HBM 넘어 AI 시스템 전체로…삼성·SK, '광연결'로 기술 영토 확장

[이데일리 김소연 기자] 인공지능(AI) 반도체 경쟁이 고대역폭메모리(HBM)의 성능을 높이는 데서 AI 시스템 전체의 효율을 극대화하는 방향으로 확대되고 있다. 개별 반도체의 성능뿐 아니라 반도체와 서버 간 데이터를 얼마나 빠르고 효율적으로 주고받느냐가 새로운 경쟁 요소로 떠올랐다. 삼성전자와 SK하이닉스도 빛으로 데이터를 전송하는 광연결 기술로 연구개발 영역을 넓히며 차세대 AI 인프라 시장에 대응하고 있다.

9일 업계에 따르면 미국 반도체 기업 마벨은 최근 광학 부품 업체 루멘텀을 약 1150억달러(기업가치 기준)에 인수하기로 합의했다. 데이터 연결 반도체와 레이저·광통신 기술을 결합해 AI 데이터센터 시장을 선점하려는 전략이다.

AI 데이터센터가 수천 개의 그래픽처리장치(GPU)를 연결하는 초대형 시스템으로 발전하면서 데이터 전송이 새로운 병목으로 떠올랐다. 광연결은 구리 기반 전기 신호 대신 빛으로 데이터를 전송해 속도를 높이고 전력 소모를 줄이는 기술이다. 대용량 데이터를 빠르게 전달하면서 전력 소모와 신호 손실을 줄일 수 있어 차세대 AI 데이터센터의 핵심 기술로 주목받고 있다.

사진=SK하이닉스

삼성전자는 지난 3월 실리콘 포토닉스 파운드리 사업 진출을 공식화하고 광집적회로(PIC) 생산 플랫폼 구축을 추진하고 있다. 실리콘 포토닉스는 기존 반도체 제조 기술을 활용해 빛을 전달하거나 전기 신호를 빛으로 바꾸는 광학 소자를 하나의 칩에 집적하는 기술이다. 삼성전자는 이를 통해 2027년 광엔진을 선보이고 2029년에는 공동광학패키징(CPO) 턴키 서비스를 제공한다는 목표다.

광엔진은 빛을 이용해 데이터를 전달하는 광집적회로(PIC)와 전기 신호를 처리하는 전자집적회로(EIC)를 결합한 장치다. CPO는 이러한 광엔진을 GPU나 네트워크 스위치 등 핵심 반도체와 하나의 패키지로 통합하는 기술이다. 전기 신호가 이동하는 거리를 줄여 데이터 전송에 필요한 전력 소모를 낮출 수 있다.

삼성전자는 이미 광통신 반도체 고객사를 확보했으며 주요 고객사와 CPO 상용화 프로젝트도 논의 중이다. 메모리부터 파운드리, 첨단 패키징까지 아우르는 사업 역량을 광연결 기술과 결합해 AI 시스템 전체의 데이터 전송 효율을 높인다는 전략이다.

SK하이닉스는 지난 8월 미국 대학 연구진과 공동 작성한 CPO 기술 로드맵을 국제학술지 ‘네이처 일렉트로닉스’에 발표했다. 광연결을 활용해 여러 AI 가속기가 대규모 메모리 자원을 공유하는 구조를 제시했다. 이는 메모리 기업의 기술 개발 영역이 개별 반도체의 성능 개선을 넘어 AI 시스템 전체의 데이터 전송 구조를 최적화하는 방향으로 확대되고 있음을 보여준다.

업계 관계자는 “데이터센터 전체의 효율을 높이는 방향으로 경쟁의 무게중심이 옮겨가고 있다”며 “데이터 병목을 해결하고 AI 시스템을 얼마나 효율적으로 운영할 수 있도록 지원하느냐가 새로운 기술경쟁력이 될 것”이라고 말했다.