지금의 광트랜시버는 스위치 앞판에 꽂혀 있습니다. 그러나 속도가 1.6T 이상으로 높아지면 스위치 ASIC에서 광모듈까지의 짧은 전기 구간도 큰 전력과 신호 손실을 만듭니다. CPO는 광엔진을 스위치 칩 바로 옆으로 옮겨 이 구간을 극단적으로 줄입니다.
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Pluggable 구조의 한계
스위치 ASIC의 고속 전기신호는 PCB와 커넥터를 지나 전면 광모듈까지 이동합니다. 속도가 높아질수록 손실 보상을 위한 DSP·retimer와 강한 신호처리가 필요해지고 전력과 열이 증가합니다.
CPO는 무엇을 바꾸나?
Co-Packaged Optics는 광엔진을 스위치 ASIC과 같은 패키지 또는 매우 가까운 곳에 배치합니다. 전기 이동거리를 짧게 줄이고 곧바로 빛으로 바꿔 광섬유로 보내므로 높은 대역폭 밀도와 낮은 에너지/비트를 목표로 합니다.
Broadcom과 NVIDIA의 전략
Broadcom은 Tomahawk 6 기반 Davisson에서 102.4Tbps의 광지원 스위칭 용량과 200G/lane을 제시했습니다. NVIDIA도 Spectrum-X Ethernet과 Quantum InfiniBand에 CPO 기반 photonics 스위치를 확대하며 전력 효율과 링크 신뢰성을 강조합니다.
왜 바로 교체되지는 않을까?
CPO는 열관리, 레이저 공급, 패키징 수율, 광커넥터와 유지보수라는 새 과제를 만듭니다. 따라서 DAC·AEC·pluggable optics·LPO·CPO는 거리와 속도에 따라 공존할 가능성이 큽니다. CPO는 가장 높은 밀도를 요구하는 대규모 AI 스위치에서 먼저 확산될 수 있습니다.
전기 배선을 짧게 하면 왜 전력이 줄까?
고속 전기신호는 PCB 위를 이동하면서 감쇠되고 주파수 성분마다 도착 시간이 달라져 파형이 흐려집니다. 거리가 길어질수록 강한 SerDes, retimer와 DSP가 신호를 복원해야 합니다. 광엔진을 ASIC 가까이 배치하면 이 전기 구간이 짧아져 신호 보정에 쓰는 전력과 보드 공간을 줄일 수 있습니다.
CPO의 장점은 단일 포트보다 시스템 전체에서 커집니다. 수십 개 1.6T 포트가 있는 스위치에서는 광인터커넥트의 소비전력과 열이 랙 설계에 직접 영향을 줍니다. 패키지 주변에서 곧바로 광신호를 시작하면 전면 패널의 공간 제약도 완화돼 더 높은 대역폭 밀도를 구현할 수 있습니다.
Davisson 사례는 무엇을 보여줄까?
Broadcom이 2025년 공개한 Tomahawk 6–Davisson은 102.4Tbps 스위치와 16개의 6.4Tbps 광엔진을 하나의 CPO 플랫폼으로 구성합니다. 회사 자료는 200G/lane과 현장 교체 가능한 외부 레이저 모듈을 제시합니다. 광엔진은 패키지에 가깝게 두되 레이저는 교체 가능한 형태로 분리해 유지보수 문제를 줄이려는 설계입니다.
NVIDIA는 Spectrum-X Ethernet과 Quantum InfiniBand photonics 제품에서 스위치 ASIC에 CPO를 통합하는 방향을 제시합니다. 업체가 공개하는 전력 절감과 가동시간 개선 수치는 각자의 비교 조건에 따른 결과이므로 동일 조건의 실제 배치 데이터와 고객 채택을 확인해야 합니다.
CPO의 운영 위험은 무엇일까?
전면 광모듈은 고장 난 포트만 뽑아 교체할 수 있지만 CPO는 광엔진이 고가의 스위치 패키지와 가까이 있습니다. 한 부분의 결함이 더 큰 교체 범위로 이어지지 않도록 광엔진 수율, fiber attach와 테스트, 레이저 이중화와 서비스 구조를 설계해야 합니다.
열도 어려운 문제입니다. 많은 열을 내는 스위치 ASIC 옆에 온도에 민감한 광소자가 배치되므로 냉각과 온도 제어가 중요합니다. CPO의 확산은 최고 성능뿐 아니라 현장 설치 시간, 광커넥터 청결 관리, 수리 절차와 총소유비용이 pluggable보다 유리하다는 점이 입증될 때 빨라질 것입니다.
LPO와 CPO는 어떻게 다를까?
LPO(Linear Pluggable Optics)는 기존처럼 전면에서 교체 가능한 모듈 형태를 유지하면서 전력 소모가 큰 DSP를 단순화하거나 제거하려는 접근입니다. 짧고 품질이 좋은 전기 경로와 정교한 호스트 보정이 필요하지만, pluggable의 서비스 편의성을 살릴 수 있다는 장점이 있습니다. CPO는 광엔진 자체를 ASIC 가까이 옮겨 더 근본적으로 전기 경로를 줄입니다.
두 기술은 반드시 하나만 살아남는 관계가 아닙니다. 링크 거리, 장비 속도와 운영 방식에 따라 전통적인 DSP 모듈, LPO와 CPO가 나뉘어 사용될 수 있습니다. 데이터센터 운영자는 초기 장비 가격뿐 아니라 전력 절감, 장애율, 예비부품과 수리시간을 합친 수명주기 비용을 비교해야 합니다.
도입 속도를 판단하는 신호
시제품 발표보다 광엔진의 장기 신뢰성 데이터, 대량생산 수율과 실제 스위치 출하를 봐야 합니다. 외부 레이저와 광커넥터가 현장에서 교체 가능한지, 여러 업체의 광링크와 상호운용되는지도 중요합니다. CPO는 광기술만의 변화가 아니라 스위치 설계, 냉각, 케이블링과 데이터센터 유지보수를 동시에 바꾸는 시스템 전환입니다.
따라서 CPO의 시장 규모는 광엔진 출하량만으로 판단하기 어렵습니다. CPO 스위치의 설치 대수, 포트당 광경로, 외부 레이저와 커넥터 수요, 유지보수 부품까지 함께 봐야 실제 공급망의 변화와 경제적 효과를 이해할 수 있습니다.
핵심 정리
- 전기 거리은 AI 네트워크의 성능과 확장성을 판단하는 핵심 요소입니다.
- 신호 보정은 AI 네트워크의 성능과 확장성을 판단하는 핵심 요소입니다.
- 전력/bit은 AI 네트워크의 성능과 확장성을 판단하는 핵심 요소입니다.
- 링크 장애은 AI 네트워크의 성능과 확장성을 판단하는 핵심 요소입니다.
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CPO가 해결하는 문제와 새로 만드는 문제
CPO(Co-Packaged Optics)는 광엔진을 스위치 ASIC 가까이에 배치해 고속 전기 신호가 PCB 위를 이동하는 거리를 줄입니다. 속도가 높아질수록 짧은 전기 경로는 신호 손실과 보정 전력을 줄이는 데 유리하며, 전면 패널의 포트 밀도 한계를 완화할 가능성도 있습니다.
반면 기존 플러거블 광모듈은 고장 난 모듈만 현장에서 교체하기 쉽지만, CPO는 광엔진과 스위치 패키지가 긴밀하게 결합돼 정비 범위가 커질 수 있습니다. ASIC의 열을 광소자에서 분리하는 설계, 외부 레이저의 이중화, 광섬유 연결과 청결 관리, 제조사 간 상호운용성도 함께 풀어야 합니다. 따라서 CPO는 모든 플러거블을 즉시 대체하는 단일 해답이라기보다 초고용량 구간에서 선택되는 구조로 보는 편이 정확합니다.
도입 판단 질문
- 절감되는 전력과 증가하는 정비 비용을 함께 계산했는가
- 광엔진 또는 레이저 장애 시 서비스 복구 절차가 있는가
- 열·진동·오염 조건에서 장기 신뢰성을 검증했는가
- 표준 인터페이스와 공급망 대체 가능성이 확보됐는가
추가 원자료: OIF Co-Packaging Framework Implementation Agreement, OIF Implementation Agreements
참고자료
※ 본 글은 산업 기술을 설명하기 위한 정보형 콘텐츠이며 특정 종목의 매수·매도 권유가 아닙니다.