CPO(광집적)란 무엇인가? AI 시대가 선택한 차세대 통신 기술 (2026년 최신)

1. CPO(광집적), 한 줄로 말하면 뭔가

지금까지 데이터센터 안에서 서버와 서버, 랙과 스위치를 연결하는 통신은 대부분 구리선을 통한 전기 신호였습니다. 그런데 AI 시대에 접어들며 이 방식이 한계에 부딪히기 시작했습니다. GPU 수만 대가 쉴 새 없이 데이터를 주고받아야 하는데, 구리선은 이 규모의 트래픽을 감당하기엔 저항과 발열이 너무 큰 겁니다.

그래서 등장한 게 빛(광신호)으로 데이터를 주고받는 광통신 기술이고, 이를 한 단계 더 발전시킨 것이 **CPO(Co-Packaged Optics)**입니다. CPO는 이름 그대로, 광 신호를 만들고 받는 ‘광학 엔진’을 GPU나 스위치 칩과 같은 패키지 안에 함께(Co-Packaged) 담아버리는 기술입니다. 국내에서는 ‘광집적’ 또는 ‘광반도체’라는 이름으로도 불립니다.

2. 왜 구리선은 한계에 부딪혔나

전기 신호가 구리선을 타고 흐르는 걸 물이 파이프를 흐르는 것에 비유해보겠습니다. 물이 파이프 벽에 부딪히며 마찰열이 생기듯, 전기 신호도 구리선의 저항 때문에 이동하는 동안 조금씩 힘을 잃습니다. 거리가 멀어지고 속도가 빨라질수록 이 손실은 기하급수적으로 커집니다.

문제는 AI 데이터센터의 전송 속도가 800Gbps, 1.6Tbps 수준까지 치솟았다는 겁니다. 이 정도 속도에서는 구리선의 신호 손실이 너무 커져서, 손실된 신호를 다시 증폭·보정하는 데 추가 전력을 계속 투입해야 하는 악순환이 발생합니다. 결국 “데이터를 더 빨리 보내려 할수록 전기를 더 많이 써야 하는” 모순적인 상황에 놓이는 겁니다.

반면 빛은 저항이라는 개념 자체가 없는 매질을 통해 이동합니다. 거울과 유리 섬유(광섬유) 속을 반사하며 나아가는 빛은, 구리선과 달리 먼 거리를 이동해도 신호 손실이 거의 없습니다. AI 데이터센터가 결국 “구리에서 빛으로” 넘어갈 수밖에 없었던 이유입니다.

3. CPO는 기존 광모듈과 뭐가 다른가

사실 광통신 자체는 이미 데이터센터에서 쓰이고 있었습니다. 문제는 지금까지의 방식이 ‘플러그형 광모듈’이라, 광모듈이 스위치의 전면 패널에 따로 꽂혀 있는 형태였다는 점입니다. 이 경우 스위치 칩에서 나온 전기 신호가 기판 위를 한참 이동한 뒤에야 광모듈에 도달해 빛으로 변환됩니다. 즉, 칩과 광모듈 사이의 ‘마지막 구간’은 여전히 구리 배선에 의존하고 있었던 셈입니다.

CPO는 이 마지막 구간마저 없애버립니다. 광 신호로 변환하는 장치(광엔진)를 아예 스위치 칩과 같은 패키지 기판 위에 직접 붙여버리는 겁니다. 목적지 바로 앞에서 갈아타야 했던 마지막 환승 구간을 없애고, 아예 출발지부터 도착지까지 직행 노선으로 바꾼 셈입니다. 이렇게 되면 신호가 이동하는 거리 자체가 극적으로 짧아져 전력 손실이 줄고, 신호 품질과 지연시간(레이턴시)도 함께 개선됩니다. 업계에서는 CPO 적용 시 기존 방식 대비 전력 소비를 최대 3분의 1까지 줄일 수 있다고 설명합니다.

4. 삼성전자의 승부수 – 실리콘포토닉스 로드맵

2026년 3월, 삼성전자 파운드리사업부는 미국에서 열린 광섬유통신 콘퍼런스(OFC 2026)에서 실리콘포토닉스 파운드리 시장 진입을 공식 선언했습니다. 실리콘포토닉스는 반도체 위에 광학 소자를 직접 만드는 기술로, CPO를 구현하기 위한 기반 기술입니다.

삼성전자가 공개한 로드맵은 단계적입니다.

2026년: PIC(광집적회로) 플랫폼 개발
2027년: 열압착(TC) 본딩 방식의 광엔진(OE) 출시 — 스위치 칩 기판 위에 직접 탑재
2028년: 하이브리드 구리(HC) 본딩 기술을 접목해 더 미세한 패키지 공정으로 발전
2029년: CPO 턴키(일괄 생산) 서비스 시작
2030년: 차세대 CPO로 확장

삼성전자가 내세우는 차별점은 ‘원스톱 체제’입니다. TSMC는 파운드리와 패키징은 하지만 메모리를 직접 만들지 않아, 고객사가 HBM을 별도로 조달해야 합니다. 반면 삼성전자는 HBM, 파운드리, 첨단 패키징, 실리콘포토닉스까지 한 회사 안에서 모두 해결할 수 있다는 점을 강점으로 내세우고 있습니다.

같은 시기 엔비디아는 2026년 GTC에서 실리콘포토닉스를 AI 인프라 핵심 기술로 직접 언급하며 차세대 ‘루빈’ 플랫폼에 CPO 적용을 예고했고, 브로드컴 역시 2026년 말~2027년 CPO 스위치 양산을 준비 중입니다. 즉 2026년은 여러 기업이 동시에 CPO를 향해 움직이기 시작한 원년으로 평가됩니다.

5. 시장 규모와 진짜 병목 지점

CPO 시장 전망치는 조사기관마다 다소 편차가 있습니다. IDTechEx는 2026~2036년 연평균 37% 성장해 200억 달러(약 28조 원) 규모에 이를 것으로 전망했고, 리서치앤마켓은 2026년 약 8,700억 원 규모에서 2032년 약 4조 1,800억 원까지 성장할 것으로 내다봤습니다. 추정치는 다르지만, “구조적으로 빠르게 성장하는 시장”이라는 방향성만큼은 공통적입니다.

다만 업계 전문가들이 짚는 진짜 병목은 CPO 자체가 아니라 그 하부 공급망입니다. 광 신호를 만드는 광원(레이저), 그리고 그 광원을 만드는 데 필요한 인화인듐(InP) 기판, 실리콘포토닉스 전용 파운드리 등이 향후 2~3년간 타이트한 공급 구조를 보일 가능성이 높다는 분석이 나옵니다. 즉 “CPO 기술 자체는 준비됐는데, 그걸 뒷받침할 기반 재료와 생산 능력이 아직 충분치 않다”는 게 2026년 현재의 상황입니다.

6. 관련 밸류체인 지도

CPO·실리콘포토닉스 산업은 여러 단계로 나뉘어 있습니다.

광원(레이저)·기판: 인화인듐(InP) 기판, CW 레이저 등 광 신호의 원천을 만드는 단계
실리콘포토닉스 파운드리: 반도체 위에 광학 소자를 새기는 생산 단계 (삼성전자, 글로벌파운드리, TSMC 등)
광엔진·광모듈 제조: 광 신호를 변환·전송하는 부품을 만드는 단계
패키징·테스트: CPO 칩을 최종 패키지로 완성하고 검증하는 단계 (테스트 소켓 등 후공정 장비 포함)
스위치·시스템: 이 모든 걸 실제 데이터센터 스위치·서버로 완성하는 단계 (브로드컴, 엔비디아 등)

이 밸류체인 중 어느 단계에 속한 기업이냐에 따라 CPO 상용화 시점(2026~2027년)과 실제 매출 반영 시점(2027~2028년 이후)이 다르게 나타날 수 있다는 점이 업계 리포트에서 공통적으로 언급되는 부분입니다.

❓ FAQ

Q1. CPO와 실리콘포토닉스는 같은 건가요?
실리콘포토닉스는 반도체 위에 광학 소자를 만드는 기반 기술이고, CPO는 그 기술을 활용해 광엔진과 연산 칩을 하나의 패키지로 통합하는 응용 기술입니다. CPO를 구현하려면 실리콘포토닉스 기술이 필요한 관계입니다.

Q2. CPO는 언제부터 실제로 쓰이나요?
업계에서는 2026년을 CPO 상용화 원년으로 보고 있지만, 대규모 양산과 실적 반영은 2027~2028년이 현실적인 시점으로 언급되고 있습니다.

Q3. CPO가 도입되면 기존 광모듈 업체들은 사라지나요?
당장 대체되기보다는 당분간 공존할 가능성이 큽니다. CPO는 초고성능·초고밀도가 필요한 최상위 스위치부터 적용되고, 플러그형 광모듈은 상대적으로 유지보수가 쉽다는 장점 때문에 일부 영역에서 계속 쓰일 수 있다는 게 업계 시각입니다.

Q4. 삼성전자가 TSMC보다 유리한 부분은 뭔가요?
삼성전자는 HBM(메모리), 파운드리, 패키징, 실리콘포토닉스를 한 회사 안에서 모두 다룰 수 있다는 점을 강점으로 내세우고 있습니다. TSMC는 메모리를 직접 만들지 않아 고객사가 별도로 HBM을 조달해야 합니다.

Q5. CPO 시장 규모 전망이 왜 기관마다 다른가요?
CPO의 정의 범위(광모듈까지 포함하는지, 순수 통합 패키지만 보는지)와 예측 방법론이 기관마다 달라 추정치에 편차가 있습니다. 다만 시장이 구조적으로 성장한다는 방향성 자체는 여러 기관에서 공통적으로 나타납니다.

Q6. CPO의 진짜 병목은 어디에 있나요?
CPO 기술 자체보다, 그 재료가 되는 광원(레이저)과 인화인듐 기판, 실리콘포토닉스 전용 파운드리 공급 능력이 상대적으로 부족한 것이 향후 2~3년간 병목이 될 수 있다는 분석이 나옵니다.

Q7. CPO는 AI 데이터센터에만 쓰이나요?
현재는 AI 데이터센터의 스위치·서버 간 통신에 우선 적용되고 있지만, 장기적으로는 반도체 칩과 칩 사이의 통신까지 구리 대신 빛으로 대체하는 것이 기술 진화 방향으로 제시되고 있습니다.

마무리 요약

CPO(광집적)는 AI 데이터센터가 구리선의 물리적 한계에 부딪히면서 등장한 차세대 통신 기술입니다. 광학 엔진을 연산 칩과 같은 패키지 안에 직접 통합해, 전력 소모를 줄이고 신호 품질을 높이는 것이 핵심입니다. 삼성전자는 2026~2030년 단계적 로드맵을 통해 이 시장을 선점하려 하고 있고, 엔비디아·브로드컴 같은 주요 플레이어들도 2026~2027년을 CPO 상용화의 분수령으로 보고 있습니다. 다만 광원·기판 같은 기반 공급망이 아직 충분히 여물지 않은 상태라, 이 병목이 얼마나 빨리 풀리느냐가 CPO 시대가 앞당겨질지 늦춰질지를 가르는 핵심 변수가 될 전망입니다.