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

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AI 핵심 요약

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  • 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

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다이슨, 68만원 전동 칫솔 공개 [서울=뉴스핌] 최원진 기자= 고가의 무선청소기와 헤어드라이기로 유명한 영국 가전기업 다이슨이 인공지능(AI) 탑재 전동 칫솔을 선보이며 구강케어 시장에 도전장을 내밀었다.  1일(현지시간) 월스트리트저널(WSJ)은 다이슨이 초소형 카메라와 AI 기술을 탑재해 칫솔질과 치실 기능을 동시에 수행하는 신제품 '다이슨 카메라제트(CameraJet)' 칫솔을 공개했다고 보도했다. 이번 신제품은 평소 치과 스케일링 치료에 극심한 공포와 불편함을 느꼈던 제임스 다이슨(79) 창업자의 개인적 경험에서 출발했다. 다이슨은 인터뷰에서 "나는 치실 사용을 꽤 꼼꼼하게 하는 편인데도, 치과 위생사는 뾰족한 곡괭이 같은 기구로 치석을 깎아낸다. 매번 갈 때마다 큰 스트레스였다"며 개발 배경을 밝혔다. 다이슨 엔지니어진이 6년간 개발한 이 제품은 헤드 부분에 장착된 초소형 카메라가 초당 28장의 실시간 이미지를 분석해 치아 사이의 틈새를 식별한다. 틈새가 감지되면 원깔때기 형태의 구강청결제를 순간적으로 분사해 플라크(치태)를 제거하는 방식이다. 기기를 기울이거나 뒤집어도 액체가 일정하게 분사되도록 무중력 탱크와 전용 펌프 메커니즘을 적용했다. 제품은 이달부터 세포라, 베스트바이, 아마존 등에서 세라믹 핑크와 블루 색상으로 우선 판매되며, 가을 중 코스트코에도 입점할 예정이다. 칫솔 가격은 499달러로, 한화로 약 68만 원이다. 여기에 기기와 카메라 시야를 가리지 않도록 특수 제작된 전용 '거품 없는 치약'도 있다.  다이슨 특유의 과감한 사업 방식도 눈길을 끈다. 별도의 구체적인 매출 목표나 비즈니스 플랜을 세우지 않고 제품을 출시했다는 그는 "매출 규모가 얼마나 될지 전혀 예측할 수 없다"면서도 "상업적으로 실패하더라도 과거 전기차 프로젝트처럼 수용하고 중단하면 될 뿐"이라고 덧붙였다. [사진= 다이슨 영국 홈페이지] wonjc6@newspim.com 2026-09-02 10:48
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평균급여 1억 넘는 '톱10' 기업은 [서울=뉴스핌] 서영욱 기자 = 국내 500대 기업의 올 상반기 직원 1인당 평균급여가 5500만원에 육박한 것으로 나타났다. 한국금융지주는 1억8400만원으로 가장 높았고 금융권을 제외하면 SK하이닉스가 1억4400만원으로 1위를 차지했다. 2일 기업데이터연구소 CEO스코어가 500대 기업 가운데 2025년과 2026년 반기 급여 비교가 가능한 345개사를 분석한 결과, 올 상반기 직원 1인당 평균급여는 5499만원으로 집계됐다. 지난해 같은 기간 5136만원보다 7.1%(363만원) 늘었다. [사진=CEO스코어] 기업별로는 한국금융지주가 1억8400만원으로 가장 높았다. 메리츠증권(1억6521만원), 한국투자증권(1억6200만원), 유안타증권(1억4900만원), SK하이닉스(1억4400만원)가 뒤를 이었다. 상반기 평균급여가 1억원을 넘은 기업은 모두 20곳이었다. 이 가운데 증권사가 12곳, 금융지주가 5곳으로 대부분을 차지했다. 비금융권에서는 SK하이닉스와 두나무, 두산 등 3곳만 이름을 올렸다. 업종별 평균급여는 금융지주가 1억1388만원으로 가장 높았고 증권(1억710만원), 통신(6967만원), 은행(6700만원) 순이었다. 평균급여가 가장 낮은 곳은 이랜드월드로 1700만원이었다. 한국금융지주와의 격차는 1억6700만원으로 10.8배에 달했다. CJ프레시웨이(1900만원), 현대그린푸드(2032만원) 등도 하위권에 머물렀다. syu@newspim.com 2026-09-02 10:18
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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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