핵심 내용 요약
AI 연산 능력 경쟁은 이제 단일 GPU의 성능 비교에서 클러스터 간의 협업 능력으로 전환되고 있으며, 광칩(특히 VCSEL 기술)이 GPU 간의 효율적인 연결을 해결하는 핵심 요소가 되었습니다. 중국 공정원의 외국인 원로인장 루이화는 광칩 분야에서 엔비디아와 같은 거대 기업이 등장할 것이라고 보며, 중국 기업들은 단순히 추격하는 대신 자체적인 길을 개척해야 한다고 강조합니다. 광전자 융합이 미래의 방향이며, 광 엔진과 같은 새로운 제품 형태가 빠르게 부상할 것으로 예상됩니다. 업계는 단기적으로는 변동이 있지만 장기적인 추세는 명확합니다.
1. AI 연산 능력은 GPU의 수량만이 아니라 연결 능력이 중요
과거에는 AI 연산 능력이 강하다는 것을 GPU의 수나 개별 성능으로 판단했지만, 현재 대규모 모델 훈련에는 수백에서 수천 개의 GPU가 필요합니다. 이는 마치 많은 사람들이 함께 큰 상자를 옮기는 것과 같아서 서로 잘 협력해야 효율적입니다. 이때 GPU 간의 데이터 전송(연결)이 병목 현상이 됩니다. 구리선으로 고속 신호를 전송할 때는 거리가 조금만 멀어져도 손실이 크게 발생합니다. 엔비디아의 최신 NVL72 랙 시스템과 화웨이의 1024카드 클러스터는 전송 거리를 줄이기 위한 것입니다. 장 루이화는 “AI 연산 능력 경쟁의 다음 단계는 결국 연결 능력의 경쟁”이라고 말하며, 광칩이 이 문제를 해결하는 핵심 기술이라고 강조합니다. 왜냐하면 광신호는 전송 속도가 빠르고 손실이 적어 GPU들이 원활하게 통신할 수 있기 때문입니다.
2. 세 가지 광칩 기술 경쟁에서 VCSEL이 주목받는 이유
현재 AI의 단거리 광 연결에는 세 가지 기술적 접근 방식이 있으며, 각각 장단점이 있습니다:
- 실리콘 광학 EML: 단일 채널의 속도는 빠르지만 집적 가능한 채널 수가 적고 비용이 높습니다.
- 마이크로 LED: 많은 채널을 집적할 수 있지만 단일 채널의 속도가 느리며 기존 광섬유와 호환되지 않습니다.
- VCSEL: 이 두 가지의 중간 지점에 위치하며, 높은 속도를 유지하면서도 2차원 배열로 제작할 수 있어 “고속 집적과 고속 전송” 문제를 해결합니다.
장 루이화의 팀인 보승광전은 “역측 배치 방출” 설계를 사용하여 VCSEL의 전극을 뒷면에 배치함으로써 열 발산 문제를 해결하고 더 많은 채널을 집적할 수 있게 했습니다. 또한 초표면 기술을 추가하여 칩 뒷면에서 직접 광학 처리를 수행함으로써 비용과 시간을 절약했습니다. 현재 그들은 이미 600만 개 이상의 고속 VCSEL을 판매했습니다.
3. 광칩은 자체적인 성장 법칙을 가지고 있으며, 광 엔진이 주목받을 것
장 루이화는 광칩이 전자 칩의 무어의 법칙(18개월마다 성능이 두 배로 증가)을 따르지 않을 것이라고 하지만, 자체적인 확장 법칙을 가질 것이라고 말합니다. 예를 들어, LED와 광통신은 지속적으로 향상될 수 있는 파라미터(밝기, 대역폭 등)를 찾아 산업이 발전할 것입니다. 미래에는 기존의 플러그 앤 플레이형 광 모듈도 사라지지 않을 것이지만, “광 엔진”이 부상할 것입니다. 이는 GPU에 더 가깝고 작은 크기의 “미니 광 모듈”로, 데이터 전송 손실을 줄일 수 있습니다. 그녀는 광계산이 광자가 전자를 대체하는 것이 아니라 “분업 협력”의 결과라고 생각합니다. 전자는 논리, 저장, 제어(강점)를 담당하고, 광자는 고속 전송과 병렬 연산(장점)을 담당하는 것입니다.
4. 중국의 광칩 산업은 자체적인 길을 개척해야 하며, 심천이 이상적인 장소
중국 기업들이 추격해야 할지 자체적인 길을 개척해야 할지에 대한 질문에 장 루이화는 “물론 자체적인 길을 개척해야 한다”고 답합니다. 그녀는 2021년에 심천에 정착하여 2023년에 홍콩 중문대학(심천)에 합류했습니다. 심천을 선택한 이유는 “혁신과 도전의 정신이 있으며 산업 환경이 새로운 기술을 수용한다”는 점입니다. 보승광전도 심천에서 빠르게 기술을 성공적으로 도입할 수 있었습니다. 그녀는 자신의 경험을 예로 들며, VCSEL 연구에 수십 년을 투자한 이유가 “다른 사람들이 안 된다고 해도 다시 한 번 시도하는 것”이라고 말합니다. 이러한 탐구 정신이 중국 광칩 산업의 발전에 중요하다고 강조합니다.
5. 업계는 변동이 있지만 장기적으로는 긍정적이며, 생산 과잉을 걱정할 필요 없음
일부에서는 광통신 산업의 생산 과잉을 우려하지만, 모든 산업에는 주기가 있으며 장기적인 추세는 명확합니다. 대역폭 수요는 계속 증가하고 있으며, 광 연결은 더 짧은 거리로 확산될 것입니다. 단기적인 변동은 파도와 같지만 기업들은 이를 잘 관리해야 합니다(저점에서는 기술을 축적하고, 고점에서는 기회를 잡아야 합니다). 그녀의 결론은 광칩의 미래가 명확하며, 추세를 따르면 AI 연산 경쟁에서 성공할 수 있다는 것입니다.
이 기사는 AI 시대에 GPU만이 중요한 것이 아니라 광칩도 중요한 역할을 할 수 있으며, 중국 기업들이 이 분야에서 글로벌 리더가 될 가능성이 있다는 것을 보여줍니다.