AI 데이터 센터발 광학 붐 59% 급증, 이익의 중심이 칩 제조업체로 이동

AI 인프라에 대한 수요 급증이 데이터 센터 연결성 시장을 재편하고 있습니다. 이는 단순한 구리와 광섬유 간의 대결이 아니라, 인공지능의 근간이 되는 하드웨어에서 누가 이익을 선점하느냐의 싸움입니다. Bernstein의 최신 보고서는 CPO(Co-Packaged Optics) 기술이 가치 사슬을 근본적으로 변화시켜, 광범위한 도입까지는 수년이 남았음에도 불구하고 엔비디아(Nvidia) 및 브로드컴(Broadcom)과 같은 칩 설계자들에게 이익을 안겨주고 전통적인 광학 모듈 제조업체들에게는 타격을 입히는 미래를 제시합니다.

Bernstein 분석가들은 최근 백서에서 "CPO 전환은 업계의 가치 배분 구조를 다시 씁니다"라고 언급했습니다. 보고서에 따르면 CPO 광학 엔진과 레이저 조합의 평균 판매 가격은 유사한 1.6T 플러거블 모듈보다 약 10% 높지만, 이익의 중심은 모듈 조립업체에서 칩 설계, 첨단 패키징 및 웨이퍼 제조를 통제하는 기업으로 결정적으로 이동합니다.

AI 인프라 확장은 두 가지 경로로 진행되고 있습니다. 단일 서버 랙 내에서 컴퓨팅 자원을 추가하는 스케일업(Scale-up)과 방대한 수의 랙을 대규모 클러스터로 연결하는 스케일아웃(Scale-out)입니다. 저렴한 비용과 성숙도를 갖춘 구리 인터커넥트는 엔비디아의 GB200 NVL72 아키텍처에서 볼 수 있듯이 향후 최소 3년 동안은 단거리 스케일업 시스템을 계속 지배할 것입니다. 그러나 스케일아웃 설계에서 먼 거리의 랙을 연결하기 위해서는 광학 인터커넥트가 필수적입니다. LightCounting 데이터에 따르면 이더넷 광트랜시버 시장은 2024년부터 2026년까지 연평균 59% 성장한 후, 2030년까지 15% 수준으로 안정화될 것으로 전망됩니다.

이러한 분기는 미래가 단순히 구리를 광섬유로 대체하는 것이 아니라 공존의 시대임을 의미합니다. 진정한 승부처는 이러한 시스템이 구축되는 방식에 있습니다. 브로드컴에 따르면 광학 엔진을 스위치나 프로세서 칩과 동일한 기판에 직접 통합하는 CPO는 비트당 비용을 40% 절감할 것을 약속합니다. 하지만 이러한 통합은 상당한 제조, 테스트 및 유지보수 과제를 수반하여 주류 배포를 지연시킬 것입니다.

CPO 도입, 신뢰성 허들로 2028년 타임라인 직면

Bernstein과 LightCounting에 따르면 성능상의 이점에도 불구하고 CPO는 2028년 이후에나 대규모 배포가 이루어질 것으로 예상됩니다. 주요 장애물은 제조 복잡성과 유지보수 문제입니다. 광학 부품이 스위치 내부에 패키징되기 때문에 고장이 발생하면 전체 장치를 교체해야 할 수도 있으며, 이는 몇 분 만에 플러거블 모듈을 교체하는 것에 비해 비용이 많이 들고 시간이 오래 걸리는 프로세스입니다.

엔비디아는 2026년 하반기에 CoreWeave 및 Lambda와 같은 초기 AI 클라우드 제공업체와 함께 소규모 CPO 스위치 배포를 계획하여 실제 조건에서 기술을 테스트할 예정입니다. CPO가 지배적이 되기 전까지 업계는 과도기적 해결책으로 LPO(Linear Pluggable Optics)에 의존할 것으로 예상됩니다. 전력 소모가 많은 DSP 칩을 제거한 LPO 모듈은 플러거블 디자인의 유지보수 편의성을 유지하면서 전력 소비를 3분의 2로 줄일 수 있습니다. Bernstein은 2030년 이전에 LPO 출하량이 CPO 출하량을 앞지를 것으로 예측합니다.

공급망 제약으로 인한 수십억 달러의 자본 마찰

이러한 전환은 강렬한 공급망 압박 속에서 일어나고 있습니다. 글로벌 AI 지출은 2026년까지 2.5조 달러에 달할 것으로 예상되지만, 이러한 성장은 현실적인 제약에 가로막혀 있습니다. 북미에서만 데이터 센터를 위해 92기가와트의 신규 전력 용량이 필요할 수 있으며, 업계는 글로벌 메모리 칩 생산량의 최대 70%를 소비할 수 있습니다. 한 광학 부품 공급업체는 최근 보고서에서 레이저, 메모리 및 ASIC 부족으로 인해 데이터통신 매출 성장이 제한되었다고 언급했습니다.

이러한 병목 현상은 업계 경영진이 지적했듯이 수요와 공급 간의 단 5% 미스매치만으로도 수십억 달러의 유휴 자본이나 매출 손실로 이어질 수 있는 고위험의 균형 잡기 상황을 만듭니다. 이러한 환경은 TSMC와 같은 파운드리 및 반도체 후공정(OSAT) 기업의 첨단 패키징 및 제조 역량에 프리미엄을 부여하며, 이들은 칩 설계자인 엔비디아, 브로드컴과 함께 CPO 전환의 주요 수혜자가 되고 있습니다. 투자자들에게 주는 교훈은 AI 붐의 가치가 실리콘 레벨 통합의 복잡성을 마스터할 수 있는 소수 기업에 집중되고 있다는 점입니다.

본 기사는 정보 제공 목적으로만 작성되었으며 투자 조언을 구성하지 않습니다.