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[IT뉴스]SK하이닉스, 구리선 대신 ‘빛’으로 AI데이터 병목 뚫는다

온카뱅크관리자

2026-08-20 10:47:25

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 CPO는 광 엔진을 프로세서와 점점 더 가까운 위치로 집적해 가는 기술로, 전기 신호의 이동 거리를 최소화할수록 대역폭과 에너지 효율이 향상된다./SK하이닉스
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 SK하이닉스가 인공지능(AI) 서버 안에서 발생하는 데이터 병목을 ‘빛’으로 해소하기 위한 차세대 광통신 기술의 발전 방향을 제시했다. 칩과 서버를 잇는 기존 구리 배선을 광통신으로 바꿔, 수천 개의 그래픽 처리 장치(GPU)와 고대역폭 메모리(HBM)가 연결된 AI 데이터센터의 성능과 전력 효율을 높이겠다는 구상이다.
 SK하이닉스는 글로벌 연구진과 AI·고성능 컴퓨팅(HPC)용 공동패키징광학(CPO)의 기술 로드맵을 담은 논문을 국제 학술지 ‘네이처 일렉트로닉스’에 게재했다고 20일 밝혔다. 홍승훈 SK하이닉스 AI인프라팀장과 이규상 미국 버지니아대 교수가 교신 저자로 참여했으며, 일리노이대 어바나샴페인(UIUC)·난양공대·매사추세츠공대(MIT)·연세대 연구진이 공동 연구했다.
 ◇AI칩은 슈퍼카, 구리 배선은 막힌 도로… 빛으로 데이터 병목 해소
 AI 칩과 HBM의 연산·처리 성능은 빠르게 높아지고 있지만, 칩과 칩 또는 서버와 서버 사이에서 데이터를 옮기는 속도는 이를 따라가지 못하고 있다. AI 칩이 수퍼카라면 기존 구리 배선은 차량이 몰려 정체된 도로와 같은 셈이다. 연구진에 따르면 하드웨어 연산 성능은 2년마다 약 3배 증가하지만, 데이터를 전달하는 대역폭은 같은 기간 1.4배 늘어나는 데 그쳤다.
 구리 배선은 데이터 전송량과 거리가 늘어날수록 신호가 약해진다. 이를 보완하기 위한 회로가 추가되면서 전력 소비와 발열, 데이터 전송 지연도 커진다. 칩 자체가 아무리 빨라져도 데이터가 제때 이동하지 못하면 AI 시스템 전체 성능이 떨어지는 ‘대역폭 장벽’이 생기는 것이다.
 연구진이 해결책으로 제시한 CPO는 데이터를 빛으로 바꾸는 광 송수신기를 프로세서와 하나의 패키지 안에 배치하는 기술이다. 전기 신호가 구리 배선을 따라 이동하는 거리를 최소화하고 나머지 구간을 광신호로 연결해 더 많은 데이터를 적은 전력으로 빠르게 전송할 수 있다. 개별 칩뿐 아니라 여러 서버가 들어가는 랙과 다수의 랙을 묶은 포드 단위까지 고속으로 연결하는 것이 목표다.
 ◇프로세서·메모리도 빛으로 직접 연결… HBM 넘어 AI 시스템으로
 연구진은 차세대 AI 인프라의 기술 목표로 노드당 초당 100테라비트(Tbps) 이상의 대역폭과 비트당 1피코줄(pJ·1조분의 1줄) 미만의 전력 소모, 10나노초(ns·1억분의 1초) 미만의 지연 시간을 제시했다. CPO를 현재의 2차원(2D) 패키징에서 2.5D 인터포저와 3D 이종 적층 구조로 발전시키는 단계별 로드맵도 정리했다.
 궁극적으로는 프로세서와 메모리를 광 인터포저로 직접 연결하는 ‘광 중심 아키텍처’를 구현한다는 구상이다. 이 구조가 완성되면 여러 AI 가속기가 대규모 메모리 자원을 함께 사용할 수 있어, 갈수록 커지는 AI 시스템을 더 유연하게 확장할 수 있다.
 CPO는 아직 산업화 초입 단계다. 실제 AI 데이터센터에 널리 적용하려면 저전력 광소자 개발과 통신 표준 마련, 수율·원가·발열·신뢰성 등의 과제를 해결해야 한다. 이번 논문 역시 상용 제품 발표가 아닌 기술 로드맵이다. SK하이닉스는 이를 바탕으로 HBM 등 개별 메모리 공급을 넘어 메모리와 컨트롤러, 광소자, 패키징을 함께 설계하는 AI 시스템 파트너로 역할을 넓힐 계획이다.
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