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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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[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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