공동패키징광학(CPO)

한 줄로 말하면

공동패키징광학(Co-Packaged Optics, CPO)은 광신호를 주고받는 광 엔진을 스위치나 AI 가속기 ASIC과 같은 기판 위에 나란히 붙이는 배치 방식이야¹. 광 엔진을 칩 바로 옆에 두면 그 사이를 잇는 전기 배선이 짧아져 신호 손실과 임피던스 불연속이 줄고, 그만큼 더 빠르고 저전력인 인터페이스를 쓸 수 있어¹. AI 가속기가 서로 주고받아야 하는 데이터 양이 전기 배선의 물리적 한계에 먼저 부딪히면서, 이 배치 하나가 대역폭과 전력 예산을 동시에 바꾸는 변수로 떠올랐어.

비유로 이해하기

일상에서 비유하면, 전원 콘센트가 방 반대편에 있어서 긴 멀티탭을 거쳐야 하는 상황과 비슷해. 지금까지 서버 안에서는 광모듈(pluggable optics)이 보드 가장자리에 꽂혀 있고, 그 광모듈과 중앙의 AI 가속기 칩 사이를 구리 배선으로 연결해 왔어 — 멀티탭에 해당하는 구간이야.

여기까지가 감을 잡기 위한 비유고, 실제 반도체 신호는 멀티탭의 전압 강하보다 더 까다로운 문제를 만나. 배선이 길어지면 신호가 흐르는 경로의 임피던스가 일정하게 유지되지 않는 지점(불연속)이 생기고, 신호 속도가 빨라질수록 그 불연속에서 반사·왜곡이 커져¹. 배선 길이를 줄이는 것만으로는 부족하고, 광 엔진 자체를 칩 옆으로 옮기는 근본적인 재배치가 필요해진 거야.

무엇에 쓰나 — 세 가지 응용과 손실 예산

광 인터커넥트 표준화 기구 OIF(Optical Internetworking Forum)는 2022년 2월 발행한 Co-Packaging Framework Document에서 코패키징이 도움이 되는 응용을 셋으로 나눴어¹. 이더넷 스위치·NIC이 오가는 데이터센터 네트워킹, 대량의 학습 데이터를 처리하는 AI 트레이닝·머신러닝, 그리고 컴퓨트·메모리·스토리지를 여러 노드가 나눠 쓰는 시스템 분리(disaggregation)다¹.

응용마다 허용되는 광 신호 손실 예산(insertion loss budget)도 다르게 잡혀 있어. 2022년 OIF 문서 기준으로 데이터센터 네트워킹·AI 트레이닝용 단일모드 광섬유는 4dB, 짧은 거리의 멀티모드 응용은 1.8dB, 메모리 분리처럼 여러 지점을 오가며 대량의 데이터 블록을 옮기는 구조는 8~10dB까지 늘어나¹. 손실 예산이 클수록 신호가 견뎌야 하는 감쇠가 크다는 뜻이고, 그만큼 응용마다 요구하는 광 엔진의 성능도 갈린다.

왜 중요한가

전기 배선이 감당할 수 있는 대역폭에는 물리적 한계가 있고, AI 가속기끼리 데이터를 주고받는 속도(스케일업 대역폭)가 그 한계에 먼저 부딪히고 있어. 대만 ASIC 기업 Alchip의 CTO Erez Shaizaf는 “구리 배선은 이걸 다 연결할 만큼의 I/O 연결성이 없다”고 말했고², Ayar Labs CTO 겸 공동창업자 Vladimir Stojanovic도 “전통적인 인터커넥트가 성능·전력·확장성을 제한하는 변곡점에 AI가 도달했다”고 짚었어². CPO가 단순한 부품 개선이 아니라 AI 가속기 클러스터를 계속 키우기 위한 구조적 선택지로 다뤄지는 이유가 여기 있어.

CPO는 파운드리의 첨단 패키징 기술과도 맞물려 있어. 2026년 9월 기준으로 Ayar Labs와 Alchip은 TSMC의 COUPE·TSMC-SoIC 공정을 함께 사용해 광 엔진을 가속기 인터페이스에 직접 결합하는 솔루션을 개발했고², 이 결합은 가속기 1개당 100Tbps 이상의 스케일업 대역폭과 256개 이상의 광 스케일업 포트를 지원한다고 두 회사는 밝혔어². 첨단 패키징이 여러 다이를 하나의 칩으로 묶는 병목을 다룬다면, CPO는 그렇게 묶인 칩들 사이의 통신 병목을 겨냥한 기술인 셈이야.

실제 예시

브로드컴은 2025년 5월 15일 자사 옵티컬 시스템 부문(OSD) 발표에서 3세대 200G/lane CPO 기술을 공개했어³. 이 발표는 2세대 CPO 제품 TH5-Bailly가 업계 최초로 양산 출하됐고, 이미 여러 시스템 파트너가 이 제품을 탑재해 출하 중이라는 사실도 함께 담았어³. 브로드컴은 200G/lane 3세대 CPO로 기술 리더십을 유지하고 있다고 밝혔고³, 이 3세대 제품이 기존 플러거블 광트랜시버 대비 전력을 3.5배 이상 줄이고 집적도는 최대 100배 높이며 비용은 30% 이상 낮춘다고 제시했어³(2025년 5월 기준). 브로드컴은 필드에 나가 있는 자사 광통신 부품의 누적 서비스 시간이 10조 시간에 이른다고도 밝혔어³.

헷갈리지 말아야 할 점

CPO와 실리콘 포토닉스(silicon photonics)는 같은 말이 아니야. 뉴스에서 둘이 종종 같은 말처럼 쓰이는데, 실리콘 포토닉스는 빛을 다루는 광 소자를 실리콘 반도체 공정으로 만드는 제조 기술이고, CPO는 그렇게 만든 광 엔진(꼭 실리콘 포토닉스 기반이 아니어도 된다)을 ASIC 옆에 배치하는 시스템 설계 방식이야. 브로드컴 자료도 AI 인터커넥트 안에서 VCSEL(다중모드 단거리용)·EML(단일모드 장거리용)·CPO(실리콘 포토닉스 기반, 전력·비용 우위)를 서로 다른 역할로 구분해³. 정리하면 실리콘 포토닉스는 광 엔진을 만드는 ‘재료·공정’ 층위 개념이고, CPO는 그 광 엔진을 칩 옆에 놓는 ‘배치’ 층위 개념이야 — 실리콘 포토닉스로 만든 광 엔진이 CPO 방식으로 배치될 수도, 기존 플러거블 모듈 안에 들어갈 수도 있어.

이어서 읽기

• 첨단 패키징(CoWoS) — CPO가 겨냥하는 통신 병목의 짝인, 다이를 하나의 칩으로 묶는 병목.

남은 질문들

• 대만 정부·SK하이닉스가 CPO·실리콘 포토닉스에 뛰어든다는 사건 보도가 반복되는데, 이들의 구체적 기술 로드맵과 양산 계획을 담은 자기서술 문서(공시·IR·기술 발표)는 아직 창고에 없다.
• CPO 채택이 늘면 기존 플러거블 광모듈 시장·인력에 어떤 변화가 오는지는 아직 다루지 않았다.

각주

1. OIF (Optical Internetworking Forum), 「Co-Packaging Framework Document」(2022-02-03) 문서 보기 ↩︎ ↩︎² ↩︎³ ↩︎⁴ ↩︎⁵ ↩︎⁶

2. DataCenterDynamics, 「Ayar Labs, AIchip provide additional details about jointly-developed co-packaged optics solution」(2026-09-09 확인) 기사 보기 ↩︎ ↩︎² ↩︎³ ↩︎⁴

3. Broadcom, 「Third-Generation Co-Packaged Optics (CPO) Technology with 200G/lane Capability」(2025-05-15) 문서 보기 ↩︎ ↩︎² ↩︎³ ↩︎⁴ ↩︎⁵ ↩︎⁶