데이터센터를 위한 광섬유: 2025년 최신 기술 동향

2025년 12월 11일 업데이트

2025년 12월 업데이트: 데이터통신 광학 시장이 60% 이상 성장하여 2025년 160억 달러를 돌파할 전망. 800G 트랜시버 출하량이 전년 대비 100% 증가 달성. NVIDIA와 하이퍼스케일 애플리케이션을 위한 1.6T 트랜시버 양산 시작. NVIDIA가 실리콘 포토닉스 기반 CPO(Co-Packaged Optics) 스위치 발표. Google이 광회선 스위칭을 통해 40% 전력 절감 실증. OSFP-XD가 주요 1.6T 캐리어로 표준화(하이퍼스케일 계약의 92% 차지).

데이터통신 광학 부품 시장은 400G 및 800G 출하량의 지속적인 성장에 힘입어 2025년 60% 이상 성장하여 160억 달러 이상의 매출을 기록할 전망이다.¹ 800G 광트랜시버 출하량은 2025년 전년 대비 100% 증가를 달성할 것이다.² NVIDIA는 플러거블 트랜시버 모듈을 완전히 제거한 실리콘 포토닉스 기반 CPO 스위치를 발표했다.³ Google은 광회선 스위칭 배치를 통해 40% 전력 절감을 실증했다.⁴ 광섬유 기술은 여러 분야에서 동시에 발전하며 AI 시대를 위한 데이터센터 인터커넥트 아키텍처를 재편하고 있다.

AI 훈련 및 추론의 대역폭 수요는 광학 인터커넥트를 기존의 한계를 넘어서도록 밀어붙이고 있다. GPU 클러스터는 최소한의 지연 시간으로 초당 테라비트급의 총 대역폭을 요구한다. 하이퍼스케일러들이 기존 용량을 소진하면서 400G에서 800G, 1.6T 트랜시버로의 전환이 가속화되고 있다. 리니어 플러거블 옵틱스, CPO, 광회선 스위칭을 포함한 새로운 아키텍처들이 지난 10년을 정의했던 플러거블 트랜시버 모델에 도전하고 있다.

800G가 주류 표준으로 자리잡다

2025년 현재, 800G 광모듈은 더 이상 미래 기술이 아니라 AI 데이터센터와 하이퍼스케일 클라우드 네트워크의 신규 구축에서 기본 선택지가 되었다.⁵ 폭발적인 AI 워크로드, 조 단위 파라미터의 대규모 언어 모델, 고밀도 GPU 클러스터가 기존 100G, 200G, 400G 네트워크를 한계까지 밀어붙이고 있다.⁶ 업계 연구와 벤더 로드맵에 따르면 800G 옵틱스가 AI 클러스터와 대규모 데이터센터의 신규 배치를 주도할 것이며, 특히 OSFP와 QSFP-DD 폼팩터에서 그러하다.⁷

800GbE 옵틱스 출하량은 2025년 60% 성장할 것이다.⁸ 이 성장은 2024년 400G 이상 고속 광트랜시버 배치가 전년 대비 250% 증가한 것에 이은 것이다.⁹ 이러한 가속화는 인프라 확장과 함께 운영자들이 노후화된 100G 및 200G 장비를 교체하는 기술 갱신 사이클을 반영한다.

2024년부터 2026년까지의 기간은 800G의 대규모 배치 단계를 의미한다.¹⁰ 이 기술은 데이터센터 네트워크 업그레이드의 선호 선택지로서 400G를 대체하고 있다.¹¹ 인프라 투자를 계획하는 조직들은 신규 배치의 기준으로 800G를 가정해야 한다.

1.6T 트랜시버 양산 시작

1.6T 데이터통신 옵틱스로의 전환이 2025년에 시작되지만, 대량 생산은 일부 NVIDIA와 하이퍼스케일 애플리케이션에 한정되어 있다.¹² 연간 출하량은 100만 대 미만에 머물 것이다.¹³ 1.6T 세대는 2026년까지 400G 및 800G 성장률에 크게 영향을 미치지 않을 것이다.¹⁴

Accelink Technologies는 8×200G 속도를 지원하는 1.6T OSFP224 DR8 모듈을 출시했다.¹⁵ Coherent의 OSFP 패키징을 사용하는 1.6T-DR8 모듈은 AI 네트워크 요구 사항을 충족하기 위해 NVIDIA DSP를 통합했다.¹⁶ 이러한 초기 제품들은 생산 준비 완료를 보여주며 물량은 점진적으로 증가하고 있다.

Open Compute Project가 주도하는 업계 표준화 노력은 현재 OSFP-XD를 주요 1.6T 캐리어로 우선시하고 있다.¹⁷ 2025년 하이퍼스케일 데이터센터 계약의 92%가 224G SerDes 준비성을 갖춘 이 폼팩터를 지정하고 있다.¹⁸ 이 표준화는 다년간의 인프라 프로그램을 계획하는 조직들에게 조달의 명확성을 제공한다.

향후 3.2테라비트 트랜시버는 2026년까지 등장할 것으로 예상된다.¹⁹ 업계는 채널당 200G 링크가 2026년과 2027년에 주류가 될 것으로 예상되며, 해당 채널 속도에서 800G 및 1600G 트랜시버의 길을 열면서 더 높은 데이터 속도로 전환하고 있다.²⁰

폼팩터와 전력 고려사항

OSFP 폼팩터는 8×100G 레인을 사용하여 초당 800기가비트의 총 처리량을 제공한다.²¹ QSFP-DD에 비해 더 큰 폼팩터는 통합 히트싱크를 수용하고 약 15와트까지의 전력 소비를 지원한다.²² 트랜시버 전력 요구 사항이 증가함에 따라 열 허용 범위가 필수적임이 입증되고 있다.

800G 옵틱스는 새로운 인프라 과제를 제시한다.²³ 모듈은 14~20와트 이상을 소비하여 스위치 냉각 설계와 랙 전력 예산에 부담을 준다.²⁴ OSFP의 더 큰 폼팩터가 열 요구 사항 관리에 도움이 되지만 신중한 계획이 여전히 필요하다.²⁵

800G로의 마이그레이션은 종종 더 높은 광섬유 수, MTP 케이블링, 그리고 더 엄격한 극성 및 청결 요구 사항을 필요로 한다.²⁶ 인프라 투자는 트랜시버 자체를 넘어 패시브 케이블링 플랜트까지 확장된다.

주요 공급업체로는 완성 모듈의 경우 Innolight(현재 TeraHop), Coherent, Eoptolink가 있다.²⁷ Coherent, Broadcom, Lumentum은 레이저와 광검출기를 포함한 핵심 광학 부품을 제공한다.²⁸

리니어 플러거블 옵틱스로 전력 절감

LPO(Linear Pluggable Optics) 기술은 트랜시버 모듈에서 DSP(Digital Signal Processor) 칩을 제거한다.²⁹ 대신 모듈은 호스트 플랫폼의 DSP에 의존하며, 우수한 선형성과 이퀄라이제이션 기능을 유지하는 트랜스임피던스 증폭기와 드라이버 칩이 포함된 리니어 드라이브 회로를 사용한다.³⁰

전력 절감 효과는 상당하다. 기존 DSP 기반 400GbE 트랜시버는 7~9와트를 소비한다.³¹ 400GbE LPO 트랜시버는 일반적으로 2~4와트만 필요로 한다.³² DSP가 플러거블 모듈 전력의 약 50%를 차지하므로 효율 향상의 주요 대상이 된다.³³

LPO 기술은 최대 90% 낮은 지연 시간을 제공한다.³⁴ DSP가 없어 데이터 전송 경로에서 처리 단계가 제거된다.³⁵ 지연 시간 감소는 머신러닝과 고성능 컴퓨팅을 위한 스위치-스위치, 스위치-서버, GPU-GPU 연결에서 LPO 채택의 핵심 동인이 되었다.³⁶

비용 이점이 전력 및 지연 시간 이점을 더욱 증폭한다. DSP 칩은 기존 옵틱스에서 가장 비싼 부품이다.³⁷ 이를 제거하면 대규모에서 상당한 비용 절감이 가능하다.

LPO는 짧은 링크와 리니어 드라이브용으로 설계된 호스트 장비가 있는 환경에서 탁월하다.³⁸ 일반적으로 100미터 미만, 종종 5미터 미만인 탑-오브-랙에서 리프 스위치로의 인터커넥트가 주요 애플리케이션이다.³⁹ 단일 랙 내 또는 인접 랙의 GPU를 연결하는 클러스터 내 AI 및 HPC 패브릭이 LPO의 특성으로부터 혜택을 받는다.⁴⁰

LPO 다자간 협약(Multi-Source Agreement)에는 상호운용성 테스트에 협력하는 50개의 네트워킹, 반도체, 인터커넥트 및 옵틱스 회사가 포함되어 있다.⁴¹ 그러나 광모듈 연결에 대한 완전한 표준 부재로 인해 데이터센터 전력 소비 절감에 대한 압력이 증가함에도 불구하고 채택이 느려지고 있다.⁴²

CPO가 아키텍처를 혁신하다

CPO(Co-Packaged Optics)는 광학 엔진을 스위치 ASIC 또는 프로세서와 공통 기판 위에 직접 통합한다.⁴³ 이 접근 방식은 플러거블 트랜시버 모듈을 완전히 제거하여 기존 아키텍처 대비 전력 효율을 3.5배 개선하고 신뢰성을 10배 향상시킨다.⁴⁴ 플러거블 트랜시버와 비교하여 CPO는 전력 소비를 50% 줄이고 대역폭 밀도를 3배 증가시킨다.⁴⁵

NVIDIA는 GTC 2025에서 CPO 통합을 발표했다. Jensen Huang은 더 높은 성능과 효율을 위해 포토닉스와 전자장치를 단일 패키지로 결합한 CPO를 통합한 네트워크 스위치를 공개했다.⁴⁶ 2025년 하반기에 출시될 Quantum-X 스위치와 2026년 하반기에 계획된 Spectrum-X 스위치는 1.6T 및 3.2T 실리콘 포토닉스 CPO 칩을 제공한다.⁴⁷

Quantum-X 포토닉 스위치는 두 개의 CPO 모듈을 사용하여 총 115.2테라비트/초의 처리량을 제공한다.⁴⁸ 각 모듈에는 1,070억 개의 트랜지스터를 갖춘 TSMC 4N 공정으로 제작된 Quantum-X800 ASIC과 18개의 실리콘 포토닉 엔진을 포함한 6개의 광학 부품이 들어 있다.⁴⁹ 초당 200기가비트 마이크로링 변조기가 3.5배 전력 절감을 달성한다.⁵⁰

에너지 제약이 CPO 채택을 주도한다. Jensen Huang에 따르면, 에너지는 AI 인프라에서 가장 중요한 자원이다.⁵¹ 각 GPU는 6개의 플러거블 전기-광 트랜시버를 필요로 하며, 각각 30와트를 소비한다.⁵² 100만 개의 GPU로 확장하면 약 180메가와트를 소비하게 되며, 이는 대규모 시스템에서 지속 불가능한 수치다.⁵³

Delta는 진화하는 AI 네트워킹 수요를 충족하기 위해 Broadcom의 Tomahawk 5-Bailly 솔루션을 기반으로 한 51.2T CPO 이더넷 스위치를 발표했다.⁵⁴ Ayar Labs와 Alchip Technologies는 TSMC의 첨단 패키징을 활용한 CPO 기술로 AI 스케일업 인프라를 가속화하기 위한 전략적 파트너십을 발표했다.⁵⁵

대규모 CPO 배치는 2028년에서 2030년 사이에 예상된다.⁵⁶ Broadcom의 초기 제품은 2024년과 2025년에 출하되었지만, 채택에는 새로운 스위치 아키텍처, 케이블링 및 표준이 필요하다.⁵⁷ 업계 전망은 CPO 포트 출하량이 현재 미미한 수준에서 2029년까지 수천만 개로 증가할 것으로 예측한다.⁵⁸

실리콘 포토닉스 시장 가속화

실리콘 포토닉스 시장은 2025년 31.1억 달러를 창출하며 연평균 27.21% 성장률로 2030년까지 103.6억 달러에 도달할 것으로 전망된다.⁵⁹ 강력한 성장은 AI, 클라우드 컴퓨팅, 양자 기술에서 고속 데이터 전송에 대한 수요 증가에서 비롯된다.⁶⁰

AI는 포토닉 집적회로 트랜시버 개발의 가장 큰 동인이다.⁶¹ 더 고성능의 AI 가속기는 더 고성능의 트랜시버를 요구하며, 초당 3.2테라비트 트랜시버가 2026년까지 예상된다.⁶² 이 기술은 AI 시스템 확장에 필수적인 고대역폭, 에너지 효율적 인터커넥트를 가능하게 한다.⁶³

스위치 ASIC 옆에 광학 엔진을 내장하면 전기-광 변환이 줄어들고 랙 수준 전력 소비가 최대 40% 감소한다.⁶⁴ Google의 광회선 스위칭 시험은 지연 시간 이점을 검증한다.⁶⁵ NVIDIA와 Marvell 모두 AI 클러스터를 위한 보드 레이아웃을 간소화하는 독자적인 CPO 모듈을 샘플링하고 있다.⁶⁶

산업 생태계는 TeraHop(구 InnoLight), Cisco, Broadcom, Marvell을 포함한 수직 통합 선도 기업과 Ayar Labs, Lightmatter, Celestial AI, Nubis Communications을 포함한 혁신적인 스타트업을 결합한다.⁶⁷ TeraHop, Hisense, Accezlink를 포함한 중국 업체들은 AI 인터커넥트를 구동하는 수백만 개의 모듈을 출하하고 있다.⁶⁸

멀티코어 광섬유로 밀도 향상

MCF(Multicore Fiber)는 단일 광섬유 가닥에 여러 개의 독립적인 광 유도 코어를 포함한다.⁶⁹ 하나의 코어를 가진 기존의 싱글모드 또는 멀티모드 광섬유와 달리, MCF는 각 코어가 별도의 데이터 채널을 동시에 전달하는 다중 차선 고속도로처럼 작동한다.⁷⁰ 이 설계는 케이블의 물리적 크기를 늘리지 않고도 광섬유 용량과 공간 밀도를 극적으로 증가시킨다.

4코어 MCF는 동일한 공간에서 대역폭 용량을 4배 증가시킬 수 있다.⁷¹ 7코어 광섬유는 7개의 싱글코어 광섬유를 대체하여 공간 활용도를 크게 향상시킬 수 있다.⁷² 단일 광섬유를 통해 더 많은 데이터를 전송하는 것은 여러 개의 개별 광섬유와 관련 전자장치에 전력을 공급하는 것보다 본질적으로 더 에너지 효율적이다.⁷³

OFC 2025에서 Eoptolink는 멀티코어 광섬유용 업계 최초의 800G 광트랜시버를 시연했다.⁷⁴ HYC는 MCF 패시브 서브어셈블리의 완전한 시리즈를 선보였다.⁷⁵ LINK-PP는 4코어 MCF를 사용하여 초당 400기가비트 속도용으로 설계된 400G QSFP-DD 트랜시버를 제공한다.⁷⁶

MCF는 현재 광통신 시스템의 Shannon 용량 한계를 극복하여 대역폭 용량의 상당한 기하급수적 증가를 가능하게 하는 효과적인 솔루션으로 간주된다.⁷⁷ 그러나 크로스토크 측정에 대한 표준이 아직 없으며, 여러 제안된 방법이 표준화 기관에서 아직 합의되지 않았다.⁷⁸

MCF는 2025년까지 운영될 것으로 예측되었으며, 최근 발표는 이 기술이 현재 상용화되었음을 확인한다.⁷⁹

중공 코어 광섬유로 지연 시간 단축

HCF(Hollow Core Fiber)는 고체 유리 코어가 아닌 빈 공간을 통해 빛을 전송한다.⁸⁰ 빛이 더 빠르게 이동하므로

[번역을 위해 내용 생략]