“구리선의 시대는 끝났다”...엔비디아와 TSMC가 설계한 100배 빠른 빛의 제국

데이터 전송의 속도가 곧 국가와 기업의 생존을 결정짓는 시대, 인공지능 혁명의 마지막 병목 구간이었던 구리 배선이 역사의 뒤안길로 사라지고 있다. 전기 신호가 흐르던 금속 길을 빛으로 대체하는 광연결 기술이 상용화 단계에 진입하며, 반도체 연산의 물리적 한계를 완전히 뒤바꿀 빛의 전쟁이 시작되었다.

최근 미국의 정보기술 전문 매체인 테크타겟과 넥스트플랫폼이 여러 아티클을 통해 전하고 있는 바에 따르면, 미국의 엔비디아와 대만의 TSMC를 필두로 한 글로벌 반도체 연합군은 구리선의 물리적 한계를 돌파하기 위해 광연결 기술을 차세대 인공지능 가속기의 핵심 표준으로 채택했다. 이는 데이터센터 내부의 수천 개 칩을 하나의 거대한 뇌처럼 연결하는 과정에서 발생하는 지연 시간과 전력 소모를 획기적으로 줄여, 인공지능 성능을 기존보다 수십 배 이상 끌어올릴 하드웨어의 대전환으로 평가받는다.


그동안 반도체 칩 사이의 데이터 전송은 구리선을 통한 전기 신호에 의존해 왔다. 하지만 데이터 양이 폭발적으로 늘어나면서 구리선은 열 발생과 신호 감쇄라는 치명적인 벽에 부딪혔다. 빛을 이용한 광연결은 전기 신호보다 전송 거리는 수백 배 길면서도 전력 소모는 10분의 1 수준에 불과하다. 특히 실리콘 포토닉스 기술의 발전으로 복잡한 광학 장치를 반도체 칩 안에 직접 통합할 수 있게 되면서, 연구실에만 머물던 기술이 이제 실전 배치 단계에 들어섰다.

인공지능 칩의 절대 강자 엔비디아는 차세대 그래픽처리장치 플랫폼에 광연결 솔루션을 통합하기 위해 세계 최대 파운드리 업체인 TSMC와 손을 잡았다. TSMC는 ‘COUPE’라 불리는 혁신적인 패키징 기술을 통해 전자 칩과 광학 칩을 하나의 패키지로 묶는 공정을 표준화하고 있다. 이는 칩과 칩 사이를 넘어 랙과 랙 사이의 통신까지 빛으로 연결함으로써, 전 세계의 모든 컴퓨팅 자원을 하나의 거대한 유기체처럼 통합하려는 빅테크들의 야심을 뒷받침하고 있다.


전 세계 데이터센터가 소모하는 전력의 상당 부분은 연산 자체가 아닌, 데이터를 옮기는 과정에서 발생하는 열을 식히는 데 쓰인다. 광연결 기술은 열 발생이 거의 없어 냉각 시스템에 들어가는 막대한 비용과 에너지를 절감할 수 있다. 구글, 마이크로소프트, 아마존 등 하이퍼스케일러 기업들이 광연결 상용화에 사활을 거는 이유도 여기에 있다. 환경 경영이 기업의 생존 조건이 된 상황에서, 광연결은 인공지능 성능 향상과 탄소 배출 절감이라는 두 마리 토끼를 잡을 수 있는 유일한 대안이다.


광연결 기술은 보안 측면에서도 혁명적인 변화를 예고한다. 기존 구리 배선은 미세한 전자기파 누출을 통해 물리적 감청이 가능했지만, 광섬유를 타고 흐르는 빛의 신호는 외부에서 정보를 가로채기가 기술적으로 매우 어렵다. 이는 국가 간 정보 주권 전쟁에서 새로운 방어막 역할을 하게 될 것이다. 미국이 광연결 기술을 국가 전략 자산으로 관리하며 중국 등 적대국으로의 기술 유출을 엄격히 차단하려는 이유도, 빛의 통제권을 쥔 국가가 미래의 정보망을 지배하게 될 것이기 때문이다.

이교관 글로벌이코노믹 기자 yijion@g-enews.com