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APC가 표준 패키지로 포토닉스 제조 속도를 높이다

Advanced Photonics Coalition(APC)은 광학 네트워킹 키트의 “대량 생산(high volume manufacturing)”을 가능하게 할 일련의 표준에 승인 신호를 보냈습니다.

이번 발표는 이번 주 초 열린 PECC Summit에서 이루어졌으며, AI 산업이 ‘구리 벽(copper wall)’에 부딪히기 시작하는 상황 속에서도 광학 네트워킹 장비 제조에 필요한 핵심 부품 및 자재 부족 우려가 존재하는 가운데 나왔습니다. Gbps 요구량이 증가함에 따라 구리의 도달 범위는 점점 짧아지고, 열 방출과 에너지 소비량은 증가하고 있습니다.

하지만 포토닉스 산업은 확장성에 어려움을 겪고 있습니다. 이달 초 Lumentum Holdings는 Bloomberg에 자사의 광학 부품이 2029년까지 “완전히 매진”되었으며, 현재부터 2028년 사이에 일부 제품의 수요를 충족시키지 못할 것이라고 밝혔습니다. 이 회사는 포토닉스에 필수적인 인듐 인화물(indium phosphide) 부품을 생산합니다. 중국은 인듐 인화물의 주요 생산국으로, 공급망에 지정학적 스트레스를 가중시키고 있습니다.

Lumentum의 후원사 중에는 Nvidia가 포함되는데, Nvidia의 창립자이자 CEO인 Jensen Huang은 이번 주 GTC에서 Spectrum X 공동 패키지 광학(co-packaged optics) 기반 기술을 시연했습니다.

Huang은 “따라서 우리는 이제 칩에 직접 들어오는 극도로 높은 데이터 전송률과 극도의 고품질 데이터를 가지게 되었고, 이것이 PCB를 거치지 않고 트랜시버로 바로 들어가며, 트랜시버는 광학 장비에 곧바로 연결됩니다”라며 감탄했습니다.

더 넓은 관점에서 볼 때, 데이터센터 운영자들은 전력 소모가 적고 열 발생량이 적다는 점에서 광학 기술을 활용하여 값비싼 GPU로 더 많은 데이터를 전달하고 효율성을 높이는 데 기대를 걸고 있습니다.

이달 초, 맥킨지(McKinsey)는 AI가 추론(inference)에 점점 더 집중됨에 따라 네트워킹 분야를 ‘개선이 필요한’ 영역 중 하나로 지적하며, 운영자들에게 “더 높은 대역폭 밀도와 낮은 비트당 전력을 위해 광학 통합 스위치(CPO: Co-Packaged Optics)를 배치할 것”을 권고했습니다. 또한 맥킨지는 “특화된 아키텍처는 볼륨 단위에서만 비용 효율적이다”라며 ‘개방형 상호연결(open interconnect)’의 필요성을 제기했습니다.

하지만 Lumentum과 같은 기업들의 발언은 광학 네트워킹 부품이 이미 고성능 DRAM 및 플래시 스토리지에 만연한 종류의 부족 현상과 급등하는 가격으로 향하고 있다는 우려를 키우고 있습니다.

APC는 이번 주에 “공통 제조, 인터페이스 및 테스트 관행을 확립함으로써, 시장 가치를 더하지 않는 구현상의 차이점을 제거하고 볼륨을 제약하는 공급망의 사일로(silos)를 극복하는 것을 목표로 합니다.”라고 밝혔습니다.

APC의 표준 포트폴리오는 “다중 소싱과 광범위한 공급업체 참여를 지원하여, 업계가 개방적이고 확장 가능한 포토닉스 생태계를 구축하도록 돕습니다.”

이 포트폴리오에는 다음 내용이 포함됩니다:

• Co-Packaged Optics 시스템 레벨 아키텍처 개요(System Level Architecture Overview for Co-Packaged Optics)

• Co-Packaged Optics 정보 제공 전망 및 권장 관행(Co-Packaged Optics Informative Outlook and Recommended Practices)

• Co-Packaged Optics용 실리콘 포토닉스 권장 테스트 관행(Silicon Photonics for Co-Packaged Optics Recommended Test Practices)

• 4코어 멀티코어 광섬유 케이블, 커넥터 및 광섬유 어레이 유닛 사양(4-Core Multicore Fiber Cable, Connector and Fiber Array Unit Specification)

• 실리콘 포토닉스 제조 사양(Silicon Photonics Manufacturing Specification)

포토닉스 개발업체인 Resolight는 APC 워킹 그룹의 참여 기업 중 하나입니다.

Resolight CEO인 Ofer Shapiro는 “오늘날 독립적이면서도 실제로 대규모로 공동 배치되는 두 가지 기술이 있습니다. 하나는 네트워크를 재구성하는 데 사용되는 전통적인 저속 스위칭 OCS(Optical Circuit Switching)이고, 다른 하나는 1,000배 더 빠르게 작동하는 데이터 스위치입니다.”라고 말했습니다.

Resolight는 APC 표준을 자사의 나노초 광회로 스위칭 접근 방식에 대한 지지로 보고 있으며, 이는 나노초 광회로 스위칭(OCS)을 통해 네이티브 포톤 라우팅(native photon routing)을 가능하게 하는 데 필요한 프로토콜 통합 문제를 다루고 있습니다.

"네이티브 포톤 라우팅(Native photon routing)은 광 스위칭을 데이터 평면 자체로 확장하여 페이로드(payload)를 빛 영역에 유지하면서 네트워크를 통해 조정된 데이터 전송을 지시한다"고 성명에서 밝혔다.

이 아키텍처는 반복적인 광(optical) 대 전기(electrical) 대 광 변환을 줄임으로써 네트워크 에너지 효율성을 막대하게 높이고, 다중 랙(multi-rack) AI 스케일업 네트워크에서 필요한 광 트랜시버(optical transceivers)의 수를 극적으로 줄일 수 있다.

Shapiro는 Resolight의 성명에서 "APC의 CPO 사양은 네이티브 포톤 라우팅을 전자 데이터 스위칭에 대한 실용적인 대안으로 만들기 위해 필요한 데이터 평면 통합(data-plane integration)을 다룬다"고 덧붙였다.

그는 우리에게 "가장 구하기 쉽고 가장 친환경적인 트랜시버는 필요 없는 것이다"라고 말했다.

그는 인듐 포스파이드(Indium Phosphide) 공급이 우려 사항이라면, "더 많이 얻을 수 있는 곳을 알아내는 것보다 그것을 덜 필요로 하는 것이 현명한 대응책"이라고 덧붙였다.

APC는 이번 주에 발표한 "Co-Packaged Optics Informative Outlook and Recommended Practices" 문서에서 "개방형 생태계 기반 표준이 없다면, 자연스러운 중력은 수직 통합된 독점 솔루션(vertically integrated proprietary solutions) 쪽으로 향하게 되며, 이는 시장을 파편화하고, 고객의 종속 위험(customer lock-in risk)을 증가시키고, 채택 속도를 늦추며, 궁극적으로 CPO의 기술적 이점을 위한 혁신 기회를 감소시킬 것"이라고 말했다.

나노초(Nanosecond-Level)급 OCS에 관해서는 다음과 같이 언급했다: "목표는 특정 고속 OCS 구현을 표준화하는 것이 아니라, 빠르고 투명한 OCS가 개방형 AI 스케일업 패브릭의 일급 구성 요소(first-class component)로 작동할 수 있도록 제어 평면(control-plane), 광 인터페이스(optical-interface), 행동 프레임워크를 정의하는 것이다."

올해 초, 데이터 센터 운영업체인 Digital Realty의 최고 기술 책임자(CTO) Chris Sharp은 BBC와의 인터뷰에서 네트워킹이 컴퓨팅 속도를 늦추는 핵심 요인이 되면서 "우리는 구리(copper)의 끝에 와 있다"고 말했다.