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[광반도체 혁명] ① AI 반도체의 신대륙 '光'...구리의 종말과 빛의 서막

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AI 핵심 요약

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  • AI 확산으로 구리 배선 한계 드러나 광반도체 시대로 전환하고 있다.
  • 光인터커넥트는 속도·전력·발열 면에서 구리를 압도하며 데이터센터 전력·냉각 비용 절감 해법이 되고 있다.
  • 엔비디아·MS는 CPO·MOSAIC 등 광학 기술을 도입해 차세대 AI 데이터센터 전면 광학 전환을 추진하고 있다.

!AI가 자동 생성한 요약으로 정확하지 않을 수 있어요.

구리 배선 물리적 천장에 부딪혀
빛으로 속도와 열 해결
빅테크 공격적 행보

이 기사는 5월 19일 오전 12시19분 '해외 주식 투자의 도우미' GAM(Global Asset Management)에 출고된 프리미엄 기사입니다. GAM에서 회원 가입을 하면 9000여 해외 종목의 프리미엄 기사를 보실 수 있습니다.

[서울=뉴스핌] 황숙혜 기자 = 반도체 칩 내부와 데이터센터 서버를 들여다 보면 머리카락보다 수천 배 가는 미세한 선들이 엉켜 있다. 다름 아닌 구리 배선이다. 칩의 뇌세포에 해당하는 트랜지스터를 서로 연결해 전기 신호, 즉 데이터와 전력을 전달하는 반도체의 혈관이다.

인공지능(AI) 시대가 가속화되면서 반도체의 혈관이 구리에서 빛으로 탈바꿈하고 있다. 거대한 AI 모델 학습과 추론을 감당하는 데 구리의 물리적 한계가 드러나면서 이른바 광반도체 시대가 열리기 시작한 것.

과거 알루미늄에서 2000년대 들어 전도성이 높고 저항이 상대적으로 낮은 구리가 반도체 배선의 표준이 됐고, AI 시대가 도래하면서 빛이 새로운 해법으로 부상했다. 교통량이 폭발적으로 늘어나자 관련 업계가 자갈길을 걷어내고 초고속 자기 부상 열차를 도입하고 나선 셈이다.

구리의 물리적 한계 = AI는 수 천에서 많게는 수 만개의 GPU(그래픽처리장치)가 동시에 엄청난 양의 데이터를 주고 받아야 작동하는 구조다.

전자를 이동시키는 방식의 구리 배선은 물리적 한계가 따를 수밖에 없다. 연산 장치는 빛의 속도로 발전하는데 데이터를 나르는 구리선이 느려 시스템 전체에 병목 현상이 발생하는 실정이다.

전력 손실도 구리의 치명적인 단점으로 꼽힌다. 전기 신호가 구리를 통과할 때 물리적인 저항이 발생하는데 전류가 강해지고 데이터 양이 많아질수록 저항 때문에 엄청난 열이 발생한다.

때문에 AI 데이터센터는 구리선의 저항을 이겨내고 열을 식히기 위해 별도의 냉각 시스템을 돌려야 한다. 소위 전기 먹는 하마로 통하는 데이터센터의 전력 소비 중 상당 부분이 냉각에 낭비되는 실정이라고 업계 전문가들은 말한다.

신호 감쇄, 즉 거리의 한계도 구리 배선의 단점으로 지목된다. 구리선은 길이가 조금만 길어져도 저항 때문에 신호가 약해지거나 왜곡된다. AI 데이터센터의 거대한 서버 랙 사이를 연결할 때 구리선이 제 성능을 내지 못하는 이유다.

문제는 속도와 발열에 그치지 않는다. 플러거블 광 트랜시버처럼 구리의 한계를 보완하기 위해 도입된 중간 단계 기술조차 고대역폭이나 고밀도 환경에서는 전력 소비와 물리적 공간이라는 새로운 병목을 초래한다.

구리 배선과 광섬유의 차이 [AI 일러스트=황숙혜 기자]

영국의 시장 조사 업체 ID테크엑스(IDTechEx)는 데이터센터 광학 트랜시버의 진화 경로가 플러거블 방식에서 온보드 광학(Onboard Optics), 그리고 최종적으로는 코패키지드 옵틱스(Co-Packaged Optics, CPO)로 이어질 수밖에 없다고 주장한다. 구리를 단순히 더 굵게 만들거나 더 많이 까는 방식으로는 AI의 연산 욕구를 결코 충족시킬 수 없다는 얘기다.

빛이 제공하는 해결책 = 골드만 삭스는 2030년 전세계 데이터센터의 전력 수요가 2023년 대비 160% 성장할 것으로 예상하고, 맥킨지는 2030년까지 데이터센터 용량 수요가 연간 최대 22%씩 성장해 최대 219GW에 달할 수 있다고 주장한다.

추세를 가속화하는 결정적인 변곡점은 AI 가속기의 세대 교체다. 엔비디아의 호퍼(Hopper) 아키텍처 GPU(H100/H200)가 칩당 700와트 수준의 전력을 소비했다면, 차세대 블랙웰(Blackwell)은 칩당 약 1000와트로 크게 뛰었다. 단순히 더 많은 칩을 배치하는 것만으로도 전력 소비가 기하급수적으로 불어나는 구조다.

IT 업계가 찾아낸 해법은 빛이다. 광섬유는 유리 또는 플라스틱 코어를 통해 빛을 전달하는데 이 과정에서 전자기 간섭(EMI)에 전혀 영향을 받지 않고, 신호 손실이 지극히 미미하다. 보도에 따르면 현재 상용화된 광 링크는 400~800Gbps의 지속 전송 속도를 달성하고, 최신 고성능 광 인터커넥트 제품군은 이미 1.6Tbps를 지원하기 시작했다. 이는 구리가 단거리에서 구현할 수 있는 최대 10Gbps를 수백 배 뛰어넘는 수준이다.

전력 효율 역시 판도를 바꾼다. IDC의 조사 보고서는 전력 비용이 기업형 데이터센터 총지출의 46%, 서비스 제공업체의 경우 60%에 달한다고 밝혔다. 이는 이 문제가 단순한 기술 선택이 아니라 사업 모델 자체에 직결된 변수라는 사실을 보여준다.

광섬유 인프라는 구리 기반 시스템에 비해 냉각 비용을 유의미하게 낮출 수 있다. 빛이 전달 과정에서 열을 거의 발생시키지 않기 때문이다. EE타임스의 조사에 따르면 2025년 말 기준 신규 백본 배선의 약 85%가 이미 구리가 아닌 광섬유로 구축됐고, 이 같은 전환이 이미 돌이킬 수 없는 추세로 자리잡았다.

엔비디아와 MS의 선택 = 세계 최대의 AI 칩 설계 기업인 엔비디아(NVDA)가 추세적인 전환의 구체적인 청사진을 제시했다. 2025년 3월 개최된 GTC에서 젠슨 황 최고경영자(CEO)는 TSMC와 공동 개발한 코패키지드 옵틱스(CPO) 실리콘 포토닉스 시스템을 공식 발표했다.

마이크로 링 공명기(Micro Ring Resonator) 기반의 기술은 파장당 200Gbps의 PAM4 변조를 구현하는 한편 하나의 패키지 안에 512개 레인의 전기 신호 처리를 집약한다. 기존에 별도로 장착되던 플러거블 트랜시버를 ASIC과 동일한 패키지로 통합, 전력 효율을 5배 향상시키고 네트워크 복원력(Resiliency)을 10배 높인다고 업체는 밝혔다.

엔비디아의 기술 로드맵은 TSMC의 COUPE(Co-packaged Ultra-integrated Photonics Engine) 프로그램과 긴밀하게 맞닿아 있다. 로드맵은 현재 1.6Tbps 수준의 광 엔진에서 출발해 칩 수준의 12.8Tbps 통합으로 나아가는 경로를 제시하는데 차세대 AI 가속기인 GB300급 제품군에 이미 적용이 시작됐다.

반도체 전문 매체 세미엔지니어링은 향후 5년 내 AI 데이터센터의 모든 인터커넥트가 광학 기반으로 전환될 것으로 예상했다.

엔비디아만의 움직임이 아니다. 마이크로소프트(MSFT)는 MOSAIC라는 마이크로LED 기반 광학 인터커넥트 시스템을 개발해 2025년 ACM SIGCOMM 학술대회에서 공식 발표했다.

기존 레이저 기반 광 케이블이 갖는 높은 전력 소비 문제를 해결하기 위해 MOSAIC는 값비싼 레이저 대신 저가의 마이크로LED와 의료 내시경 영상에서 사용되는 멀티코어 이미징 광섬유를 접목한 '광대역-저속(Wide-and-Slow, WaS)' 아키텍처를 채택했다.

800Gbps의 처리량을 8개의 고속 채널이 아닌 400개 이상의 2Gbps 병렬 채널로 분산함으로써, MOSAIC는 기존 레이저 기반 광 케이블 대비 전력 소비를 최대 68% 줄이면서도 구리 대비 10배에 달하는 50미터의 전송 거리를 달성한다.

 

shhwang@newspim.com

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대법, 尹 '체포방해' 징역 7년 확정 [서울=뉴스핌] 홍석희 기자 = 12·3 비상계엄과 관련해 고위공직자범죄수사처(공수처)의 체포방해·국무위원 심의권 침해 등 혐의를 받는 윤석열 전 대통령이 9일 대법원에서 징역형을 확정받았다. 윤 전 대통령은 비상계엄 사태 583일 만에 처음으로 관련 범죄에서 유죄를 확정받으며 즉시 미결수에서 기결수로 신분이 바뀌었다. 윤 전 대통령 측은 선고 직후 "대법원이 이처럼 중대한 사건을 충분한 심리 없이 종결한 데 깊은 유감"이라며 재판소원을 검토하겠다고 밝혔다. 대법원 3부(주심 이숙연 대법관)는 이날 오후 특수공무집행방해·직권남용권리행사방해 등 혐의로 기소된 윤 전 대통령에게 징역 7년을 선고한 원심을 확정했다. 윤 전 대통령은 서울고법에서 진행 중인 내란 우두머리 항소심에 출석해 대법원 법정에 나오지 않았다. 12·3 비상계엄과 관련해 고위공직자범죄수사처(공수처) 체포방해·국무위원 심의권 침해 등 혐의를 받는 윤석열 전 대통령이 대법원에서 징역형을 확정받았다. 윤 전 대통령은 비상계엄 사태 583일 만에 처음으로 관련 범죄에서 유죄를 확정받으며 즉시 미결수에서 기결수로 신분이 바뀌게 됐다. 사진은 윤 전 대통령. [사진=뉴스핌DB] ◆ "공수처, 직권남용죄 관련 범죄로서 내란죄 수사권 가져" 윤 전 대통령은 지난해 1월 대통령 경호처 직원들을 동원해 공수처의 체포영장 집행을 방해한 혐의를 받는다. 12·3 비상계엄 선포 직전 일부 국무위원만 소집해 나머지 국무위원들의 심의권을 침해하고, 계엄 해제 뒤 사후 선포문을 만들어 폐기한 혐의도 받는다. 여인형 전 국군방첩사령관 등의 비화폰 통화기록 삭제를 지시하고, 외신에 계엄과 관련한 허위 사실을 PG(프레스 가이드)로 작성·전파한 혐의도 있다. 1심은 특수 공무집행 방해·직권남용 권리행사 방해·허위 공문서 작성 혐의를 유죄로 인정하며 윤 전 대통령에게 징역 5년을 선고했다. 2심은 1심에서 무죄로 판단된 '국토교통부·산업통상자원부 장관에 대한 심의권 침해', '계엄 관련 외신 허위 공보' 등을 유죄로 뒤집으며 징역 7년을 선고했다. 이날 대법원은 체포방해 혐의의 핵심 전제인 공수처의 내란우두머리죄 수사 절차가 적법하게 진행됐다는 점을 상세히 판시했다. 대법원은 "공수처는 피고인의 직권남용 및 내란 혐의 사실이 기재된 고발장을 수리함으로써 직권남용죄에 대한 수사를 개시하는 한편, 내란우두머리죄 혐의 또한 구체적으로 인식해 이에 대한 수사도 개시했다"며 "내란우두머리죄는 직권남용죄와 배경이 되는 사실관계가 동일하고 증거도 상당 부분 중첩된다"고 했다. 이어 "결국 피고인의 내란우두머리죄는 직권남용죄의 '수사 과정에서 인지한 직접 관련성이 있는 범죄'로서 공수처법 제2조 제4호 라목의 관련 범죄에 해당하므로 공수처는 이에 대한 수사권을 가진다"고 덧붙였다. 대법원은 "공수처가 고위공직자범죄인 직권남용죄에 대해 수사를 개시하면서, 이와 관련 범죄인 내란우두머리죄를 인지해 수사를 진행한 것에 수사절차상 위법이 있다고 보기 어렵다"고 판시했다. [서울=뉴스핌] 김예원 인턴기자 = 윤석열 전 대통령의 고위공직자범죄수사처(공수처) 체포방해 등 혐의 사건 상고심 선고기일인 9일 오후 서울역 대합실에서 시민들이 관련 생중계를 시청하고 있다. 이날 대법원 3부(주심 이숙연 대법관)는 윤 전 대통령에게 징역 7년을 선고한 원심판결을 확정했다. 2026.07.09 yeawon2@newspim.com ◆ 尹측 "대법, 중대 사건인데 충분히 심리 안하고 종결" 대법원은 또한 '윤 전 대통령이 계엄 선포에 관한 국무회의를 소집하면서 일부 국무위원에게 소집 통지를 하지 않은 것은 해당 국무위원의 심의권 행사를 현실적으로 방해한 것'이라고 판단한 원심에 대해 "법리 오해의 잘못이 없다"며 수긍했다. 이밖에 허위 공문서 작성 및 허위 작성 공문서 행사, 대통령기록물 관리법 위반 및 공용서류 손상, 허위 공보로 인한 직권남용 부분 등에 대해서도 원심의 판단을 받아들였다. 대법원 관계자는 "본 판결을 통해 처음으로, 불소추특권 대상범죄에 대한 대통령 재직 중 수사의 가부 및 그 범위, 공수처법 제2조 제4호 라목의 '관련범죄'의 의미 및 판단기준, 형사소송법 제110조에서 정한 압수·수색 승낙 거부권의 요건과 그 한계를 구체적으로 밝혔다"고 설명했다. 조은석 특별검사 측은 이날 선고 직후 "법원의 판단을 존중한다"며 "앞으로도 특검은 내란, 외환 사건 공소유지에 최선을 다하겠다"고 밝혔다. 윤 전 대통령 측은 이번 선고 결과에 대해 유감을 표하며 재판소원을 검토하겠다고 했다. 변호인단은 입장문을 통해 "대한민국 헌법의 근간인 법치주의와 영장주의의 관점에서 최고법원인 대법원이 이처럼 중대한 사건을 충분한 심리 없이 종결한 데 대해 깊은 유감"이라고 밝혔다. 이어 "대통령의 형사상 불소추특권의 범위에 '재임 중 강제수사'가 허용되는지 여부는 국가 원수이자 행정부 수반의 헌법적 지위를 수호하기 위한 고도의 헌법적 쟁점"이라며 "그럼에도 하급심은 이에 대한 명확한 법리적 판단을 회피했으며, 대법원 역시 이 심각한 법리적 전제를 완전히 묵인한 채 상고를 기각했다"고 덧붙였다. 변호인단은 "헌법이 보장하는 기본권 보호를 위해 재판소원 등 헌법재판 절차를 통해 이번 판결의 위헌성을 다툴 예정"이라고 했다. hong90@newspim.com 2026-07-09 15:19
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긍정 영향 종목

  • Lockheed Martin Corp. Industrials
    우크라이나 안보 지원 강화 기대감으로 방산 수요 증가 직접적. 미·러 긴장 완화 불확실성 속에서도 방위산업 매출 안정성 강화 예상됨.

부정 영향 종목

  • Caterpillar Inc. Industrials
    우크라이나 전쟁 장기화 시 건설 및 중장비 수요 불확실성 직접적. 글로벌 인프라 투자 지연으로 매출 성장 둔화 가능성 있음.
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