빈 세대부터 실리콘 포토닉스를 본격 적용하는 이유는 기술적 호기심이 아니라 물리적 필연이라고 업계 전문가들은 말한다.

엔비디아가 GPU를 중심으로 AI 컴퓨팅을 수직 통합하는 전략을 취하는 데 반해 브로드컴(AVGO)은 전혀 다른 방향에서 AI 인프라 장악에 나섰다.

업체의 핵심 무기는 커스텀 AI ASIC(주문형 반도체)와 고성능 네트워킹 칩이다. 구글의 TPU, 메타 플랫폼스(META)의 MTIA, 마이크로소프트(MSFT)의 마이아(Maia), 아마존(AMZN)과 애플(AAPL)의 내부 AI 칩을 포함해 주요 하이퍼스케일러의 커스텀 AI 가속기 상당수가 브로드컴의 손을 거쳐 만들어진다.

엔비디아 루빈 GPU [사진=업체]

2026년 4월 브로드컴은 SEC 8-K 공시를 통해 구글과 2031년까지의 장기 TPU 개발·공급 계약을 체결했다고 밝혔다. AI 인프라 투자의 흐름이 범용 GPU에서 커스텀 실리콘으로 구조적으로 이동하는 신호탄으로 풀이된다.

브로드컴의 시장 지위는 수치로 확인된다. AI 서버용 컴퓨트 ASIC 시장에서 브로드컴의 점유율은 2027년 기준 약 60%에 달할 것으로 전망되며, 고성능 스위칭 및 라우팅 칩 분야에서도 톰호크(Tomahawk) 5·6 시리즈와 제리코(Jericho) 3도 80% 이상의 점유율을 유지한다.

TSMC 공장 전경 [사진=업체]

브로드컴의 AI 매출은 2025 회계연도 200억달러를 기록했으며, 2026 회계연도에는 404억달러에 이를 전망이다. CPO 분야에서도 업체는 자체 실리콘 포토닉스 기반 CPO 기술을 보유중이고, 2025년 5월에는 레인당 200G를 지원하는 3세대 CPO 기술의 청사진을 공개했다.

브로드컴이 엔비디아와 다른 점은 고객이 원하는 아키텍처에 맞춤화 된 실리콘을 만든다는 데 있다. 플랫폼 독점이 아닌 고객 밀착 전략으로, 업체는 엔비디아의 GPU 생태계에 종속되지 않으려는 하이퍼스케일러의 요구를 정확히 흡수하고 있다.

엔비디아와 브로드컴, 애플과 인텔까지 최첨단 칩을 만들기 위해 결국 한 곳으로 향한다. 대만의 TSMC(TSM)다.

TSMC는 ASML(ASML)의 EUV 리소그래피 장비를 세계에서 가장 많이 사용하는 고객이면서 AI 광 칩 제조의 사실상 유일한 병목이다. 업체는 2025 기술 심포지엄에서 AI 가속기용 웨이퍼 수요가 2021년부터 2025년까지 12배 증가했다고 발표했고, 2024~2029년 AI 가속기 매출의 연평균 성장률(CAGR)이 40% 중반에 달할 것으로 전망했다.

TSMC의 또 다른 독점적 지위는 첨단 패키징에서 나온다. CoWoS 캐패시티는 2024년 월 3만5000~4만장에서 2026년 9만~11만장으로 확대될 전망인데 용량의 63%를 엔비디아가 선점하고 있다.

아울러 TSMC는 2026년 실리콘 포토닉스 분야의 핵심 제조 플랫폼이 될 COUPE(Compact Universal Photonics Engine)를 본격 양산한다. COUPE는 최첨단 전자 로직, 성숙한 포토닉스 공정, 첨단 패키징을 하나의 스택에 통합한 플랫폼으로, EE 타임스는 해당 기술이 CoWoS와 결합될 경우 동일 패키지 내 광 인터커넥트의 레이턴시를 기존 대비 2배, 전력 효율을 2.5배 개선할 수 있다고 분석했다.

투자은행(IB) 업계는 모든 길이 TSMC로 통하는' 구조가 실리콘 포토닉스에서도 전개될 것으로 예상한다. 2026년 1분기 기준 TSMC의 매출은 359억달러로 전년 동기 대비 40.6% 성장했고, 총이익률은 66.2%로 자체 가이던스 상단을 120bp(1bp=0.01%포인트) 상회했다.

사실 실리콘 포토닉스의 선구자는 인텔(INTC)이었다. 업체의 포토닉스 기술 연구소를 이끈 마리오 파니치아(Mario Paniccia) 박사는 1990년대 후반부터 실리콘을 광학 소자로 활용하는 연구를 시작했고, 2005년 업체는 라만 효과(Raman effect)를 이용한 세계 최초의 연속 실리콘 레이저를 시연해 업계를 놀라게 했다.

하지만 업체는 시장을 장악하지 못했다. 데이터 센터 광통신 트랜시버 시장에서 100G 시대 기준으로 연간 170만개 이상의 실리콘 포토닉스 트랜시버를 출하하는 등 상당한 상업적 성과를 거뒀지만 AI 가속기 시대의 핵심은 트랜시버 모듈 판매가 아니라 최첨단 로직과 광학 소자를 하나의 패키지에 통합하는 능력이고, 이 분야에서 TSMC의 CoWoS와 COUPE 플랫폼이 인텔의 자체 제조 역량을 구조적으로 앞서는 상황이다.

인텔의 OCI 칩렛은 현재 프로토타입 단계로, 선정된 고객사와의 공동 패키징 작업이 진행 중이지만 양산 시점은 미확정이다. 반면 엔비디아와 브로드컴은 이미 TSMC의 제조 역량 위에서 CPO 기반 제품의 상용화 시계를 구체적으로 제시하고 있다.

인텔이 수십 년간 쌓아온 포토닉스 연구 자산이 AI 광칩 패권 경쟁에서 결정적인 역할을 하기 위해서는 제조 역량의 회복과 고객 생태계 구축이라는 두 가지 과제를 동시에 해결해야 한다는 지적이다.

실리콘 포토닉스는 기술 시연 단계를 지나 실제 데이터 센터 인프라에 대규모로 배치되는 전환점을 통과하고 있다. 카운터포인트리서치는 CPO 기반 광 인터커넥트의 데이터 센터 침투율이 2025년의 미미한 수준에서 2030년대 초에는 35%를 상회할 것으로 분석한다.

빛이 전기를 대체하는 속도가 빨라질수록 빛을 다루는 칩을 설계 및 제조하는 기업들의 가치가 함께 상승할 전망이다.

 

shhwang@newspim.com

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"아빠, 어른되면 만나요"…순직 소방관 딸의 편지 [서울=뉴스핌] 김정인 기자 = 경기 부천 공장 화재 현장에서 순직한 고(故) 김진석 소방위의 6세 딸이 아버지에게 쓴 편지가 공개돼 안타까움을 더하고 있다. 내년 초등학교 입학을 앞둔 딸은 아버지에게 "그리운 아빠, 나중에 꼭 다시 만나요. 그땐 제가 아마 어른이 됐을 때일 거예요"라는 마지막 인사를 남겼다. ◆ "아빤 저를 제일 사랑하셨다는 거"…딸의 마지막 편지 18일 송영길 더불어민주당 의원(인천 연수갑)이 소셜미디어에 공개한 사진에는 김 소방위의 딸이 아버지를 향해 직접 쓴 편지가 담겼다. 딸은 "보고 싶은 아빠께"라는 말로 편지를 시작했다. 이어 "아빤 어제 돌아가셨는데 지금도 너무 보고 싶네요. 우린 지금 장례식장이에요"라고 적었다. 고(故) 김진석 소방위 딸의 편지. [사진=송영길 의원 페이스북] 이어 "전 알아요. 아빤 저를 제일 사랑하셨다는 거"라며 "그리운 아빠, 나중에 꼭 다시 만나요. 그땐 제가 아마 어른이 됐을 때일 거예요"라고 했다. 편지는 "사랑해요. 보고 싶은 아빠. 사랑해요"라는 말로 끝났다. 편지 옆에는 '출동'이라는 글자와 함께 소방차 그림도 그려져 있었다. 송 의원은 조문 이후 소셜미디어를 통해 "영정사진과 앞에 놓인 6살 딸이 아빠에게 쓴 편지를 보니 눈물이 핑 돈다"며 "소방관의 출근 인사가 마지막 인사가 되는 비극을 막기 위해 최선을 다하겠다고 다짐해본다"고 전했다. ◆ 퇴근 20분 앞두고 출동…화재 진압 중 순직 소방 경력 11년 차인 김 소방위는 지난 16일 오전 8시 38분쯤 경기 부천시 오정구 내동의 한 공장에서 발생한 화재 현장에 출동했다. 24시간 근무를 마치고 퇴근하기까지 불과 20여 분을 남겨둔 시점이었다. 김 소방위를 포함한 선착대원 4명은 건물 3층에 진입해 진화 작업을 벌였으나 불길이 확산하면서 2명이 고립됐다. 동료 대원은 구조됐지만 김 소방위는 약 27분 뒤 심정지 상태로 발견됐다. 이번 화재로 김 소방위가 숨지고 소방대원 1명이 중상을 입는 등 8명이 중경상을 입었다. 김 소방위는 아내와 내년 초등학교 입학을 앞둔 딸과 함께 새집으로 이사할 예정이었던 것으로 알려졌다. 정부는 김 소방위를 소방장에서 소방위로 1계급 특진시키고 옥조근정훈장을 추서했다. 국립현충원 안장도 지원할 계획이다. kji01@newspim.com 2026-10-18 11:35
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GPU 없는 내 PC서 초대형 AI 돌린다 [뉴욕=뉴스핌] 김민정 특파원 = 애플과 메타플랫폼스가 인공지능(AI)에서 손을 잡았다. 보통 데이터센터 기반 클라우드에서 돌아가는 AI 모델을 개인 컴퓨터에서 직접 돌리는 방식이다. 애플과 메타는 15일(현지시간) 메타의 새 오픈웨이트 모델 '뮤즈 스파크 오픈'을 애플 고성능 데스크톱에서 구동하는 협업을 공개했다. 파라미터가 8160억 개에 이르는 대형 모델이다. 파라미터는 AI가 학습한 내용을 저장하는 단위로, 많을수록 모델이 크고 성능도 높은 편이다. 맥스튜디오 2~4대를 연결하면 코딩이나 영상 분석 같은 작업을 맡길 수 있다. 마크 저커버그 메타 최고경영자(CEO)는 엑스(X)에 맥에서 돌아가는 메타 에이전트 화면을 올리고 "뮤즈 스파크 오픈이 존 터너스(애플 CEO)와 애플의 작업 덕분에 새 맥스튜디오에서 훌륭하게 돌아간다"고 적었다. 터너스 CEO는 "이 정도 수준과 규모의 모델을 책상에서 바로 이렇게 효율적으로 돌릴 수 있다니 놀랍다"고 답했다. 핵심은 모델이 클라우드가 아니라 내 컴퓨터 안에서 돌아간다는 점이다. 지금까지 AI를 쓰려면 대형 데이터센터에 깔린 엔비디아 그래픽처리장치(GPU)를 빌려 써야 했다. 맥스튜디오에서 대형 모델을 돌릴 수 있다는 것은 애플 칩이 그 대안이 될 수 있다는 신호다. CNBC는 이번 협업이 "AI 칩 시장에서 애플의 힘이 커지고 있음을 시사할 수 있다"고 분석했다. 애플은 이번에 자사 칩의 성능 측정 결과를 새로 공개하고, 하나의 AI 모델을 여러 대의 컴퓨터에 나눠 돌리는 기술 문서도 내놨다. 자체 소프트웨어 도구인 MLX를 통해서다. 개발자는 허깅페이스 같은 사이트에서 복잡한 설정 없이 애플용 모델을 내려받을 수 있다. 뮤즈 스파크 오픈은 애플 기기에서 더 빠르게 작동하도록 조정됐다. 오픈웨이트 모델은 AI가 학습한 결과물이 공개돼 누구나 내려받아 자기 기기에서 돌릴 수 있는 모델이다. 메타는 뮤즈 스파크 오픈이 상업적 이용을 일부 허용하는 조건으로 공개된 모델 가운데 가장 뛰어나다고 강조했다. CNBC는 이번 조치가 "메타의 재편된 AI 노력에 대한 중요한 신뢰의 표시이며 오픈AI와 앤스로픽에 도전이 될 수 있다"고 평가했다. 마크 저커버그 메타플랫폼스 최고경영자(CEO)가 15일(현지시간) 애플 맥(Mac) 스튜디오에서 돌아가는 메타 에이전트 화면을 소셜미디어 X에 올렸다.[저커버그 CEO X 게시물 캡처] 2026.10.16 mj72284@newspim.com mj72284@newspim.com 2026-10-16 04:09
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    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.
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