[녹색경제신문 = 정창현 기자] SK하이닉스가 초대형 AI 인프라의 데이터 이동 문제를 해결하기 위한 차세대 광 인터커넥트 기술의 발전 방향을 제시했다.

SK하이닉스는 글로벌 연구진과 함께 AI 및 고성능 컴퓨팅(HPC)용 CPO(Co-Packaged Optics) 기술의 발전 방향을 담은 논문을 세계적인 학술지 ‘네이처 일렉트로닉스(Nature Electronics)’에 게재했다고 20일 밝혔다. 

이번 연구에는 SK하이닉스의 홍승훈 AI 인프라 팀장과 미국 버지니아대학교의 이규상 교수가 교신 저자로 참여했으며, UIUC·NTU·MIT·연세대 연구진도 공동으로 참여했다.

CPO는 프로세서와 광 송수신기를 가까운 위치에 집적해 전기 신호가 이동하는 거리를 줄이고, 이후 데이터를 빛으로 전달하는 기술이다. 기존 구리 배선은 전송 거리가 길어질수록 신호 손실과 전력 소모가 커지는 반면, 광 연결은 높은 대역폭과 전력 효율을 확보하는 데 유리하다.

이 교수는 이번 연구의 배경에 대해 "연산칩 성능이 향상되어도 칩 사이의 데이터 이동 능력이 이를 따라가지 못하면 시스템 전체 성능은 올라가지 않는다"며 "물리적 한계를 안고 있는 구리 배선 대신 빛으로 데이터를 옮기는 것이 가장 유력한 확장 경로"라고 설명했다.

연구진은 차세대 AI 인프라의 기술 목표로 노드당 100Tb/s 이상의 대역폭, 1pJ/bit 미만의 에너지 소비, 10ns 미만의 칩 간 지연시간 등을 제시했다. 2D 패키징에서 2.5D 인터포저, 3D 이종집적으로 이어지는 기술 발전 방향도 제시했다.

특히 SK하이닉스는 CPO를 메모리 연결까지 확대하는 방안에 주목하고 있다. 광 인터포저를 통해 연산칩과 메모리를 연결하면 여러 AI 가속기가 하나의 대규모 메모리 풀을 공유할 수 있어 AI 모델 대형화에 보다 유연하게 대응할 수 있다는 구상이다.

이 교수는 "광 연결을 메모리까지 확장하면 연산 칩 주변의 물리적 제약을 우회하여 메모리 용량과 배선 수의 한계를 극복할 수 있다"며 "여러 가속기가 거대한 메모리 풀을 공유할 수 있어 AI 모델의 대형화에 훨씬 유연하게 대응하게 된다"고 강조했다.

CPO는 광소자 집적과 수율, 원가, 냉각, 신뢰성 등 해결해야 할 과제가 남아 있지만 AI 인프라가 대형화될수록 중요성이 커질 기술로 평가된다. SK하이닉스는 고객 및 산업 파트너들과 협력을 확대하며 메모리와 광 인터커넥트를 결합한 차세대 AI 인프라 기술을 구체화한다는 계획이다.

홍 팀장은 "이제 메모리 기업도 단순한 단일 제품 공급을 넘어, 고객의 시스템 전체 경쟁력을 함께 만들어가는 파트너로 역할이 진화하고 있다"며 "앞으로도 고객 및 생태계 파트너들과의 개방형 협력을 지속적으로 확대해 나갈 계획"이라고 말했다.