인공지능 - AI 반도체 - CPO - CPO 도입의 기술적 장벽 분석

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2026.6.13
[TWiC: Controversial Packaged Optics]

이 글은 데이터 센터 내 패키징 기판 광학(CPO) 기술 도입을 둘러싼 공학적 과제와 최근의 시장 지연 논란을 깊이 있게 분석합니다. 저자는 핵심 쟁점으로 광학적 손실과 수율 저하 문제를 꼽으며, 특히 수천 개의 광섬유를 미세한 오차 범위 내에서 정렬해야 하는 능동 정렬(Active Alignment) 과정의 기술적 난이도를 강조합니다. 다수의 광학 엔진을 한 번에 결합해야 하는 CPO의 구조상 단 하나의 정렬 오류도 전체 스위치의 불량으로 이어지는 지수적 수율 구조가 양산의 걸림돌이 되고 있음을 설명합니다. 결과적으로 이 텍스트는 CPO가 장기적으로는 필수적인 기술이지만, 공정 성숙도가 확보될 때까지는 상대적으로 공정 난도가 낮은 NPO(Near-Packaged Optics)가 실질적인 대안이 될 수 있음을 시사하며 투자자와 전문가들에게 기술적 통찰을 제공합니다.

 

광 손실 증가와 수율 문제는 모두 CPO용 광 엔진의 서브마이크론 정밀도 정렬 요구 사항에 기인하며, "능동 정렬"이라는 절차가 필요합니다. 이 절차는 6자유도(x, y, z축 방향의 위치+각도)에 걸쳐 광섬유 연결 장치(FAU)를 포토닉 칩에 최적화하는 것을 포함합니다. 정렬은 결합되는 광 전력량을 능동적으로 모니터링하고 최대 전력이 결합될 때까지 몇 가지 자유도를 조정함으로써 수행됩니다.

 

 

단일 CPO 모듈조차도 시작부터 끝까지 100회 이상의 능동 정렬 작업이 필요할 수 있으며, 대량 생산 시에는 각 작업이 시작부터 완료까지 단 몇 초밖에 걸리지 않습니다.

 

 

Quantum-X는 초저지연으로 슈퍼컴퓨팅 트래픽을 라우팅하도록 설계되었습니다. 총 18개의 광 엔진(각각 3개의 엔진으로 구성된 6개의 광 서브어셈블리)을 통해 Infiniband를 지원하는 NV 스위치에 18개의 포트를 제공합니다. Quantum X는 3개의 광 엔진으로 구성된 교체형 모듈을 사용하며, 모듈 내 3개의 엔진 중 하나라도 작동하지 않을 경우 전체를 교체할 수 있습니다. 능동 정렬의 복잡성은 이제 광 서브어셈블리에만 국한됩니다. 각 연결부의 수율이 95%인 경우, 서브어셈블리 전체의 수율은 0.95 × 3 = 0.853, 즉 85.3%입니다.

 

Spectrum-X는 대규모 멀티테넌트 클라우드 및 이더넷 AI 환경을 처리하므로 스위치당 더 많은 포트와 광 엔진이 필요합니다. 결과적으로 공간 부족으로 인해 "모듈 교체형" 방식은 이 제품군에 적합하지 않습니다. 그림에서 볼 수 있듯이 32개의 광 엔진이 실리콘 칩 바로 옆에 직접 패키징되어 있습니다. 광 엔진 하나라도 고장 나면 전체 스위치에 위험을 초래할 수 있습니다.