SK하이닉스 CPO 기술, AI 대역폭 장벽 줄이는 빛 연결

SK하이닉스 CPO 기술은 AI 가속기와 서버가 데이터를 주고받는 연결 구간을 더 빠르고 효율적으로 바꾸려는 광(光) 인터커넥트 기술을 가리킨다. AI 시스템 규모가 커질수록 연산 능력만 높아져도 데이터 이동이 따라가지 못하는 문제가 생기는데, SK하이닉스가 이른바 ‘대역폭 장벽’의 해법으로 CPO 발전 방향을 담은 논문을 공개하면서 관심이 커졌다.

핵심 내용

• CPO는 ‘Co-Packaged Optics’의 약자로, 광 송수신기를 프로세서와 같은 패키지 안에 넣는 방식이다.
• 기존에는 칩이나 서버를 잇는 데 구리 기반 전기 배선을 주로 사용했다. CPO는 고속 신호가 이동하는 전기 구간을 줄이고, 나머지 구간을 빛으로 연결하는 데 초점을 둔다.
• SK하이닉스는 CPO가 높은 대역폭 밀도와 에너지 효율, 전자기 간섭에 강한 신호 무결성을 유지하는 데 도움이 될 수 있다고 설명했다.

AI 인프라에서 왜 필요한가

대규모 AI와 고성능컴퓨팅(HPC) 환경에서는 수천 개의 GPU와 HBM 등이 연결돼 많은 데이터를 지속적으로 주고받는다. 이때 연산 장치의 성능 향상 속도와 비교해 데이터 전송이 느려지면 전체 시스템의 병목이 될 수 있다.

구리 배선은 연결 거리가 길어질수록 신호 감쇠와 전력 소모가 커지는 한계가 언급된다. CPO는 광 엔진을 패키지 내부에 집적해 이런 장거리 전기 신호 이동을 줄이는 구조다. 즉, 연산 자체를 바꾸기보다 AI 시스템 안에서 데이터가 오가는 통로를 광 기반으로 전환하려는 기술 방향이다.

칩에서 랙·메모리까지 광 연결 방향

이번 연구가 제시한 방향은 프로세서 주변의 연결에 그치지 않는다. 장기적으로는 칩 간 연결, 서버 랙 단위 연결, 메모리 영역까지 광 연결을 확대하는 방안이 다뤄졌다. 다만 제공된 내용만으로는 구체적인 상용화 시점이나 실제 적용 제품은 확인되지 않는다.

SK하이닉스는 글로벌 연구진과 함께 CPO 기술을 분석한 논문을 국제 학술지 네이처 일렉트로닉스에 게재했다. 논문에는 SK하이닉스와 미국 버지니아대 연구진을 비롯해 UIUC, NTU, MIT, 연세대 연구진이 참여했다.