AI 데이터센터 급증… 브로드컴·크레도 등 인프라 업체 유망

생성형 인공지능(AI)은 단일 컴퓨터로 처리하기 어려울 만큼 막대한 연산량을 요구하기 때문에 데이터센터에 수만 개의 그래픽처리장치(GPU)를 연결해 병렬로 연산을 수행하는 방식으로 처리된다.

GPU를 수만 개로 묶어 운용하는 환경에서는 개별 GPU의 연산 성능이 아무리 뛰어나도 한계가 있다. GPU 간 데이터를 주고받는 연결망(인터커넥트)이 느리면 전체 시스템 성능은 결국 그 통신 속도에 맞춰 제한되기 때문이다. 그래서 최근 데이터센터 시장의 관심은 연결을 어떻게 더 빠르게 하는지에 있다.

문제는 AI가 확산될수록 이 연결 구간에 걸리는 부담이 훨씬 빠르게 커진다는 점이다. AI 도입 이후 데이터센터 네트워크 처리량은 과거에는 4년마다 2배씩 증가했지만, 최근에는 2년마다 2배로 늘어나는 추세다. 엔비디아는 데이터센터 성능을 좌우하는 핵심 요소로 네트워크 속도, 지연 시간, 대역폭을 강조하기도 했다.

통신량이 급증하면 기존 전기 신호 기반 연결은 전력 소모와 전송 거리 측면에서 한계에 직면할 것이다. 이를 극복하기 위한 대안으로 빛으로 데이터를 전달하는 ‘광(光) 인터커넥트’가 주목받고 있다.

광 인터커넥트는 ‘네트워크 반도체’와 ‘광 케이블’ 등을 포함한 데이터센터 핵심 인프라 시장을 의미한다. 기존 전기 기반 연결이 가진 전력 소모와 전송 거리, 속도 한계를 보완하며 AI 확산으로 급증하는 네트워크 처리량을 감당하기 위한 차세대 연결 기술로 부상하고 있다.

빛 기반 전송은 전력 효율과 속도 측면에서 전기 기반 전송 대비 유리하다. 이에 따라 전기 연결 시대의 주류였던 구리 케이블(DAC) 중심 구조에서 광 케이블(AOC) 비중이 빠르게 확대되는 흐름이다.

이에 따라 광 인터커넥트 시장도 네트워크 반도체와 광 케이블로 구분되는데, 우선 네트워크 칩은 두뇌 역할을 하며 데이터를 어디로 얼마나 빠르게 보낼지를 결정한다. 광 케이블은 그 결정에 따라 데이터를 실제로 운반하는 경로 역할을 한다. 쉽게 말해 광 케이블은 데이터가 지나가는 고속도로, 네트워크 칩은 교차로의 신호등(두뇌)으로 볼 수 있다.

미국의 네트워크 칩 관련 상장 기업으로 브로드컴(AVGO US), 마벨 테크놀로지(MRVL US), 래티스(LSCC US), 코보(QRVO US)가 있고, 광 케이블 관련 기업으로 크레도 테크놀로지(CRDO US), 코히어런트(COHR US), 루멘텀 홀딩스(LITE US), 암페놀(APH US)이 대표적으로 있다.

이들 기업은 AI 확산으로 데이터센터 내부 전송량이 증가하고 광 인터커넥트 시장이 확대될수록 구조적 수혜가 기대된다. 다만 기술 변화 속도가 빠르고 고객(데이터센터 기업) 요구도 지속적으로 바뀌는 초기 시장인 만큼, 아직 특정 기업이 확실한 승자로 굳어졌다고 보기는 어렵다.

두뇌 역할을 하는 네트워크 반도체 기업은 브로드컴(AVGO US), 마벨 테크놀로지(MRVL US), 래티스(LSCC US), 코보(QRVO US)로 묶인다. 브로드컴은 AI 데이터센터에서 데이터 흐름을 제어하는 스위치와 고속 통신 칩을 공급하는 핵심 업체다. 서버와 GPU 사이에서 데이터가 어디로 가야 할지를 판단하고 여러 경로로 분산시켜 병목을 줄여주는 역할을 한다.

마벨 역시 데이터센터용 고속 통신 칩을 공급하며, 네트워크 속도가 높아질수록 더 고성능 칩이 필요해지고 장비 한 대에 들어가는 칩 수량도 함께 늘어나는 구조다. 래티스는 네트워크 장비 내부에서 인터페이스 연결, 보안 같은 보조 연산 역할을 담당한다. AI 데이터센터가 커질수록 장비 안에서 연결을 정리하고 관리해주는 역할의 중요도도 함께 커지는 흐름이다.

코보는 고속 데이터 전송에 쓰이는 아날로그 반도체를 제공하는 업체다. 네트워크 속도가 빨라질수록 안정적 신호와 전력을 줄여주는 부품 수요가 늘어나고 있다. 이 밖에 엔비디아(NVDA US) 또한 인터커넥트 시장에 진입해 있다.

엔비디아는 GPU만 파는 게 아니라 GPU들이 제대로 같이 일하도록 네트워크 칩과 스위치까지 직접 개발해 계산과 통신을 한 번에 최적화하려는 전략이다. 고객 입장에서는 GPU와 네트워크를 따로 맞추는 것보다, 한 회사가 설계한 조합으로 묶어 쓰면 구축이 원활하다는 장점이 있다.

데이터 고속도로 역할을 하는 광 케이블과 관련 제품을 제공하는 기업으로 크레도 테크놀로지(CRDO US), 코히어런트(COHR US), 루멘텀 홀딩스(LITE US), 암페놀(APH US)이 있다. 크레도 테크놀로지는 데이터가 더 멀리 더 빠르게 가도록 신호를 다듬어주는 고속 광 연결을 공급하는 데 강점이 있다.

코히어런트와 루멘텀 또한 비슷하게 데이터를 빛으로 보내는 광 모듈과 관련 부품을 공급한다. 여기서 광 모듈은 서버에서 전기 신호를 빛 신호로 바꿔 보내고 반대쪽에서 다시 전기 신호로 되돌려주는 장치라 보면 된다.

AI 데이터센터는 이제 GPU를 얼마나 많이 구축했느냐보다, GPU를 얼마나 효율적으로 연결했느냐가 성능과 비용을 좌우하는 국면으로 전환되고 있다. 데이터 이동량이 증가하면서 전기 기반 연결은 한계에 접어들었다.

이로 인해 광 인터커넥트 시장의 데이터센터 연결 기술 전반에 대한 투자가 이뤄지는 흐름이다. AI 산업과 고객 요구가 빠르게 변하는 전환기인 만큼 단기 승자보다는 경쟁력이 검증된 기업들이 중장기적으로 시장을 주도할 가능성이 높다.