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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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스페이스X IPO…가치 2700조 원 [뉴욕=뉴스핌] 김민정 특파원 = 일론 머스크의 로켓·우주선 제조업체 스페이스X가 11일(현지시간) 미국 역사상 최대 규모 기업공개(IPO)의 공모가를 주당 135달러로 확정했다. 이로써 스페이스X는 세계에서 가장 가치 있는 기업 중 하나로 올라서게 됐다. 스페이스X는 이번 IPO를 통해 5억5556만 주 매각으로 사상 최대인 750억 달러를 조달했으며 기업가치는 1조7700억 달러(약 2700조 원)로 평가됐다. 공모 기준 역대 최대 기록이다. 이번 공모는 골드만삭스와 모간스탠리, 뱅크오브아메리카(BofA) 증권, 씨티그룹, JP모간이 공동 주관사다. 스페이스X 주식이 12일 나스닥에서 거래를 시작하면 미국 상장 기업 중 시가총액 7위에 오르게 된다. 다만 회사는 지난해 손실을 기록했고 다른 초대형 기업들의 매출은 스페이스X의 매출을 크게 웃돈다. 종전 사상 최대 IPO는 지난 2019년 12월 사우디 아람코 공모로 당시 1조7100억 달러 가치에 256억 달러를 조달했다. 인플레이션을 감안하면 아람코는 2조2100억 달러 가치에 332억 달러를 조달한 셈이다. 스페이스X 로고와 일론 머스크.[사진=로이터 뉴스핌]2026.05.23 mj72284@newspim.com 스페이스X의 1조7700억 달러 평가액은 발행 주식 130억8000만 주를 기준으로 한 것으로 주관사들이 추가 주식 매각 권리(그린슈)를 행사하면 더 늘어날 수 있다. 이 결정은 통상 공모 후 30일 이내에 이뤄진다. 스페이스X는 이례적으로 큰 비중인 전체 물량의 30%를 개인 투자자 몫으로 배정했다. 또 은행가들과 투자자들이 오랫동안 IPO 조건 협상에 활용해온 로드쇼 이전에 공모가를 결정했다. 머스크는 스페이스X 주식의 더 넓은 매수 기반을 만들 조기 인덱스 편입도 추진해 엇갈린 결과를 얻었다. 강력한 창업자 지배력을 유지하도록 회사 지배구조도 설계했다. 머스크는 IPO 후에도 스페이스X 지분 82%를 보유한다. 지난 2002년 설립된 스페이스X는 자사 사명을 '생명을 다행성적으로 만들고 우주의 진정한 본질을 이해하며 의식의 빛을 별들로 확장하는 데 필요한 시스템과 기술을 구축하는 것'으로 정의한다. 회사는 시장 기회가 28조5000억 달러에 달한다며 이를 인류 역사상 최대 규모라고 표현했다. 회사의 우주 사업은 지난 3년간 궤도에 발사된 질량의 5분의 4 이상을 담당했다. 현재 매출은 스타링크가 대부분을 차지한다. mj72284@newspim.com 2026-06-12 04:59
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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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