전체기사 최신뉴스 GAM
KYD 디데이
글로벌·중국 미국·북미

속보

더보기

[광반도체 혁명] ① AI 반도체의 신대륙 '光'...구리의 종말과 빛의 서막

기사입력 :

최종수정 :

※ 본문 글자 크기 조정

  • 더 작게
  • 작게
  • 보통
  • 크게
  • 더 크게

※ 번역할 언어 선택

AI 핵심 요약

beta
분석 중...
  • AI 확산으로 구리 배선 한계 드러나 광반도체 시대로 전환하고 있다.
  • 光인터커넥트는 속도·전력·발열 면에서 구리를 압도하며 데이터센터 전력·냉각 비용 절감 해법이 되고 있다.
  • 엔비디아·MS는 CPO·MOSAIC 등 광학 기술을 도입해 차세대 AI 데이터센터 전면 광학 전환을 추진하고 있다.

!AI가 자동 생성한 요약으로 정확하지 않을 수 있어요.

구리 배선 물리적 천장에 부딪혀
빛으로 속도와 열 해결
빅테크 공격적 행보

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 칩 내부와 데이터센터 서버를 들여다 보면 머리카락보다 수천 배 가는 미세한 선들이 엉켜 있다. 다름 아닌 구리 배선이다. 칩의 뇌세포에 해당하는 트랜지스터를 서로 연결해 전기 신호, 즉 데이터와 전력을 전달하는 반도체의 혈관이다.

인공지능(AI) 시대가 가속화되면서 반도체의 혈관이 구리에서 빛으로 탈바꿈하고 있다. 거대한 AI 모델 학습과 추론을 감당하는 데 구리의 물리적 한계가 드러나면서 이른바 광반도체 시대가 열리기 시작한 것.

과거 알루미늄에서 2000년대 들어 전도성이 높고 저항이 상대적으로 낮은 구리가 반도체 배선의 표준이 됐고, AI 시대가 도래하면서 빛이 새로운 해법으로 부상했다. 교통량이 폭발적으로 늘어나자 관련 업계가 자갈길을 걷어내고 초고속 자기 부상 열차를 도입하고 나선 셈이다.

구리의 물리적 한계 = AI는 수 천에서 많게는 수 만개의 GPU(그래픽처리장치)가 동시에 엄청난 양의 데이터를 주고 받아야 작동하는 구조다.

전자를 이동시키는 방식의 구리 배선은 물리적 한계가 따를 수밖에 없다. 연산 장치는 빛의 속도로 발전하는데 데이터를 나르는 구리선이 느려 시스템 전체에 병목 현상이 발생하는 실정이다.

전력 손실도 구리의 치명적인 단점으로 꼽힌다. 전기 신호가 구리를 통과할 때 물리적인 저항이 발생하는데 전류가 강해지고 데이터 양이 많아질수록 저항 때문에 엄청난 열이 발생한다.

때문에 AI 데이터센터는 구리선의 저항을 이겨내고 열을 식히기 위해 별도의 냉각 시스템을 돌려야 한다. 소위 전기 먹는 하마로 통하는 데이터센터의 전력 소비 중 상당 부분이 냉각에 낭비되는 실정이라고 업계 전문가들은 말한다.

신호 감쇄, 즉 거리의 한계도 구리 배선의 단점으로 지목된다. 구리선은 길이가 조금만 길어져도 저항 때문에 신호가 약해지거나 왜곡된다. AI 데이터센터의 거대한 서버 랙 사이를 연결할 때 구리선이 제 성능을 내지 못하는 이유다.

문제는 속도와 발열에 그치지 않는다. 플러거블 광 트랜시버처럼 구리의 한계를 보완하기 위해 도입된 중간 단계 기술조차 고대역폭이나 고밀도 환경에서는 전력 소비와 물리적 공간이라는 새로운 병목을 초래한다.

구리 배선과 광섬유의 차이 [AI 일러스트=황숙혜 기자]

영국의 시장 조사 업체 ID테크엑스(IDTechEx)는 데이터센터 광학 트랜시버의 진화 경로가 플러거블 방식에서 온보드 광학(Onboard Optics), 그리고 최종적으로는 코패키지드 옵틱스(Co-Packaged Optics, CPO)로 이어질 수밖에 없다고 주장한다. 구리를 단순히 더 굵게 만들거나 더 많이 까는 방식으로는 AI의 연산 욕구를 결코 충족시킬 수 없다는 얘기다.

빛이 제공하는 해결책 = 골드만 삭스는 2030년 전세계 데이터센터의 전력 수요가 2023년 대비 160% 성장할 것으로 예상하고, 맥킨지는 2030년까지 데이터센터 용량 수요가 연간 최대 22%씩 성장해 최대 219GW에 달할 수 있다고 주장한다.

추세를 가속화하는 결정적인 변곡점은 AI 가속기의 세대 교체다. 엔비디아의 호퍼(Hopper) 아키텍처 GPU(H100/H200)가 칩당 700와트 수준의 전력을 소비했다면, 차세대 블랙웰(Blackwell)은 칩당 약 1000와트로 크게 뛰었다. 단순히 더 많은 칩을 배치하는 것만으로도 전력 소비가 기하급수적으로 불어나는 구조다.

IT 업계가 찾아낸 해법은 빛이다. 광섬유는 유리 또는 플라스틱 코어를 통해 빛을 전달하는데 이 과정에서 전자기 간섭(EMI)에 전혀 영향을 받지 않고, 신호 손실이 지극히 미미하다. 보도에 따르면 현재 상용화된 광 링크는 400~800Gbps의 지속 전송 속도를 달성하고, 최신 고성능 광 인터커넥트 제품군은 이미 1.6Tbps를 지원하기 시작했다. 이는 구리가 단거리에서 구현할 수 있는 최대 10Gbps를 수백 배 뛰어넘는 수준이다.

전력 효율 역시 판도를 바꾼다. IDC의 조사 보고서는 전력 비용이 기업형 데이터센터 총지출의 46%, 서비스 제공업체의 경우 60%에 달한다고 밝혔다. 이는 이 문제가 단순한 기술 선택이 아니라 사업 모델 자체에 직결된 변수라는 사실을 보여준다.

광섬유 인프라는 구리 기반 시스템에 비해 냉각 비용을 유의미하게 낮출 수 있다. 빛이 전달 과정에서 열을 거의 발생시키지 않기 때문이다. EE타임스의 조사에 따르면 2025년 말 기준 신규 백본 배선의 약 85%가 이미 구리가 아닌 광섬유로 구축됐고, 이 같은 전환이 이미 돌이킬 수 없는 추세로 자리잡았다.

엔비디아와 MS의 선택 = 세계 최대의 AI 칩 설계 기업인 엔비디아(NVDA)가 추세적인 전환의 구체적인 청사진을 제시했다. 2025년 3월 개최된 GTC에서 젠슨 황 최고경영자(CEO)는 TSMC와 공동 개발한 코패키지드 옵틱스(CPO) 실리콘 포토닉스 시스템을 공식 발표했다.

마이크로 링 공명기(Micro Ring Resonator) 기반의 기술은 파장당 200Gbps의 PAM4 변조를 구현하는 한편 하나의 패키지 안에 512개 레인의 전기 신호 처리를 집약한다. 기존에 별도로 장착되던 플러거블 트랜시버를 ASIC과 동일한 패키지로 통합, 전력 효율을 5배 향상시키고 네트워크 복원력(Resiliency)을 10배 높인다고 업체는 밝혔다.

엔비디아의 기술 로드맵은 TSMC의 COUPE(Co-packaged Ultra-integrated Photonics Engine) 프로그램과 긴밀하게 맞닿아 있다. 로드맵은 현재 1.6Tbps 수준의 광 엔진에서 출발해 칩 수준의 12.8Tbps 통합으로 나아가는 경로를 제시하는데 차세대 AI 가속기인 GB300급 제품군에 이미 적용이 시작됐다.

반도체 전문 매체 세미엔지니어링은 향후 5년 내 AI 데이터센터의 모든 인터커넥트가 광학 기반으로 전환될 것으로 예상했다.

엔비디아만의 움직임이 아니다. 마이크로소프트(MSFT)는 MOSAIC라는 마이크로LED 기반 광학 인터커넥트 시스템을 개발해 2025년 ACM SIGCOMM 학술대회에서 공식 발표했다.

기존 레이저 기반 광 케이블이 갖는 높은 전력 소비 문제를 해결하기 위해 MOSAIC는 값비싼 레이저 대신 저가의 마이크로LED와 의료 내시경 영상에서 사용되는 멀티코어 이미징 광섬유를 접목한 '광대역-저속(Wide-and-Slow, WaS)' 아키텍처를 채택했다.

800Gbps의 처리량을 8개의 고속 채널이 아닌 400개 이상의 2Gbps 병렬 채널로 분산함으로써, MOSAIC는 기존 레이저 기반 광 케이블 대비 전력 소비를 최대 68% 줄이면서도 구리 대비 10배에 달하는 50미터의 전송 거리를 달성한다.

 

shhwang@newspim.com

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
서울시 '기후동행패스' 15문 15답 [서울=뉴스핌] 이경화 기자 = 9월 1일 대중교통 이용 시 환급 혜택이 적용되는 '모두의카드(기후동행패스)' 출시를 앞두고 서울시가 기존 기후동행카드 이용자들의 교통비 지원 혜택에 차질이 없도록 사전 안내를 시작했다. 서울시는 '기후동행패스' 전환 과정에서 시민 불편과 지원 혜택의 공백을 최소화하기 위해 기존 카드 운영을 1개월 연장한다. 따라서 30일권은 8월 31일까지 충전 가능하며, 충전한 카드는 최대 9월 29일까지 사용할 수 있다. 만료된 이용자는 '모두의카드'로 전환해야 한다. 후불 기후동행카드는 9월 30일까지 이용할 수 있으나, 10월 1일부터는 일반 교통카드로 전환돼 대중교통비 지원이 중단된다. 후불 카드 이용자들도 혜택을 받기 위해서는 모두의카드로 전환이 필요하다. 기후동행패스 [이미지=서울시] 다음은 기후동행패스와 관련한 궁금한 사항을 문답형식으로 정리했다. -정책 전환 이유는 ▲2024년 1월 서울시가 국내 첫 대중교통 무제한 정기권 '기후동행카드'를 출시했다. 2026년 1월 정부에서 기존 정률 환급제에 기후동행카드의 무제한 정기권 개념과 내용을 포함한 '모두의카드'가 출시됨에 따라 전국 대중교통 이용, 환급 혜택 강화, 서울시의 특화 서비스를 결합하고 혜택을 강화해 정책의 일원화를 추진한다. -기후동행카드 운영 기간은 ▲선불 카드 30일권은 8월 31일까지 충전할 수 있으며, 사용은 9월 29일까지 가능하다. 별도 충전이 필요 없는 후불 카드는 10월 1일부터 대중 교통비 할인 혜택이 없는 일반 교통카드로 전환된다. 기후동행카드의 단기권인 1·2·3·5·7일권은 지속적으로 운영될 예정이다. -교통카드 정책이 너무 복잡한데 ▲기후동행카드는 서울시가 추진한 서울시 내 대중교통을 무제한으로 이용할 수 있도록 개발된 정기권이다. 모두의카드(K-패스)는 정부에서 추진하는 대중교통비 지원 사업으로, 전국에서 대중교통 이용 시 할인 혜택을 제공한다. 기후동행패스는 정부 사업인 모두의카드에 기후동행카드의 특화 서비스를 연계해 서울시민 대상으로 혜택을 강화한 정책이다. 기후동행패스 출시 전에 모두의카드, K-패스 등을 이용하는 서울시민은 9월 1일부터 혜택이 자동 적용된다. -카드 전환 시 혜택은 ▲모두의카드는 일반 기준 6만2000원 미만 이용 시 20% 환급, 6만2000원 이상 사용 시 차액분을 전액 환급해 주는 정책이다. 서울 대중교통 외 전국 대중교통을 이용할 수 있어 사용범위와 혜택이 강화된다. 모두의카드(기후동행패스) 카드 주요 사항 [자료=서울시] -반값 할인 혜택이 있다던데 ▲4~9월 모두의카드를 이용하는 경우 출퇴근 시차시간 이용 시 교통비 할인, 정액형 일반 기준 월 교통비가 3만원으로 적용되는 반값 할인 고유가 대책이 적용 중으로 추가적인 교통비 할인 혜택을 받을 수 있다. -기후동행패스 전환 시점은 ▲기존 발급된 모두의카드, K-패스 카드 등을 이용하는 서울시민은 9월 1일부터 자동으로 '기후동행패스'의 혜택이 적용되기 때문에 출시 전이라도 발급받아 이용하면 된다. 또 9월까지 모두의카드 이용 시 고유가 반값 할인이 적용돼 정액형 일반 기준 최대 약 3만원의 추가 교통비 할인 혜택을 받을 수 있어 빨리 전환할수록 좋다. -전환 시 청년 할인 혜택은 ▲9월 1일부터 만 35~39세 청년도 5만5000원 미만 사용 시 30% 환급, 5만5000원 이상 사용 시 정액 적용·환급 등이 적용된다. 9월까지 모두의카드 반값 할인 대책으로 최대 약 3만원의 대중교통비 할인 혜택을 적용받을 수 있다. -제대군인(~만 42세) 청년 할인, 따릉이 연계 할인, 문화시설 연계 할인 적용은 언제쯤 ▲제대군인 청년 할인 적용, 따릉이 연계 할인 등의 특화 서비스는 관계기관 협의와 시스템 개선이 필요하고, 문화시설 연계 할인은 조례 개정이 필요한 사항으로 관련 절차의 조속한 진행을 통해 연내 적용할 예정이다. -발급·사용법은 ▲모두의카드를 이용하고 있는 서울시민은 별도의 카드전환 없이 9월 1일부터 기후동행패스의 혜택이 적용된다. 신용·체크카드 형태의 모두의카드를 카드사를 통해 발급받은 경우, 수령 후 K패스 누리집에 카드를 등록하고 이용해야 익월부터 환급 혜택을 적용받는다. 편의점 등에서 구매한 선불형 모두의카드는 카드 발급기관 누리집이나 앱에 카드번호·환급계좌 등을 등록한 뒤 K패스 누리집에 등록해야 환급 혜택을 받을 수 있다. 모바일 앱으로 발급받은 선불 모두의카드도 발급기관 누리집이나 앱에 등록한 후 K패스 누리집에 등록해야 한다. 모두의카드(기후동행패스) 발급 방법(후불, 선불, 모바일) [자료=서울시] -무조건 매월 1일부터 이용해야 하는지 ▲아니다. 모두의카드(기후동행패스)가 매월 말일부터 쓴 대중교통비 기준으로 할인혜택을 적용하고 있으나, 아무 때나 K패스 누리집 등에 카드를 등록하고 사용한다면 해당 월에 사용한 금액 기준으로 환급 혜택을 적용받게 된다. 발급받거나 구매한 모두의카드 등을 필수로 K-패스 누리집에 개인정보·카드번호를 입력 후 사용해야 대중교통비 환급 지원을 받을 수 있다. -기존 실물 기후동행카드를 3000원 주고 구매했는데 환불이 가능한지 ▲9월부터 약 한 달 동안 서울시 내 주요 지하철역 12개소(서울역, 잠실, 사당, 선릉, 여의도, 성수, 가산디지털단지, 건대입구, 시청, 연신내, 노원, 홍대입구)에서 사용을 완료한 기존 기후동행카드를 반납할 경우 새로 출시된 기후동행패스 카드로 무상 교환해 주는 행사, 또 이미 카드를 전환한 시민들을 위해서는 커피 또는 편의점 쿠폰 교환 행사를 준비하고 있다. -기후동행패스도 김포, 고양, 과천, 구리, 성남, 하남, 남양주 등에서 이용 가능한지 ▲불가하다. 모두의카드(기후동행패스)는 거주지를 기반으로 하는 대중 교통비 환급 지원 사업으로 서울 시민만 적용 대상이 된다. 김포, 고양, 과천, 구리, 성남, 하남, 남양주 등의 시민들은 해당 지역의 모두의카드 서비스인 '더경기패스'로 전환이 필요하다. -단기권의 이용 범위는 ▲향후 단기권의 이용 범위는 서울 지역과 인천국제공항 하차가 적용되며, 기존의 김포, 고양, 과천, 구리, 성남, 하남, 남양주 등은 이용 가능 범위에서 제외된다. -기후동행카드 3만원 페이백 대책 신청은 언제까지 ▲지난 4~6월 고유가 대책의 일환으로 추진된 기후동행카드 30일권의 충전·만료 이용자 대상 3만원 페이백 신청은 오는 31일까지 티머니 카드&페이 누리집을 통해 신청 가능하다. -인터넷 사용이 어려운 고령자나 외국인이 페이백을 신청하려면 ▲65세 이상 어르신, 거주지 이전자, 외국인, 귀화·주민번호 변경자, 간편인증 수단 미소지자(만 14세 미만, 2G 휴대전화 이용자 등)를 대상으로는 우편·팩스·이메일을 통한 3만원 페이백 수기 신청도 받고 있다. 신청서 출력은 '티머니 카드&페이' 누리집 내 팝업 등을 통해 내려받을 수 있으며, 간단한 성명, 카드번호, 계좌번호, 거주지를 확인할 수 있는 초본(외국인의 경우 외국인사실증명서) 등을 첨부해 송부하면, 수기로 확인 후 페이백이 진행된다. kh99@newspim.com 2026-08-12 11:15
사진
李, 7대 첨단기술 직접 챙긴다 [서울=뉴스핌] 박찬제 기자 = 이재명 대통령은 12일 첨단산업 경쟁력과 과학 기술력이 국력의 제1 지표임을 강조하며 7대 첨단기술 육성을 위해 정부가 뒷받침하겠다고 약속했다. 이 대통령은 이날 오후 청와대 본관에서 열린 미래 성장 동력 '7대 시드(SEED)' 보고회를 주재했다. 이 대통령은 "인류 역사를 되돌아보면 언제나 한 발 앞서서 첨단 과학기술에 투자한 국가는 번영을 이뤘고 이를 소홀히 한 국가는 쇠퇴했다"고 다시 한 번 강조했다. 이날 보고회에서 논의한 7개 미래 성장동력 분야는 ▲소형모듈원전(SMR) ▲핵융합 ▲재생에너지 ▲양자 ▲우주·항공 ▲첨단바이오 ▲첨단 소재·부품 공급망이다.  [서울=뉴스핌] 이재명 대통령이 12일 청와대 본관에서 열린 '미래성장동력 7대 시드(SEED) 보고회'에서 발언하고 있다. [사진=KTV] 2026.08.12 ◆"반도체 절호의 기회 'AI시대', 다음 먹거리 준비"  이 대통령은 "글로벌 기술 경쟁의 파고 앞에서 첨단 산업 경쟁력과 과학 기술력이야말로 경제력이고 또 안보력"이라고 강조했다. 이 대통령은 "첨단기술의 공통적인 특징은 기술교체 주기가 무척 빠르다는 점, 개인과 국가 모두 변화를 놓치면 소외된다는 점"이라며 "얼마 전까지 위기론에 시달리던 반도체 산업이 구조적인 초호황을 맞이하고 있다"고 진단했다. 이 대통령은 "반도체 산업이 만들어 준 절호의 기회를 활용해 인공지능(AI) 시대, 그 다음 먹거리를 미리 준비해야 한다"고 강조했다. 이 대통령은 "오늘 함께 논의할 7가지 첨단 기술, '7대 시드 프로젝트'는 한국 경제의 차세대 성장 엔진인 동시에 국가의 핵심 전략자산이 될 것"이라며 "대한민국 대도약을 이끌어 낼 혁신 원동력이 될 것"이라고 역설했다. ◆"혁신 기업·과학 기술인, 정부가 확실히 뒷받침" 약속 특히 이 대통령은 "오늘 우리가 뿌린 첨단 기술의 씨앗들이 미래에는 거대한 나무로 자라나서 새로운 메가 프로젝트로 자라나게 될 것"이라며 "전 세계가 대한민국의 새로운 도전을 지켜보고 있다는 마음가짐으로 국가의 미래를 위해 총력을 다해 달라"고 당부했다.  이날 보고회에 참석한 과학인과 기술인, 기업인, 투자자들에게 이 대통령은 "대한민국이 반도체 강국을 넘어 첨단 과학 기술 강국이자 인재 강국으로 도약할 수 있도록 최선을 다해 달라"며 말했다. 이 대통령은 "혁신 기업들과 혁신 과학기술인들이 자유롭게 시장을 개척하고 담대하게 도전할 수 있도록 정부가 확실하게 뒷받침하겠다"고 거듭 약속했다. pcjay@newspim.com 2026-08-12 14:59
기사 번역
결과물 출력을 준비하고 있어요.
종목 추적기

S&P 500 기업 중 기사 내용이 영향을 줄 종목 추적

결과물 출력을 준비하고 있어요.

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.
안다쇼핑
Top으로 이동