AI 혁명이 다시 부활시킨 기술, 실리콘 포토닉스! 이제 게임이 달라진다

 

왜 실리콘 포토닉스 + CPO가 AI 붐 시점에서 부활했고”, “ 무슨 변화가 올까?

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왜 지금 실리콘 포토닉스를 다시 주목하나

AI 모델, 특히 거대한 생성형 AI나 멀티모달 모델을 돌리기 위해서는 수십억 ~ 수백억 개에 달하는 파라미터(parameter)를 처리하고, 이를 GPU / 서버 간에 초고속으로 주고 받아야 합니다. 그런데 기존 반도체 설계에서는 GPU/메모리/칩 간 데이터 통신을 구리 배선(copper interconnect) 에 의존해 왔습니다.

 

그러나 구리는 기본적으로 저항과 정전용량(capacitance)을 가지므로, 데이터 전송 속도가 한계에 다다르고, 전송 과정에서 병목, 발열, 전력 소모가 커지는 문제가 심각합니다.

과거엔 고대역폭 메모리(HBM)나 칩렛(chiplet) + 인터포저(interposer) 같은 2.5D/3D 패키징으로 일부 해결을 꾀했지만 — AI의 요구가 기하급수적으로 커지면ㄸ서, 전통적 전기 연결 방식만으로는 더 이상 충분치 않다는 판단이 커졌습니다.

즉 속도, 전력, 발열의 삼중 병목이 AI 확대의 걸림돌이 된 겁니다.

 

실리콘 포토닉스 + CPO가 뭘 바꾸는가

여기서 다시 부상한 것이 바로 실리콘 포토닉스 (Silicon Photonics) 와 Co‑Packaged Optics (CPO) 입니다.

• 실리콘 포토닉스는 기존 전기 신호 대신 빛(광자) 으로 정보를 전달하는 기술입니다. 실리콘 웨이퍼 위에 광변조기, 검출기, 광도파로(waveguide) 등을 집적해 칩 내부/칩 간 통신을 광 기반으로 수행합니다.
• CPO는 이 광(光) 소자를 과거처럼 서버 외부 모듈로 두는 것이 아니라, 처리 칩(GPU, ASIC 등)과 동일 패키지 안에 광엔진(광변조기 + 광도파로 + 검출기 등)을 얹는 방식입니다. 즉, 칩과 칩 간/칩 내부 연결을 거의 “빛속도로”, 게다가 저전력·저발열로 만들어 주는 구조입니다.

이 조합 덕분에:

• 구리 배선 대비 전송 속도(대역폭) 는 훨씬 빨라지고,
• 전력 소비량과 발열은 크게 줄며,
• 칩 간 거리·배선 복잡성도 줄여 패키징 밀도와 집적 효율이 올라갑니다.

한마디로, AI 반도체가 요구하는 “초고속 · 대용량 · 에너지 효율”의 삼요건을 동시에 만족시킬 수 있는 기술입니다.

 

누가, 어떻게, 언제 적용되나

최근 들어 주요 반도체 업체들이 본격적으로 실리콘 포토닉스 + CPO 기술 개발·양산에 뛰어들고 있습니다.

• 삼성전자는 DS 부문 차원에서 싱가포르에 전담 R&D 센터를 설립하고, 실리콘 포토닉스 전문가를 영입하여 기술 고도화에 나섰습니다.
• 기존 패키징 강자인 TSMC 역시 CPO/광패키징에 사활을 걸고 있으며, AI 가속기 및 데이터센터용 칩 설계사들과 협업을 강화 중입니다.

산업 전체 흐름도 바뀌고 있습니다. 과거 반도체 산업 경쟁의 중심이 ‘공정 미세화(전공정)’였다면, 이제는 ‘후공정 패키징 + 칩 간 연결 방식’이 새 경쟁 무대가 되고 있습니다.

업계 예측에 따르면, 이 광패키징 시장은 향후 몇 년 내에 빠르게 확대될 것이고, 특히 AI 서버·슈퍼컴퓨터·클라우드 데이터센터 중심으로 2026년 이후 본격 도입이 가속화될 것으로 보입니다.

 

우리의 삶과 미래는 어떻게 바뀌나

이 변화는 단순히 반도체 기술의 진화에 머무르지 않습니다. 아래처럼 우리의 삶과 사회 전반에 파장을 줄 가능성이 큽니다.

• AI 성능과 속도의 비약적 향상
  — 거대 언어 모델, 생성형 AI, 실시간 멀티모달 AI, 자율주행, 디지털 트윈 등 고성능 AI 시스템이 더 빠르고 덜 전력 소모하는 환경에서 구동 가능해집니다. 이는 “대규모 AI의 대중화”를 촉진할 겁니다.
• 에너지 & 탄소 효율 개선 → 친환경 AI 인프라
  — 데이터센터의 전력 사용량과 발열(냉각 필요성)이 줄면, 전기요금 절감은 물론 탄소 배출 감축에도 기여합니다. 기후 변화, 전력 부족 문제 심화되는 세계에서 매우 중요한 변화입니다.
• 소규모/엣지 AI 확대
  — 기존엔 대형 데이터센터에서만 가능했던 AI 연산이, 실리콘 포토닉스 덕분에 더 작고 에너지 효율 좋은 서버/장비에서도 가능해질 수 있습니다. 개인용 서버, 스마트 팩토리, 스마트 팜, 엣지 디바이스 등이 활성화될 여지가 큽니다. (당신이 관심 있는 “AI-Factory”, 스마트 팜, 무인자동화 사업 등과도 직결됩니다)
• 반도체 산업 구조의 재편
  — 공정 미세화 경쟁만으로는 성장 한계가 뚜렷해지는 만큼, 패키징 기술·통합 설계 역량·광통신 기술 보유 여부가 파운드리(위탁생산) 시장 경쟁력을 결정짓는 핵심 요소가 됩니다. 즉, 단순 칩 설계뿐 아니라 “시스템으로서의 반도체”를 설계·제작할 수 있는 기업이 승자가 됩니다.

따라서, 기술의 혁신이 곧 산업 전체 구조의 변화를 이끌고, 더 나아가 우리가 매일 사용하는 서비스, AI 제품, 인프라의 형태를 바꾸게 됩니다.

실리콘 포토닉스 + CPO는 단순한 반도체의 진화가 아니라, AI 시대를 지탱하는 새로운 연결의 패러다임입니다.

도로 위에 차선만 늘려서 병목을 줄이던 과거와 달리, 이제는 도로 위에 고속 KTX를 깔아버리는 겁니다. 이 변화는 단순히 속도나 효율의 문제가 아니라, “AI의 대중화”, “에너지 지속가능성”, “산업 구조의 재편”이라는 더 근본적인 흐름을 만들어낼 핵심 축이 될 것입니다.

읽는 분들에게는 “지금이 AI 인프라 혁명의 시작점”이라는 인식을 전달하며, 투자·비즈니스·기술 전략을 다시 설계해보자는 메시지를 던지고 싶습니다.