매주 회사 메일로 최신 기술 동향이 정리된 글이 날아온다.
천천히 읽다가 재미있는 기사가 있어 정리해본다.
젠슨 황께서 언급했다
물론 이 분이 언급하지 않은게 어디있겠냐만은.
한창 AI 반도체 이야기 나오고, 엔비디아 젠슨 황 아저씨가 나와서 또 뭔가 신기술 얘기하면
사실 듣는 입장에선 “오, 뭔가 대단한 거 같아…” 하면서도 그게 대체 뭔데요? 싶은 순간이 온다.
오늘은 그 ‘대체 뭔데요’를 한 번 풀어보려고 한다.
CPO, 이름부터 낯설다
그치만 이미 24년 1월을 휩쓸고 지나간 키워드임은 분명하다.
일단 나도 이 분야 전문가는 아니다.
오히려 이 블로그에 낚여 들어온 전문가분들께서
당신 이건 틀렸어요, 라며 댓글에 으름장을 놓아주면 좋겠다.
CPO는 Co-Packaged Optics의 줄임말이다.
직역하면 “광학을 같이 포장했다” 정도인데, 쉽게 말해
반도체 칩이랑 광신호 보내는 장치를 한 덩어리로 묶어버린 기술이다.
원래는 칩에서 나온 전기 신호가 긴 구리선을 타고 기판 끝 광 트랜시버에 전달된다.
도착한 전기 신호는 광 트랜시버에서 광신호로 바뀌고 광케이블을 타고 나간다.
근데 이 과정에서 열 나고, 속도 느려지고, 전력도 많이 먹는다.
그래서 CPO는 그냥 아예 칩 바로 옆에 광트랜시버를 딱 붙여버린다.
“전기 신호 나오자마자 바로 빛으로 바꿔서 보내자!” 이런 개념이다.
구리선은 트럭이고, 광케이블은 자기부상열차
구리선은 거리가 멀어질수록 성능이 떨어진다.
속도, 그러니까 Hz를 높이면 고속도로를 달리는 트럭처럼 발열도 많이 난다.
매연을 많이 뿜는다고 말하면 적절한 비유같다.
반면, 광케이블은 신호 손실이 적다.
속도도 빠르고, 신호 손실이 적으니 그만큼 멀리까지 쭉쭉 간다.
초고속 자기부상열차 같은 느낌.
CPO는 이 자기부상열차를 바로 칩 옆에서 출발하게 해주는 시스템이라고 보면 된다.
아, 사실 적절하지 않은 비유는 듣는이로 하여금 오히려 혼란을 부를 수 있다.
글을 쓰는 작성자의 좁은 식견을 꾸짖고, 옳은 지식을 가르쳐주길 간곡히 부탁한다.
얕지만 조금만 더 자세히
CPO는 통신에 필요한 핵심 요소인 광학 소자와 전자 소자를 긴밀하게 통합하는 기술이다.
이러면 네트워크에서 대역폭 밀도를 높이고, 통신 지연 시간은 낮출 수 있다.
업계에서는 OIO(광학 입출력) 및 CPO 같은 다양한 용어를 사용한다고 하는데
NPO(Near-Package Optics)가 잘못 표시되는 경우도 있다고 한다.
시뮬레이션 소프트웨어 업체인 Ansys 블로그에 적힌 글에서 발췌한 내용을 빌리자면
CPO의 광범위한 추세는 3D-IC(3차원 집적 회로) 패키지에
광학 소자가 통합된 chiplet 기반 기술로 전환되는 OIO와 동일하다
광 트랜시버는 장거리 통신에만 사용되었다.
그러나 데이터 선터에 고대역폭, 저지연 요구 사항이 점차 증가하였다.
결국, 랙 내부에 착탈식 광 트랜시버를 설치하여 대역폭 밀도를 개선했는데
이 전개 과정을 잘 요약한 그림을 아래에 첨부했다.
결국, 기술이 진화할 수록 광학 선과 한 단계 더 가까워지는 것이라고 이해했다.
그런데 왜 갑자기 이 기술이?
AI 반도체 성능이 높아지며, 칩간 대용량 데이터 송수신 역량이 필수가 되어가고 있다.
이 송수신 역량을 대폭 향상시킬 수 있는 기술이 바로 CPO라고 생각하고 있다.
잘 생각해보자.
아무리 칩이 똑똑해도 데이터 전송이 늦으면 원하는 요구 성능을 만족하지 못 한다.
말이 나온 김에, AI 반도체하면 함께 떠오르는 단어가 있다.
고대역폭 반도체를 말하는 HBM(High Bandwidth Memory, 에이치비엠)
풍문으로 들리는 소문에 의하면
전 세계적으로 난리인 HBM(High Bandwidth Memory)은 삼성전자가 오히려 먼저 시작했다고 한다.
그런데, 뭐 이런 기술 어디다 써먹겠냐며 고삐를 놓아버린 순간 인공지능의 시대가 열렸다.
그 순간의 판단, 기술력에 대한 오만(?)이 작금의 상황을 낳았다고들 하는데.
시장은 꾸준히 성장 중에 있다
역시 삼성은 삼성이다.
두 번의 실패는 겪지 않겠다는 각오일까.
삼성전자를 비롯한 유명 Foundry 회사들인 TSMC, 인텔은 기술 개발 중이라고한다.
특히, TSMC는 아예 CPO 관련 협회도 만들었고, 삼성은 2027년 상용화 목표로 달리고 있다.
인텔은 예전부터 이 분야 기술 연구를 해오던 터라, 본격적으로 뛰어든 모양새라고 한다.
참고로, 엔비디아 역시 이미 시작했고, 구글, 아마존, 마이크로소프트, 메타 등은 도입 준비 중.
시장 가치가 어떻길래 이렇게 많은 기업들이 준비하고 있는가 보면,
출처인 모건스탠리 기준,
2023년 2억 달러에서 2030년엔 93억 달러의 시장 가치를 지닌 기술이라고 평가하고 있다.
거의 40배 가까이 뛰는 셈이다.
마무리
알면 알수록 흥미로운 기술이다.
처음엔 CPO는 또 무슨 기술 약자인가 같은 단순한 궁금증이었다.
그런데 읽어 볼 수록 미래 AI 서버, 데이터센터에 탑재되는 칩에 반드시 적용되어야 할 기술같다.
속도·전력·발열 문제는 언제나 반도체 엔지니어를 괴롭힌다.
적어도, 이 문제들을 획기적으로 해결해 줄 수 있는 핵심 기술 중 하나임은 분명한 것 같다.
이 기술이 가져올 변화가 앞으로 어떻게 펼쳐질지 조금 더 공부해봐야겠다.
특히, 어떤 회사들이 시장을 선도하는지에 초점을 맞춰야 할 것 같다.
결국은 뭐 수혜주들 동향 파악이지.
언젠가 AI 칩 이야기가 나오면
CPO 기술은 잘 적용되었나? 하며 아는 척 한 번 할 수 있겠다.