CPO (Co-Packaged Optics) 구조 전환
왜 '패키지 안으로 광이 들어오는가' — NVIDIA·TSM 2027 CPO 로드맵과 트랜시버 산업 재편
CPO (Co-Packaged Optics) 구조 전환
왜 지금 이 주제를 알아야 하는가
2025년 3월 18일, NVIDIA는 연례 GTC(GPU Technology Conference) 기조연설에서 예고 없이 두 제품을 공개했다. 하나는 Quantum-X Photonics, 다른 하나는 Spectrum-X Photonics. 둘 모두 "세계 최초 1.6Tbps CPO 탑재 스위치"라는 수식어가 붙었다. 발표 당일 COHR(Coherent)·LITE(Lumentum) 주가는 각각 두 자릿수 상승했고, 동시에 전통 광모듈 순수업체 주가는 흔들렸다. 왜일까. 한 줄로 답하면, NVIDIA는 "지난 10년간 광통신 산업의 기본 형태였던 Pluggable(탈부착식) 트랜시버를 데이터센터 네트워크에서 걷어내겠다"고 선언한 것이기 때문이다.
몇 달 앞선 2024년 9월 TSMC는 타이베이 SEMICON 행사에서 COUPE(Compact Universal Photonic Engine, 소형 범용 광엔진)라는 자체 광엔진 플랫폼을 공개했다. 2024년 연구 단계 공개에 이어, 2026년 CoWoS(Chip-on-Wafer-on-Substrate, 웨이퍼 위에 칩을 쌓고 기판에 얹는 고급 패키지 기술) 통합 양산, 2027년 볼륨 공급이 로드맵이다. 같은 시기 Broadcom(AVGO)은 2세대 Bailly 스위치에 이어 2025년 10월 3세대 Tomahawk 6-Davisson(102.4Tbps CPO 스위치) 출하를 시작했다.
투자자에게 남는 질문은 두 갈래다.
- "1.6T Pluggable 트랜시버 산업이 곧 사라지는가" — 일부 애널리스트는 그렇다고 본다.
- "Pluggable은 여전히 수년간 공존한다" — LightCounting·Yole 등 업계 조사기관은 이쪽에 가깝다.
두 시각의 중간 어디에 진실이 있는지 파악하려면, CPO가 무슨 구조로 생겼고, 왜 지금 나와야 했으며, 밸류체인 어디가 수혜이고 어디가 위협인지 기술 원리부터 따라가야 한다. 이 문서는 그 질문에 답한다.
0절. Quick Glossary — 이 장에서 쓰는 용어 사전
아래 용어는 본문에서 다시 전개되지만, 한 번에 훑어두면 흐름이 수월하다.
1절. 왜 CPO인가 — Pluggable의 세 가지 한계
CPO를 이해하려면 먼저 "왜 지금까지의 방식이 더 이상 안 되는가"를 알아야 한다. 지금까지의 방식이란 Pluggable 트랜시버다.
1-1. Pluggable은 어떤 물건인가
Pluggable Transceiver(탈부착식 광 송수신기)는 USB 메모리처럼 생긴 작은 모듈이다. 데이터센터 스위치 장비를 열면 앞판에 네모난 슬롯이 수십 개 줄지어 있고, 엄지손가락만 한 금속 모듈들을 그 슬롯에 꽂는다. 각 모듈 안에는 전기 신호를 빛으로 바꾸는 레이저, 빛을 전기로 되돌리는 광검출기, 신호 파형을 정돈하는 DSP(Digital Signal Processor, 디지털 신호 처리기) 칩이 들어 있다. 모듈 뒤쪽은 스위치 칩(ASIC)과 구리 기판(PCB)으로 연결되고, 앞쪽은 광섬유 커넥터로 이어진다.
일상 비유로 설명하면 이렇다. Pluggable은 TV와 리모컨이 분리된 구조다. 리모컨(트랜시버)은 배터리(레이저)·버튼(변조기)·신호 송출기(DSP)를 내장한 독립 기기이고, TV(스위치)와는 적외선(전기 PCB 배선)으로 통신한다. 고장 나면 리모컨만 교체하면 되고, 표준만 맞으면 다른 브랜드 리모컨도 쓸 수 있다 — 이 유연성이 Pluggable의 장점이었다.
1-2. 한계 1 — 전력: 스위치 한 대가 2kW 발열 폭탄
차세대 1.6T Pluggable 트랜시버(1.6Tbps = 초당 1.6테라비트 전송) 하나는 약 15W를 소비한다. 15W는 현대 스마트폰 급속충전기 수준의 열이다. 한 대의 스위치에 이런 모듈을 128개 꽂으면, 트랜시버만으로 128 × 15W = 1,920W ≈ 2kW가 된다. 전기포트 두 대를 쉬지 않고 돌리는 열이 얇은 랙 유닛 한 대 안에 갇히는 셈이다. 그런데 2kW는 ASIC 스위치 칩 본체(약 1~1.5kW)를 제외한 숫자이므로, 실제 박스 전체로는 3~3.5kW에 달한다.
왜 이렇게 전력을 먹는가. 이유는 SerDes(Serializer/Deserializer, 직렬·병렬 변환기)와 DSP 때문이다. 스위치 칩 내부에서 데이터는 수천 개 병렬선으로 흘러 다닌다. 이 데이터를 광섬유 한 가닥에 태우려면 직렬(한 줄) 신호로 바꿔야 하는데, 이 변환기가 SerDes다. 그리고 구리선을 10cm 이상 달리며 왜곡된 전기 파형을 광 변조기에 넣기 전에 복원해야 하는데, 이 일을 하는 것이 DSP다. 세대가 올라갈수록(100G → 200G → 400G per lane) 파형 왜곡이 기하급수로 커져 DSP 연산량이 폭증한다. 전력 소비는 DSP가 절반 가까이 먹는다.
1-3. 한계 2 — 거리: 구리선 10cm의 벽
스위치 박스 내부 구조를 보면, ASIC 스위치 칩은 박스 중앙에 있고, Pluggable 슬롯은 앞판(front panel) 양끝에 줄지어 있다. 칩에서 나온 전기 신호는 PCB(Printed Circuit Board, 인쇄회로기판) 위 구리 선로를 타고 최대 약 10cm를 달려 Pluggable 모듈까지 간다. 이 거리를 업계 용어로 Electrical I/O reach(전기 입출력 도달거리)라고 부른다.
문제는 주파수가 높아질수록 구리선이 신호를 삼킨다는 점이다. 신호 레이트 200G PAM4(레인당 200Gbps)에서는 구리 PCB 10cm에서 신호의 약 60~70%가 감쇠한다. 이 손실을 메우려면 DSP가 무거워지고 전력이 또 늘어난다. 3.2T(레인당 400G) 세대에서는 구리 PCB 거리가 2~3cm 이하로 짧아져야 신호를 살릴 수 있다 — 2~3cm면 사실상 칩 바로 옆이다. 그 "칩 바로 옆"에 광엔진을 두는 것이 바로 CPO다.
비유하면, Pluggable은 TV 본체와 리모컨 사이에 적외선으로 통신하는 구조였다. 2m 거리까지는 괜찮지만, 방이 커지고 리모컨이 많아지면 신호가 약해진다. CPO는 리모컨을 TV 안에 빌트인시켜 신호 경로를 수 mm로 줄인다.
1-4. 한계 3 — 원가: DSP가 원가의 40-50%
1.6T Pluggable의 BoM(Bill of Materials, 원자재 내역)을 뜯어보면 원가의 절반 가까이가 DSP·SerDes·컨트롤러 등 전자칩 부품이다. 광학 부품(레이저·변조기·광섬유)은 30% 안팎이고, 패키징·조립·검사가 20%다.
세대가 올라갈수록 이 비율이 더 전자칩 쪽으로 쏠린다. 3.2T 세대에서는 DSP 공정이 5nm → 3nm로 내려가야 하는데, 3nm DSP 웨이퍼 가격은 5nm 대비 약 70~80% 비싸다(TSMC 공시). 결국 Pluggable 원가 곡선은 더 이상 내려가지 않고 오히려 완만히 올라가는 구간에 들어선다.
CPO에서는 ASIC ~ 광엔진 거리가 1cm 이내로 짧아지므로 DSP 자체가 필요 없거나 훨씬 가벼워진다. Marvell·Broadcom이 자사 CPO 자료에서 공통적으로 강조하는 표현이 "DSP-less architecture"(DSP 없는 구조)인 이유다.
투자자 관점에서 보면
세 가지 한계 — 전력·거리·원가 — 는 모두 "구리 PCB 선로 10cm"에서 파생된 문제다. AI 데이터센터가 3.2T·6.4T로 대역폭을 늘리는 방향을 포기할 수 없다면, 이 10cm를 1cm 이하로 줄이는 물리적 재설계가 불가피하다. 이 재설계의 이름이 CPO다. Pluggable 시장을 순수하게만 판매하는 업체(중국 Innolight, Eoptolink 등)는 2027~2028 구간부터 신세대 전환 리스크에 직면하고, 반대로 CPO 핵심 부품(ELS, PIC, FAU)을 수직통합한 COHR·LITE·GLW는 단가·볼륨 모두 수혜 구간에 들어간다. 지금 확인해야 할 선행 지표는 "NVIDIA Quantum-X Photonics 실제 출하량"과 "하이퍼스케일러 CPO 채택률" 둘이다.
2절. CPO 구조 — 광이 패키지 안으로 들어오면 생기는 일
이제 CPO의 "생김새"를 들여다보자. 핵심은 광엔진(Optical Engine)이 스위치 ASIC과 같은 패키지 기판(substrate) 위에 올라간다는 것이다.
2-1. 패키지 안에 들어가는 부품 목록
CPO 패키지 하나를 해체해 보면 다음 요소들이 있다.
- ASIC 스위치 칩 (중앙) — Broadcom Tomahawk, NVIDIA Spectrum 등. 데이터 경로 결정을 담당.
- 광엔진 = PIC + EIC 스택 — 패키지 가장자리 둘레에 여러 개 배치.
PIC(Photonic Integrated Circuit, 광 집적회로): 광도파로·변조기·광검출기가 집적된 실리콘 칩.EIC(Electronic Integrated Circuit, 전자 집적회로): PIC를 구동하는 전자 드라이버 칩.
- FAU (Fiber Attach Unit, 광섬유 부착 유닛) — 수십~수백 가닥의 광섬유를 µm 정밀도로 정렬해 PIC에 붙이는 부품. PIC 입출력에 광섬유를 연결하는 "현관"이라 보면 된다.
- ELS (External Laser Source, 외부 레이저 광원) — 패키지 밖 별도 모듈. 여러 개의 CW(Continuous Wave, 연속파) 레이저를 발생시켜 광섬유로 패키지 안 PIC에 주입.
- 패키지 기판(substrate) 및 인터포저 — TSMC CoWoS 혹은 유사 2.5D 기판. ASIC과 PIC가 미세 배선으로 연결되는 "공용 현관".
2-2. 신호 경로 — 전자에서 광까지 몇 단계인가
스위치에서 데이터가 광섬유를 타고 옆 랙으로 나가는 경로를 6단계로 나눠 보자.
- ASIC 스위치 칩 내부 — 병렬 데이터 처리.
- ASIC → PIC 배선 — 패키지 기판 위 수 mm 초단거리
SerDes링크. Pluggable의 10cm 대비 10배 이상 짧다. - EIC가 PIC의 변조기 구동 — 전자 신호가
MRM(Micro Ring Modulator) 혹은 MZM(Mach-Zehnder Modulator)에 들어감. - 변조기에서 광 변조 — ELS로부터 들어온 연속파 레이저에 데이터를 실어 변조. 빛이 켜졌다 꺼졌다 하며 1과 0을 만든다.
- PIC → FAU → 광섬유 — 변조된 광이 FAU를 통해 광섬유로 나간다.
- 광섬유 → 옆 랙·옆 스위치 — 최대 수백 m 수준 이동.
일상 비유로는 이렇다. Pluggable은 "손편지를 봉투에 넣고 우체통까지 걸어가 던지는" 구조다. 손편지(데이터)가 봉투(트랜시버)까지 걸어가는 그 10cm 길이가 곧 구리 PCB다. 반면 CPO는 "집 안에 우체국이 들어와 있는" 구조다. ASIC에서 광엔진까지 수 mm만 걷고 바로 광섬유에 올라타, 종이 편지를 접어 봉투에 넣는 에너지가 대폭 절감된다.
2-3. 왜 레이저는 패키지 밖에 두는가 — ELS
CPO에서 흔히 생기는 오해는 "레이저까지 몽땅 패키지 안에 넣는다"는 것이다. 실제로는 정반대다. 레이저는 패키지 밖에 두고, 연속파 광만 광섬유로 끌어들인다. 이유는 셋이다.
- 온도 민감도 — 반도체 레이저(
InP기반 DFB 레이저)는 섭씨 5도 상승하면 수명이 반 토막 난다. ASIC 옆(최대 100°C)에 두면 빛 출력이 급감한다. - 수율 분리 — PIC + ASIC 결합 수율은 이미 어려운데, 레이저까지 같이 테스트하면 전체 수율이 곱하기로 떨어진다. 레이저를 빼면 문제 부품만 교체 가능.
- 광원 공용화 — 하나의 ELS에서 나온 레이저 빛을 스플리터로 나눠 여러 변조기에 공급할 수 있어, NVIDIA 표현으로 **"4배 적은 레이저로 같은 대역폭"**이 실현된다(Quantum-X Photonics 발표자료, 2025-03-18).
이 구조 덕분에 ELS 공급 업체는 CPO 시대에 전체 광 예산에서 차지하는 단가 비중이 커지고, 반대로 DSP 순수 공급사는 비중이 줄어든다. ELS 양대 공급사가 COHR·LITE이고, 여기에 Mitsubishi·Sumitomo·Broadcom이 가세하는 구도다.
투자자 관점에서 보면
CPO 구조의 "승자 결정 변수"는 셋이다. 첫째, 고급 패키징 캐파 — TSMC의 CoWoS와 SoIC가 직접 쓰인다. 파운드리에서 TSM의 photonics 통합 독점이 더 굳어진다. 둘째, ELS 공급 — COHR·LITE 양사가 과점. NVIDIA가 2025-03 발표에서 양사 모두를 공식 파트너로 호명한 사실 자체가 시그널이다. 셋째, FAU 및 고정밀 광섬유 어레이 — GLW(Corning)가 2026년 1월 Meta와 체결한 최대 60억 달러 계약이 이 영역의 수요 가속을 보여준다. 반면 전통 DSP 공급사(MRVL 등)와 Pluggable 전용 업체는 CPO 비중이 커질수록 단가·볼륨 압박을 받는다. 포트폴리오 관점에서는 "AI 광통신 = 오직 트랜시버" 관점에서 벗어나, 패키지/파운드리/레이저/광섬유 네 축으로 분산 배분하는 전략이 이 구조 전환기에 유효하다.
3절. CPO 경제학 — 전력·원가·밀도의 숫자 비교
기술 설명을 마쳤으니 이제 숫자로 돌아가자. 아래 표는 동일한 1.6Tbps 대역폭을 Pluggable과 CPO 각각으로 제공할 때의 경제학 비교다. 수치는 NVIDIA·Broadcom·LightCounting 자료 평균치이며, 구체 수치는 세대·제조사별로 편차가 있다.
3-1. 1.6T Pluggable vs 1.6T CPO 정량 비교
마지막 줄 "고장 모듈 교체"는 CPO의 약점이다. Pluggable은 한 모듈이 고장 나면 그것만 뽑아 새것으로 꽂으면 된다. CPO는 광엔진이 ASIC과 함께 패키지 안에 박혀 있으므로, 개별 교체가 어렵다. Broadcom Bailly가 "detachable laser"(탈착 가능한 레이저)를 강조한 이유가 여기 있다. 레이저는 수명이 가장 짧은 부품이므로, 교체 가능성을 설계에 넣지 않으면 현장 운영이 마비된다. 이 때문에 **ELS 외부 배치가 단지 발열 이유만이 아니라 "교체 가능성을 확보하기 위한 구조적 선택"**이기도 하다.
3-2. Beachfront Bandwidth — 왜 CPO가 물리적으로 필요한가
Beachfront Bandwidth(비치프론트 대역폭)란 칩 가장자리(edge)에서 뽑아낼 수 있는 초당 데이터량을 말한다. 칩 둘레의 길이로 물리적 상한이 결정되기 때문에 이런 이름이 붙었다. ASIC이 아무리 커져도, 테두리가 일정 이상 늘지 않으면 외부로 내보낼 수 있는 대역폭에 한계가 온다.
Broadcom Tomahawk 6 세대를 예로 들면, 칩 면적 약 900mm² · 둘레 약 120mm 수준이다. 기존 Pluggable 방식으로는 이 120mm 테두리에서 약 51.2Tbps가 이론 한계였다. CPO는 광엔진을 둘레에 다중 배치하고 각 엔진이 광섬유로 밖에 나가므로, 102.4Tbps까지 두 배를 뽑을 수 있다(Tomahawk 6-Davisson, 2025-10 발표). 이 두 배가 바로 AI 데이터센터가 요구하는 scale-up(확장형) 네트워크 성능의 근거다.
3-3. TCO(Total Cost of Ownership) 효과 — 3년 관점
단순 부품 원가뿐 아니라 3년 운영 총비용(TCO)을 보면 CPO의 경제성이 더 선명하다. 아래는 100,000 GPU 규모 AI 팩토리를 기준으로 한 LightCounting 추정(2025-03).
40% 절감은 대규모 하이퍼스케일러가 CPO로 이동할 강력한 경제적 유인이 된다. 다만 이는 CPO가 안정적으로 양산되고 수율이 일정 수준 이상일 때 성립하는 시나리오다. 현재 업계 보고에 따르면 CPO 패키지 수율은 2025년 초기 단계 50~60%에서 2026년 75~80%로 상승 중이며, 2027년 85~90%가 양산 목표치다. 이 수율 로드맵 자체가 "Bull vs Base vs Bear" 시나리오의 분기점이다.
투자자 관점에서 보면
CPO의 경제성은 "40% TCO 절감"에서 멈추지 않는다. 하이퍼스케일러들은 **전력 제약(grid capacity constraint)**에 더 시달린다 — 미국 일부 AI 데이터센터 부지는 전력 공급 한도 때문에 GPU 추가 증설이 물리적으로 막혀 있다. CPO가 GPU당 네트워크 전력을 3배 줄인다는 것은, 같은 전력 예산으로 3배 많은 GPU를 돌릴 수 있다는 의미다. 이 "Grid-to-GPU 전환율"이 하이퍼스케일러 CapEx 결정에서 최근 1~2년 사이 최상위 변수로 올라왔다. 투자자가 지켜봐야 할 KPI는 두 가지: (1) 하이퍼스케일러별 CPO 주문 발표 빈도, (2) 파운드리(TSM) CoWoS-Photonics 캐파 가동률.
4절. 주요 플레이어 로드맵 — 누가 언제 무엇을 내는가
4-1. NVIDIA (NVDA) — Quantum-X · Spectrum-X · Rubin NVLink
NVIDIA의 CPO 로드맵은 3단계다.
- Quantum-X Photonics (InfiniBand) — 2025년 하반기 출하.
800Gbps × 144포트구성.InfiniBand(인피니밴드)는 AI/HPC(고성능컴퓨팅) 전용 네트워크 프로토콜로, Ethernet보다 지연(latency)이 낮다. GPU 클러스터 scale-up에 사용. - Spectrum-X Photonics (Ethernet) — 2026년 출하 예정.
800Gbps × 512포트또는100Tbps총대역폭. Ethernet 기반이라 일반 데이터센터·하이퍼스케일러 친화적. scale-out 용도. - Rubin NVLink CPO — 2027년 목표. GPU 간 직접 연결(
NVLink)을 광으로 전환. 이것이 실현되면 GPU 간 거리 제약이 사라져 **"데이터센터 전체가 하나의 GPU"**로 동작할 수 있다.
NVIDIA는 "4배 적은 레이저, 3.5배 높은 전력 효율, 63배 향상된 신호 무결성"을 내세웠다(2025-03-18 보도자료). 이 숫자들의 근거는 앞서 본 ELS 공용화와 구리 PCB 제거에서 나온다. 파트너사로 Lumentum(ELS), Coherent(ELS 및 CPO 협업), Corning(광섬유·FAU), TSMC(3D 본딩) 등이 공식 호명되었다.
4-2. TSMC (TSM) — COUPE 플랫폼
TSMC의 COUPE는 파운드리의 CPO 진출이다. 전자 칩(EIC)을 광 칩(PIC) 위에 수직 적층하는 SoIC-X 공정을 쓴다. 일반적인 플립칩 본딩 대비 다이 간 인터페이스 임피던스가 초저하여 전력 효율이 5~10배 개선되고, 지연이 10~20배 낮아진다(TSMC 공식 자료, 2024-09).
로드맵:
- 2025: 소형 Pluggable용 COUPE 품질인증 완료.
- 2026: CoWoS 통합 CPO용 COUPE 고용량 양산(HVM) 시작.
- 2027: 볼륨 공급. 6.4T 광엔진 타겟.
- 이후: 12.8T Optical I/O까지 확장.
TSMC가 CoWoS에 photonics를 통합 옵션으로 올려놓는다는 의미는, 고객이 GPU/ASIC를 TSMC에 맡기면 패키지 단계에서 광엔진까지 한 번에 받을 수 있게 된다는 것이다. 이것이 파운드리 경쟁에서 TSM의 독주를 굳히는 새로운 해자다. Samsung은 2029년 CPO turnkey를 목표로 하고 있으나, 3년 후발이다.
4-3. Broadcom (AVGO) — Tomahawk 시리즈 CPO
Broadcom은 스위치 ASIC 세계 1위이고, CPO 시장에서도 NVIDIA와 양대 축을 이룬다.
- 1세대: TH3-Humboldt (2021), 실험적 단계.
- 2세대: TH5-Bailly (2024 샘플링, 2025 일부 출하).
51.2Tbps총대역폭,100Gbps/lane. Meta를 포함한 일부 하이퍼스케일러가 채택. - 3세대: TH6-Davisson (2025-10 출하 시작).
102.4Tbps총대역폭,200Gbps/lane. 레이스에서 한 발 앞선 구성.
Broadcom의 차별점은 "디태처블 레이저" — 현장에서 레이저 모듈만 교체 가능한 구조를 2세대부터 유지해, 운영자 입장에서 신뢰성이 높다는 평가를 받는다. 2026년은 "testing and qualification" 기간으로 예상되며, 2027년부터 본격 볼륨 양산 구간이다.
4-4. Intel · Marvell · 기타
Intel은 과거 실리콘 포토닉스 선구자(2003년부터 연구)였으나, 최근 수년간 상용화 속도가 느리다. 2025-2026년 현재는 연구 단계 수준이며, CPO 상용 제품 로드맵을 명확히 제시하지 못했다.
Marvell(MRVL)은 2025년 1월 "custom XPU + CPO" 통합 아키텍처를 공개했다. 자사 DSP가 위협받는다는 시장 인식에 대응하여, DSP를 CPO 친화적으로 재설계하고 커스텀 AI 가속기(Trainium 등)와 함께 제공하는 방향을 택했다. 다만 표준 CPO 제품에서는 DSP가 축소되는 방향이 주된 흐름이므로, Marvell에게는 **"커스텀 ASIC 수주가 얼마나 늘어나느냐"**가 리스크 헤지 변수다.
Ayar Labs, Celestial AI 같은 스타트업들은 Optical I/O(칩 자체가 광으로 입출력) 영역에서 독자 기술을 개발 중이다. Celestial AI는 Amazon Trainium 4에 CPO scale-up 솔루션을 공급하여 2028년 말 $1B 매출을 목표로 한다(업계 추정).
투자자 관점에서 보면
CPO 로드맵을 한 줄로 요약하면 **"2025 = 샘플링, 2026 = 제한 양산·검증, 2027 = 볼륨 전환, 2028 = 주류"**다. 이 중 2027년이 결정적이다. NVIDIA Rubin NVLink CPO, TSMC COUPE volume, Broadcom TH6-Davisson 양산이 모두 2027년에 교차한다. 투자자는 2026년 하반기부터 2027년 상반기까지의 기업 분기 발표에서 **"CPO 매출 기여도"**를 공식 공개하기 시작하는 업체를 주목해야 한다. 이 공개 자체가 CPO 수혜가 실적에 드러나기 시작했다는 신호다. 특히 AVGO·TSM·COHR·LITE·GLW 5개사의 분기 call transcript에서 "silicon photonics", "CPO", "photonics engine" 키워드 빈도를 추적하면 실적 서프라이즈 선행 지표가 된다.
5절. CPO 밸류체인 재편 — 승자와 패자
CPO 전환은 광통신 밸류체인 전체를 재배열한다. 기존에 "ASIC ↔ DSP ↔ Laser ↔ 광섬유"로 각자 독립 공급하던 구조가, CPO에서는 패키지 레벨로 수직 통합되기 때문이다.
5-1. 수혜 구도 — 파운드리·광부품 수직통합사·광섬유
1) 파운드리 수혜 — TSMC (TSM)
- CoWoS 캐파가 곧 CPO 캐파가 된다. 2025년 CoWoS 월 캐파가 약 35,000wpm이고, 2026년 80,000wpm을 목표로 증설 중이다.
- Samsung은 3년 후발. Intel Foundry는 아직 CPO 통합 미비.
- 경쟁 해자가 "선단 공정(N2/A16) + 3D 패키징 + Photonics 통합"의 세 겹으로 두터워진다.
2) 광엔진·ELS 과점 — Coherent (COHR), Lumentum (LITE)
- 양사가 ELS 및 고정밀 광부품에서 글로벌 과점. 2025 기준 Coherent 광 트랜시버 시장 점유율 약 25%.
- NVIDIA 파트너십 공식 호명 후 주가가 1년간 +300% 이상 상승(2026-04 시점).
- Lumentum이 200G-per-lane EML을 양산 출하하는 유일한 공급사라는 점이 구조적 해자.
3) 광섬유 · FAU — Corning (GLW)
- GLW는 Meta와 최대 60억 달러 규모 다년 계약(2026-01-27)을 체결해, 미국 내 생산 설비를 대폭 확장 중.
- FAU 같은 고정밀 광섬유 어레이(µm 단위 정렬)가 CPO 필수 부품.
- Meta 루이지애나 데이터센터 한 곳에만 800만 마일의 광섬유가 필요하다는 회사 측 언급.
4) 스위치 ASIC — Broadcom (AVGO), NVIDIA (NVDA)
- AVGO는 독립 스위치 ASIC 시장(Tomahawk, Jericho)에서 사실상 독점.
- NVIDIA는 자사 GPU 네트워크 스택에 Photonics를 통합하여, "GPU + Network 패키지 총판매 사업"으로 확장.
5-2. 피해 위험 — 독립 DSP · Pluggable 전용 · 일부 Telecom
1) 독립 DSP 공급사 — Marvell (MRVL), Sian (中)
- CPO에서 DSP 역할이 축소된다. 기존 Pluggable에서 원가의 40-50%를 차지하던 DSP가 없어지거나 단순화.
- Marvell은 custom XPU 사업으로 피봇 중이나, 수익성 높은 표준 DSP 매출이 구조적으로 감소 압박.
- 중국 DSP 업체들은 기술 격차에 추가로 미국 제재까지 겹쳐 더 불리.
2) Pluggable only 중국 트랜시버 — Innolight, Eoptolink, Accelink
- 800G Pluggable에서 글로벌 점유율 1~2위를 차지했으나, 1.6T → 3.2T 세대에서 CPO로 전환되면 단가 압박 가속.
- 단, Pluggable이 단기에 사라지지는 않으므로 2028년까지는 성장 유지 예상 (Base 시나리오).
3) Long-haul 중심 Telecom 업체 — Ciena (CIEN)
- 데이터센터 내부(intra-DC)보다 도시 간 장거리(long-haul) 비중이 큰 업체는 단기 CPO 영향 제한적.
- 다만 장기적으로 일부 대규모 데이터센터 간 상호연결(inter-DC)에 CPO 기반 코히어런트 광모듈이 들어올 가능성이 있어, 2028년 이후 전환 준비 필요.
5-3. 시장 규모 추정
LightCounting·IDTechEx 등 주요 조사기관 추정을 종합하면:
CPO 시장 CAGR(2025→2030)은 **50~70%**가 컨센서스다. 단, 이 숫자는 "CPO 수율·공급망이 로드맵대로 진행될 경우"의 Base 시나리오.
투자자 관점에서 보면
CPO 밸류체인의 수혜 기업을 한 문단으로 정리하면 이렇다. TSM은 파운드리+패키지+photonics 3중 해자로 2026-2028 구간 가장 큰 폭의 마진 확장을 보일 가능성이 높다. AVGO는 CPO 스위치 ASIC 판매로 매출 mix가 AI 비중 60%+로 이동, 멀티플 리레이팅 여지. COHR·LITE는 과점 구조에서 ELS 단가 상승, 단 주가가 이미 많이 상승한 상태이므로 진입 타이밍 주의. GLW는 Meta 딜로 수주 가시성 크게 개선, 상대적으로 덜 과열된 포지션. 반대로 MRVL은 custom XPU 수주 실적이 확인될 때까지 보수적 접근이 합리적이다. 포트폴리오 가중치 조정 시, AVGO +1.0~1.5%p 확대, COHR 유지, MRVL 트림 또는 Watch 전환이 논리적 귀결이다.
6절. 2026-2028 전환 시나리오 — Base · Bull · Bear
향후 2~3년간 CPO 전환이 어느 속도로 일어날지에 대해서는 업계 내 견해가 갈린다. 수율·수요·대체재·비용 변수들이 모두 움직이기 때문이다. 세 가지 시나리오를 확률과 함께 정리한다.
6-1. Base 시나리오 (확률 60%) — 하이브리드
- 핵심 전제: CPO는 처음 2~3년간 하이퍼스케일러 스위치 chip-to-fabric 구간에만 들어가고, 서버-스위치 구간은 Pluggable이 유지.
- Pluggable 시장: 3.2T·6.4T 세대까지 +20% CAGR 성장 지속.
- CPO 채택률: 2026년 전체 광 포트의 ~5%, 2028년 ~20%.
- 수혜: AVGO, TSM, COHR, LITE, GLW 모두 수혜. Pluggable 업체도 볼륨 성장 지속.
- 투자 함의: 광통신 전반 강세. 특정 종목 집중보다 분산 배분이 유효.
6-2. Bull 시나리오 (확률 25%) — CPO 급속 채택
- 핵심 전제: CPO 수율이 2027년 90%+ 달성. 하이퍼스케일러 전력 제약이 더 심해져 CPO 의무화 수준 확산.
- Pluggable 시장: 2028년 매출 YoY -15% (감소 국면 진입).
- CPO 채택률: 2028년 ~35%, 2030년 ~50%.
- 수혜: AVGO·TSM 초강세, MRVL 등 DSP 업체 디레이팅.
- 투자 함의: CPO 수혜주 집중 투자가 절대적 우위. Pluggable 전용 업체 트림 가속.
6-3. Bear 시나리오 (확률 15%) — 양산 지연
- 핵심 전제: CPO 수율이 70~75%에서 정체. 현장 교체 이슈, ELS 수명 이슈, TSMC COUPE 양산 지연 등으로 2029년까지 niche 수준.
- Pluggable 시장: 현재 추세대로 성장, CPO는 보조 제품.
- 수혜: Pluggable 업체 장기 수혜. Coherent/Lumentum은 광원 단독 부품으로 여전히 수혜.
- 투자 함의: CPO 수혜주 일시 조정. Pluggable 업체 밸류에이션 재평가.
6-4. 시나리오별 체크포인트
각 시나리오를 결정짓는 마일스톤:
투자자는 이 체크포인트들을 분기별로 갱신하며 포지션을 조정해야 한다. 한 번의 큰 베팅보다 시나리오 전환이 확인될 때마다 조정하는 방식이 합리적이다.
투자자 관점에서 보면
세 시나리오 중 Base가 가장 유력하나, Base·Bull 어느 쪽이든 AVGO·TSM·COHR·LITE·GLW는 수혜라는 공통점이 있다. 차이는 정도의 문제다. 반면 Bear 시나리오가 현실화하면 Pluggable 업체가 더 긴 수명을 얻고, 오히려 그쪽이 저평가로 재조명받을 가능성도 존재. 따라서 포트폴리오 전략은 CPO 승자 4~5종목 코어 포지션 + Pluggable 업체 소규모 헤지 조합이 합리적이다. Bear 리스크를 완전히 버리지 말고 5~10% 수준의 헤지 배분을 유지하는 것이 비대칭 방어가 된다.
7절. 투자자 관점 — 리스크 / 기회 매트릭스
이 절에서는 앞서 논의를 포트폴리오 실행 차원으로 수렴시킨다.
7-1. 핵심 기회
- TSMC CoWoS + Photonics 통합 독점 — N2/A16 캐파 예약이 곧 CPO 캐파 예약. 2027년부터 이 병목 수혜가 실적에 반영.
- COHR·LITE의 ELS 과점 — NVIDIA 파트너십 공식 호명 이후 구조적 수요 예약. 200G-per-lane EML을 양산하는 Lumentum이 특히 강점.
- GLW Corning · Meta 딜의 볼륨 가시성 — 2026~2030 간 최대 60억 달러. 부품 업체로는 드문 수준의 장기 계약.
- AVGO 스위치 ASIC의 AI 매출 비중 확대 — Tomahawk 6 Davisson이 CPO 스위치 시장을 선점. 2027년 매출 mix 이동 본격화.
- 광부품 M&A 가능성 — COHR·LITE의 photonics IP는 하이퍼스케일러·반도체 대형 플레이어의 M&A 타겟으로 부상 가능.
7-2. 핵심 리스크
- 수율·발열 이슈 — CPO 패키지 수율이 예상보다 오르지 않을 경우 전환 지연. 현재 75~80% 수준에서 90%로 올라야 양산 경제성 확보.
- 현장 교체 운영 리스크 — CPO 고장 시 패키지 단위 교체 필요. 하이퍼스케일러의 기존 운영 프로세스와 상충 가능.
- Pluggable 업체 디스카운트 함정 — "싸 보인다"는 이유로 MRVL 등 DSP 업체를 사면 구조적 쇠퇴에 노출.
- 중국 자체 공급망 가속 — 중국 하이퍼스케일러가 자국산 CPO로 돌아서는 경우, 한·미·일 공급사의 TAM이 제한될 가능성.
- 기술 대체 시나리오 — Optical I/O(Ayar Labs, Celestial AI)가 CPO보다 급속 확산하면 ELS 대신 공동 레이저 아키텍처가 지배적이 될 가능성.
7-3. 포트폴리오 함의 (정량 제안)
독자 본인의 포트폴리오와 리스크 허용도에 맞춰 조정할 것. 아래는 "CPO 구조 전환" 테마에 노출되기 위한 예시 가중치 조정.
정답은 없다. 위 방향성은 Base 시나리오(60%) 기준이며, 본인의 시나리오 가중과 다르면 조정해야 한다.
7-4. 지켜봐야 할 KPI 3개
- TSMC 분기 매출 중 Advanced Packaging(CoWoS) 비중 — 현재 약 10%에서 2027년 20%+ 목표.
- NVIDIA Photonics 제품 매출 공개 여부 및 규모 — 2026년 분기 call에서 별도 공개 시작 시점이 시그널.
- Coherent · Lumentum ELS 매출 성장률(YoY) — 40% 이상 지속 성장이 Base 시나리오 유지 조건.
8절. 다음 Lesson 예고
본 lesson에서 CPO 구조 전환을 다뤘다. 다음 lesson에서는 밸류체인의 나머지 요소를 차례로 살핀다.
- L4: 광섬유 · MPO 커넥터 · GLW Meta $6B 딜의 의미 — 광 인프라의 "가장 긴 뼈대"인 광섬유 산업. 왜 Meta가 Corning과 60억 달러 장기 계약에 사인했는가. AI 데이터센터가 기존 데이터센터 대비 광섬유를 몇 배 더 쓰는가. MPO(Multi-Path Push-on) 커넥터의 기하학적 해자.
- L5: 스위치 ASIC & DSP — AVGO Tomahawk vs NVDA Spectrum-X — 스위치 반도체의 이중 독점 구조. 왜 NVIDIA가 "자체 스위치"를 만들고 있으며, 이것이 Broadcom에 위협인가 기회인가. DSP 시장에서 Marvell의 운명.
출처
- NVIDIA Announces Spectrum-X Photonics, Co-Packaged Optics Networking Switches to Scale AI Factories to Millions of GPUs — 2025-03-18
- Silicon Photonics Networking for Agentic AI | NVIDIA — 2025-03-18
- Scaling AI Factories with Co-Packaged Optics for Better Power Efficiency | NVIDIA Technical Blog — 2025-03-18
- Silicon Photonics Race Intensifies as TSMC Targets 2026 COUPE Production | TrendForce — 2026-04-01
- Heterogeneous Integration of a Compact Universal Photonic Engine | TSMC Research — 2024-2025
- Broadcom Announces Tomahawk 6 – Davisson, the Industry's First 102.4-Tbps Ethernet Switch with Co-Packaged Optics — 2025-10-08
- The Third Time Will Be The Charm For Broadcom Switch Co-Packaged Optics | The Next Platform — 2025-10-17
- Corning and Meta Announce Multiyear, up to $6 Billion Agreement to Accelerate US Data Center Buildout — 2026-01-27
- Co-Packaged Optics Market Report 2026-2036: NVIDIA vs. Broadcom Ecosystem Strategies — 2026-01-12
본 문서는 교육 목적의 기술 해설 자료로, 투자 추천이 아닙니다.
작성: IWANNAVY LAB 발행: 2026-04-21 카테고리: AI 광통신 인프라 커리큘럼 L3/7