AI 인프라의 새로운 병목 '광학' : 앞으로의 2~3년 가파른 채택곡선 (트랜시버, OCS, CPO)

​ 광트랜시버의 성장 : CY25 $18B → CY28 $50B 모건스탠리 애널리스트는 AI 광트랜시버 TAM가 2025년 $18B → 2028년 $50B로 2.8배 가까이 성장할 것으로 예상했습니다. 전 세계적으로 AI 트랜시버 수는 2025년 4,100만 개 → 2028년 9,500만 개로 2.3배 성장할 것이고, 800G, 1.6T 트랜시버의 물량은 2025년 2,000만 개(49%) → 2028년 8,000만 개(84%)까지 빠르게 늘어날 것으로 예상합니다. 1.6T로의 전환이 빠르면 빠를수록 ASP가 2배씩 상승할 것이므로 사실 TAM은 $50B 이상으로 더 커질 가능성이 높습니다. *물론 CPO가 생각보다 훨씬 빠르게 도입될 경우엔 달라집니다.* 현재 광트랜시버 업계는: ⓐAI 인프라가 빠르게 늘면서 인터커넥트 부분이 늘어나며 생기는 Q성장, ⓑ구리를 광으로 대체하는 과정에서 생기는 Q성장, ⓒ800G, 1.6T 등 고사양 광학 제품으로의 업그레이드 사이클이 가속되며 생기는 P성장이 함께 나오고 있습니다.

​ 광트랜시버의 성장 : CY25 $18B → CY28 $50B 모건스탠리 애널리스트는 AI 광트랜시버 TAM가 2025년 $18B → 2028년 $50B로 2.8배 가까이 성장할 것으로 예상했습니다. 전 세계적으로 AI 트랜시버 수는 2025년 4,100만 개 → 2028년 9,500만 개로 2.3배 성장할 것이고, 800G, 1.6T 트랜시버의 물량은 2025년 2,000만 개(49%) → 2028년 8,000만 개(84%)까지 빠르게 늘어날 것으로 예상합니다. 1.6T로의 전환이 빠르면 빠를수록 ASP가 2배씩 상승할 것이므로 사실 TAM은 $50B 이상으로 더 커질 가능성이 높습니다. *물론 CPO가 생각보다 훨씬 빠르게 도입될 경우엔 달라집니다.* 현재 광트랜시버 업계는: ⓐAI 인프라가 빠르게 늘면서 인터커넥트 부분이 늘어나며 생기는 Q성장, ⓑ구리를 광으로 대체하는 과정에서 생기는 Q성장, ⓒ800G, 1.6T 등 고사양 광학 제품으로의 업그레이드 사이클이 가속되며 생기는 P성장이 함께 나오고 있습니다.

800G 트랜시버 ASP는 $400, 1.6T는 $700~800이므로 고사양으로의 전환이 빨라지는 것도 꽤나 중요한 요소입니다. ​ 폼팩터 전환에 대한 우려 : 트랜시버가 사라지는 'CPO' 하지만 광학 시장 내에서 또 하나 중요한 것은, CPO입니다. 더 먼 미래를 반영하는 기술입니다. 반도체 패키지 안에 광학 소자를 직접 통합하여 전력 소모를 획기적으로 줄이는 CPO를 엔비디아가 우선적으로 개발하고 있습니다. 이렇게 되면 기존의 플러거블 광트랜시버 생태계를 대체하는 속도가 빨라지기에 CPO 트렌드에서도 살아남는 기업이냐 아니냐가 중요합니다. ​ CPO 도입에 가장 적극적인 엔비디아 현재 엔비디아가 가장 광학에 적극적입니다. 하드웨어~소프트웨어~네트워킹의 해자를 동시에 발휘하여 TCO 대비 퍼포먼스(token/watt, token/$)를 경쟁사 대비 크게 끌어올릴 수 있는 기회(경쟁사들은 다른 기업들끼리 호환을 가정하고 설계, 엔비디아는 아예 하나로 설계)이기도 하고, 이를 통해 경쟁역량을 유지하면서 매출과 이익도 높일 수 있기 때문입니다.

800G 트랜시버 ASP는 $400, 1.6T는 $700~800이므로 고사양으로의 전환이 빨라지는 것도 꽤나 중요한 요소입니다. ​ 폼팩터 전환에 대한 우려 : 트랜시버가 사라지는 'CPO' 하지만 광학 시장 내에서 또 하나 중요한 것은, CPO입니다. 더 먼 미래를 반영하는 기술입니다. 반도체 패키지 안에 광학 소자를 직접 통합하여 전력 소모를 획기적으로 줄이는 CPO를 엔비디아가 우선적으로 개발하고 있습니다. 이렇게 되면 기존의 플러거블 광트랜시버 생태계를 대체하는 속도가 빨라지기에 CPO 트렌드에서도 살아남는 기업이냐 아니냐가 중요합니다. ​ CPO 도입에 가장 적극적인 엔비디아 현재 엔비디아가 가장 광학에 적극적입니다. 하드웨어~소프트웨어~네트워킹의 해자를 동시에 발휘하여 TCO 대비 퍼포먼스(token/watt, token/$)를 경쟁사 대비 크게 끌어올릴 수 있는 기회(경쟁사들은 다른 기업들끼리 호환을 가정하고 설계, 엔비디아는 아예 하나로 설계)이기도 하고, 이를 통해 경쟁역량을 유지하면서 매출과 이익도 높일 수 있기 때문입니다.

Scale-up Network였던 NVLink를 내재화한 GB200 NVL72 랙처럼, Scale-out에서도 Spectrum-X를 CPO로 내재화할 경우 브로드컴과 다른 구리 기반 기업들의 파이를 가져오는 것이 됩니다. ​ 루멘텀이 고밸류를 받는 이유 그래서 이런 트렌드에서 광원 그자체를 만드는 기술력(선폭, RIN / 데이터센터의 고온을 견디면서, 강한 출력을 유지하고, 노이즈가 잘 통제된 빛을 내면서, 상용화된 크기와 가격으로 대량생산할 수 있는가)이 뛰어나고, EML 레이저, 고출력 CW 레이저, 각종 OCS 제품 등 모든 기술적 변화에도 하이엔드 제품들을 판매할 수 있는 루멘텀의 밸류가 피어그룹 대비 높은 이유이기도 합니다. ​ 플러거블 트랜시버 → NPO/CPO 트렌드 속에서 CPO 도입이 빨라질 때 카니발리제이션이 적고 밸류가 더해지는 양이 많은 기업이기 때문이고, 광원이 중요해질수록 루멘텀은 꽤 높은 확률로 엔비디아 및 XPU 프로젝트들에 먼저 채택되겠지만 다른 기업들은 새로운 기술 트렌드에서 채택될 수 있는가 없는가를 테스트하며 가야 하기 때문입니다.

​ 플러그를 없애는 CPO, 그럼에도 어떻게 볼 것이냐 그럼에도 불구하고 지금은 플러거블 → CPO 전환의 우려보다 2027년 및 2028년 수준까지 수요가 꽉찬 성장성에 좀 더 집중하고 있습니다. 2026년에 CPO 도입이 시작되고, 2027년부터 10%정도를 대체할 것으로 예상되나 이익이 크게 성장하는 국면에서 성장성이 워낙 좋으니 성장성 대비 밸류로 봤을 때 아직 위가 열린 기업들을 찾아내는 게 중요한 때입니다. ​ 글로벌 AI 트랜시버 점유율 위 차트는 광트랜시버 시장 점유율입니다. ​ 루멘텀(최근 코멘트들은 주간전략보고들에 있습니다: 2월 16일 → 2월 23일 → 3월 2일 → 3월 9일)은 CloudLight 인수 후 트랜시버를 직접 생산하는 물량을 늘리고 있기는 하나 기본적으로는 트랜시버에 들어가는 고부가가치의 EML 레이저를 만드는 기업입니다. 100G, 400G 트랜시버 등 이전에는 DML(직접변조 방식) 레이저를 탑재하여 조립했었는데 → 800G 이상부터는 EML(외부변조기)를 사용해야 장거리 고속 전송을 할 수 있고 신호 품질도 우수하기 때문에 비용과 전력소모는 높아도 EML 레이저가 필수적입니다.

루멘텀은 이 EML 레이저에서 세계 최대 생산용량을 갖고 있으며 시장 점유율은 50~60%입니다. ​ *레이저 종류에 따라서는 VCSEL, DFB가 있고 / 변조 방식에 따라서는 DML과 EML이 있습니다. *VCSEL은 주로 단거리에 많이 쓰입니다. EML, CW는 중장거리에 쓰입니다. *DML은 전류를 광원이 전류를 직접 조절해서 쓰는 것입니다. 구조가 단순하고 전력소모가 적고 저렴한데 너무 고속으로 깜빡일 경우 빛의 파장이 미세하게 흔들리다보니 데이터가 깨집니다. EML은 DFB 레이저 칩과 전계흡수변조기(EAM)를 합쳐서 광원은 가만히 있고 일종의 고속 셔터를 달아서 간접적으로 빛을 차단했다 통과시켰다 하는 것입니다. ​ 루멘텀 경영진은 기존의 EML에 비해서도 CPO용 고출력 레이저는 루멘텀의 입지가 더욱 확고해질 것으로 예상한다고 말하고 있습니다. 400mW 수준의 출력은 경쟁사 중 극소수만이 달성할 수 있는 수준이라는 것입니다. 루멘텀은 해저 케이블에서 입증한 신뢰도(문제가 있을 때마다 건져올릴 수 없으니 매우 높은 신뢰도 필요)를 바탕으로 고객 신뢰도가 높은 제품으로 자리잡아있습니다.

​ 다만, 루멘텀은 CY27 EPS $23~25를 가정하더라도 밸류가 CY27 PER 25배 정도라는 것인데 OCS, CPO 침투가 모두 가속화된다고 보면 CY27에도 매출성장이 YoY 50~70%일 것으로 예상하는 만큼 고성장, 고밸류 단계를 유지할 것이란 생각입니다. 현재 업계의 병목은 트랜시버가 아닌 InP 레이저 칩 병목입니다. ​ 코히런트도 CW 레이저를 탑재한 CPO 솔루션에 대해서 매우 큰 수준의 고객 주문을 확보했다고 말했습니다. 초기 매출은 2026년 말에 나오기 시작하지만, 2027년 이후로는 더욱 큰 수주를 받을 거란 전망입니다. ​ 엔비디아가 요구하는 CPO 수요를 충족하기 위해서는 루멘텀과 코히런트의 물량이 모두 필요할 것으로 예상하고 있습니다. 코히런트는 여러 고객사들을 대상으로 이미 CPO 및 NPO 200G(1.6Tbps) VCSEL 주문을 받고 있고, CPO 시장규모의 확대로 생기는 기회가 기존 트랜시버 사업의 축소 정도를 압도하고 수십 배 더 클 것이라고 전망하고 있습니다.

​ 최근까지 코히런트는 루멘텀 대비 아쉬운 마진율 트렌드를 보였습니다. 하지만 현재 진행 중인 6인치 InP 웨이퍼 라인 확장의 효과가 곧 가시화될 전망입니다. 웨이퍼 투입부터 트랜시버 최종 출하까지 약 6개월의 리드타임이 소요되는 점을 감안할 때, 2026년 하반기부터는 레이저 양산 물량이 대폭 늘어나며 전사적인 마진 구조 역시 본격적으로 개선될 것으로 예상합니다. ​ 옵토일렉트로닉스(마찬가지로, 코멘트는 주간전략보고에 있습니다: 3월 2일 → 3월 9일)는 아래의 Others에 속해있습니다. 자체적으로 레이저 ~ 트랜시버를 수직계열화하여 생산하고 있는 기업입니다. 100G 트랜시버까지는 자체 설계 및 생산한 25G DFB 칩과 DML 레이저로 4개 묶어 100G를 트랜시버를 구현했었습니다. 400G 트랜시버로 넘어가면서는 100G PAM4 DML 레이저를 사용했습니다. 800G 및 1.6T 트랜시버/CPO에서는 자체 SiPh로 만든 400mW 레이저를 자체 개발 후 채택하고 있습니다.

Scale-up은 로컬 컴퓨팅 클러스터 내의 GPU 연결 Scale-out은 랙 간 클러스터 연결 Scale-across(DCI)는 서로 떨어진 데이터센터 간의 연결입니다. ​ Scale-out : 더 큰 클러스터를 구축하려 한다 단일 클러스터 내 10만 개의 칩, 100만 개의 칩을 하나로 묶어갈수록 Scale-out 네트워킹용 광트랜시버 수요가 크게 증가하고 있습니다. ​ 예를 들어, 현재 프론티어 모델들을 사전훈련시키는 단일 데이터센터 규모가 1GW정도입니다. 1GW 클러스터에는 GB200/300 기준 45~50만 개의 칩이 들어갑니다. NVL72 랙으로 하자면 6,250개~6,940개의 랙입니다. 이들을 모두 연결해야 한다는 의미입니다. ​ *이게 10만 개의 Hopper 칩을 연결했던 Colossus 1의 내부입니다. 지금은 1GW 단위이므로 40~50만을 연결하고 있고, 앞으로는 2~3GW 규모로 100만 개의 칩을 연결할 것으로 예상됩니다.

​ Scale-up : 단일 서버, 랙 내의 상호연결 Scale-up은 랙 내의 GPU를 상호연결하는 네트워킹을 말합니다. 데이터센터 내 전체 트래픽의 90%는 랙 내부에서 GPU끼리 통신하는 것입니다. 가속기가 서로 가진 자원을 나눠서 하나의 연산을 수행할 수 있도록 하기 위해 더 많은 GPU를 하나의 랙 내에 담으려 하고 있습니다. NVL72는 마치 72개의 GPU가 하나의 GPU처럼 가동할 수 있게 긴밀하게 연결되어 있는 랙입니다. ​ 몇 가지 특징을 갖고 있는데, ⓐ초단거리를 연결합니다. 1~2m 미만입니다. 칩 간 연결, 보드 간 연결, 백플레인 연결에 쓰입니다. ⓑ초저지연을 필요로 합니다. ⓒ초고대역폭을 필요로 합니다. ⓓ주요 기술은 세 가지입니다. (ㄱ) NVLink와 NVLink Fusion (ㄴ) ESUN (ㄷ) UALink입니다. ​ Scale-across : 데이터센터 간 연결

Scale-across 및 DCI는 지리적으로 분산된 데이터센터들을 상호연결하여 단일 논리 시스템처럼 가동되게 하는 것입니다. 이를 통해 여러 사이트에서 분산하여 AI 모델을 훈련시키거나, 추론할 수 있도록 만듭니다. 하이퍼스케일러들은 기존 WAN의 제약을 우회하기 위해 직접 800G 및 1.6T 스펙으로 Scale-across 네트워크를 깔고, 검증하고 있습니다. ​ 최신 AI 모델들은 파라미터 규모가 워낙 커지다보니 단일 데이터센터 내에서 처리하기에는 비효율이 생기는 지점들이 생기곤 합니다. 이에 여러 데이터센터에서 모델을 실행하거나, 아니면 합성 데이터만 만드는 데이터센터와 가중치만 입력하는 데이터센터 등 데이터센터끼리 역할을 나눠 훈련 및 추론을 실행할 수도 있습니다. 이를 위해서는 데이터센터간 고속 광 연결이 필요하기에 점점 더 고스펙의 광트랜시버를 필요로 합니다. ​ *어떤 느낌으로 도입이 이뤄지는지를 보여드리려고 가져온 차트인데, 최근 클라우드 트랜시버 800G → 1.6T 도입 사이클이 생각보다 더 빠르게 진행 중인 걸 반영하진 않은 차트입니다.

​ OCS와 NPO가 대표적인 사례입니다. ​ 구글이 시작한 기술, OCS (TPU v4부터 도입) OCS(Optical Circuit Switching, 광회로스위칭)는 광 신호를 전기 신호로 변환하지 않고 거울로 조향하여 직접 전송하는 새로운 네트워킹 기술입니다. 원래는 광통신은 광-전기-광으로 변환해야 했는데 이 과정을 한 단계 없앤 것입니다. 덕분에 초저지연, 저전력, 높은 신뢰성을 담보할 수 있습니다. ​ 여러 기술 로드맵이 있습니다. 구글이 루멘텀과 함께 개발한 MEMS 방식의 스위치가 있습니다. 정밀성, 신뢰성, 비용 효율성을 모두 갖춘 스위치이기에 구글 TPU에 채택되어 있습니다. 그리고 코히런트가 개발하는 LCOS 기반이 있습니다. 통신분야에 오랫동안 사용되어 온 기술이고 움직이는 부품이 없어 신뢰성이 높지만, 생산비용으로 보자면 MEMS보다 2~4배 비쌉니다.

​ OCS가 여러 곳에 채택되는 중 광학이 구리를 대체하는 것 중에는 OCS로 인한 것도 있습니다. OCS는 일부 사용 사례에서 기존 구리 기반 스위치들을 대체할 수 있는 잠재력이 있습니다. 신규 데이터센터 구축 시 Spine 스위치를 대체하고, TPU 인터커넥트를 대체하고, 랙 내부에서의 Scale-up 애플리케이션으로도 쓰일 수 있다는 것이 루멘텀의 입장입니다. ​ OCS에는 광트랜시버들이 필요합니다. OCS의 거울은 한 번 깔면 트랜시버만 바꿔가면서 계속 사용할 수 있습니다. 800G 트랜시버들을 꽂으면 800G로 이동하는 스위치가 되고, 1.6T를 꽂으면 1.6T가 됩니다. 하이퍼스케일러 입장에서도 좋은데 광트랜시버 기업들 입장에서도 좋습니다. OCS를 구축하면 트랜시버가 대체되는 것이 아니라 연결지점이 추가되는 효과입니다. 또한 OCS는 트랜시버 성능에 더 예민하기에 글로벌 기업들 중 Top Tier 광트랜시버 생산 기업들에게 유리한 효과이기도 합니다.

​ NPO까지는 트랜시버가 쓰인다 NPO는 CPO로 넘어가기 이전의 브릿지 기술로 쓰일 수'도' 있는 기술입니다. 고온의 환경에서 안정적인 광원을 유지하는 게 어렵기 때문에 광원만 밖으로 빼는 것입니다. 전기 경로는 단축되고 전력 소모는 줄이고 집적도는 높이지만, 플러그는 남습니다. CPO와 성능은 유사하지만 제조 복잡성은 크게 줄어드는 것입니다. 광트랜시버 기업들 입장에서는 CPO로 바로 넘어가기보다 NPO로 한 번 거쳐가는 상황이 좀 더 유리할 수 있습니다. 엔비디아도 우선 CPO를 바로 도입하는 것을 목표로 하고 있지만 생산이 쉽지 않을 경우 NPO를 거쳐서 CPO로 가게 로드맵을 짜둔 상태입니다.

​ 최근까지 코히런트는 루멘텀 대비 아쉬운 마진율 트렌드를 보였습니다. 하지만 현재 진행 중인 6인치 InP 웨이퍼 라인 확장의 효과가 곧 가시화될 전망입니다. 웨이퍼 투입부터 트랜시버 최종 출하까지 약 6개월의 리드타임이 소요되는 점을 감안할 때, 2026년 하반기부터는 레이저 양산 물량이 대폭 늘어나며 전사적인 마진 구조 역시 본격적으로 개선될 것으로 예상합니다. ​ 옵토일렉트로닉스(마찬가지로, 코멘트는 주간전략보고에 있습니다: 3월 2일 → 3월 9일)는 아래의 Others에 속해있습니다. 자체적으로 레이저 ~ 트랜시버를 수직계열화하여 생산하고 있는 기업입니다. 100G 트랜시버까지는 자체 설계 및 생산한 25G DFB 칩과 DML 레이저로 4개 묶어 100G를 트랜시버를 구현했었습니다. 400G 트랜시버로 넘어가면서는 100G PAM4 DML 레이저를 사용했습니다. 800G 및 1.6T 트랜시버/CPO에서는 자체 SiPh로 만든 400mW 레이저를 자체 개발 후 채택하고 있습니다.

​ 최근까지 코히런트는 루멘텀 대비 아쉬운 마진율 트렌드를 보였습니다. 하지만 현재 진행 중인 6인치 InP 웨이퍼 라인 확장의 효과가 곧 가시화될 전망입니다. 웨이퍼 투입부터 트랜시버 최종 출하까지 약 6개월의 리드타임이 소요되는 점을 감안할 때, 2026년 하반기부터는 레이저 양산 물량이 대폭 늘어나며 전사적인 마진 구조 역시 본격적으로 개선될 것으로 예상합니다. ​ 옵토일렉트로닉스(마찬가지로, 코멘트는 주간전략보고에 있습니다: 3월 2일 → 3월 9일)는 아래의 Others에 속해있습니다. 자체적으로 레이저 ~ 트랜시버를 수직계열화하여 생산하고 있는 기업입니다. 100G 트랜시버까지는 자체 설계 및 생산한 25G DFB 칩과 DML 레이저로 4개 묶어 100G를 트랜시버를 구현했었습니다. 400G 트랜시버로 넘어가면서는 100G PAM4 DML 레이저를 사용했습니다. 800G 및 1.6T 트랜시버/CPO에서는 자체 SiPh로 만든 400mW 레이저를 자체 개발 후 채택하고 있습니다.

​ Scale-out에는 ⓐToR 랙 연결 ⓑSwitch 랙 간 상호연결, ⓒGPU 랙 간 연결 등 다양한 수준이 있습니다. 랙 내부의 1~3m 단위도 있지만, 랙과 랙 간에는 20~30m, 최대는 km 단위의 케이블도 있습니다. 다양한 도달 거리 범주에서 고성능 트랜시버에 대한 수요가 급증하며 물량도 늘어나고 있습니다. ​ 데이터센터의 규모가 매우 큰데 이것들을 '모두' 연결해야 하므로 생각보다 케이블이 어마어마하게 들어갑니다. 그나마, 6~7천 개의 랙을 하나씩 모두 연결하면 너무 기하급수적인 케이블이 필요할 것이므로 계층도가 나뉩니다. 랙 내에 있는 Top-of-Rack(ToR) 스위치가 Leaf 스위치이고, 이러한 Leaf들을 연결하는 것이 Spine 스위치입니다. 모든 Leaf 스위치는 모든 Spine 스위치에 직접 연결되어 있습니다. ​ *참고로 이 중 Spine을 구리 기반에서 광학인 OCS로 대체하고 있기도 합니다. ​ 또한 400G 트랜시버를 쓰다가 800G를 쓰면 구리로는 도달 가능 거리가 반으로 줄어들고, 1.6T 트랜시버를 쓰면 다시 반으로, 3.2T 트랜시버를 쓰면 다시 반으로 계속해서 줄어들기에 현실적으로 800G 및 1.6T 광트랜시버가 구리를 대체하는 속도가 가속화되고 있습니다.