2026년 3월 21일
CPO (Co-Packaged Optics)
1. 구리 배선에서 빛의 시대로, CPO (Co-Packaged Optics)
(1) CPO의 등장 배경, 개념 및 특징
| 등장 배경 |  | |
|---|---|---|
| 개념 | 네트워크 스위칭 연산 칩과 광학 소자를 하나의 기판에 수용하는 통합 패키징 기술 | |
| 특징 | 획기적인 저전력 소비 (Low Power Consumption) | – 전기 신호 이동 거리를 수 밀리미터 단위로 단축 – 신호 증폭, 노이즈 필터 등 고속신호 부품 최소화 |
| 고밀도 및 대역폭 확장성 (High-Density Scalability) | – 칩 패키지 내 좁은 면적에 광학 소자 고밀도 집적 – 초고속 네트워크 구현 시 장비 전체 크기 축소 | |
| 신호 무결성 및 저지연 (Signal Integrity & Low Latency) | – ASIC과 광 엔진 간 거리 단축으로 신호 왜곡 최소화 – AI 모델 학습 등 대규모 연산 시 저지연의 핵심 요소 | |
(2) 플러거블 (Pluggable) 광 트랜시버와 CPO 비교
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| 비교 항목 | 플러거블 (Pluggable) 광 트랜시버 | CPO (Co-Packaged Optics) |
|---|---|---|
| 광 엔진 위치 | 스위치 전면 패널 (외부 삽입) | ASIC 칩과 동일 패키지 내부 (기판 위) |
| 전기 신호 거리 | 약 10 ~ 25 cm | 수 mm ~ 1 cm 이내 |
| 신호 손실/왜곡 | 높음 (DSP칩 등 보정 소자 필요) | 낮음 (직접 연결, 보정 소자 최소화) |
| 전력 소모 | 장거리 신호 전송 에너지 낭비 | 플러거블 대비 약 30~50% 절감 가능 |
| 대역폭 밀도 | 전면 패널 면적의 한계로 밀도 낮음 | 패키지 내 고밀도 집적 |
| 유지보수 | 고장 시 모듈만 교체 | 고장 시 칩셋 전체 교체/수리 |
- CPO는 스위치 ASIC과 광모듈을 동일 기판에 패키징하여 RF 손실 최소화하고 DSP 칩을 제거해 제작 비용과 소모전력을 크게 줄이고 저지연 특성 확보하여 AI 데이터센터 필수 기술로 부상
2. CPO의 구성도 및 기술 요소
(1) CPO의 구성도
 – 스위치 ASIC과 광모듈을 동일 기판에 패키징하여 RF 손실 최소화 |
(2) CPO의 기술 요소
| 구분 | 기술 요소 | 역할 |
|---|---|---|
| 광 엔진 및 ASIC 결합 | 실리콘 포토닉스(SiPh) 기반 광 엔진 | – 기존 광트랜시버를 실리콘 칩 형태로 소형화 – 광 변조/수신 기능 웨이퍼 구현, ASIC 초근접 배치 |
| 고집적 ASIC 및 인터페이스 | – ASIC과 광 엔진 간 초고속 전기 신호 연결 – 신호 손실 최소화 위해 극도로 짧은 배선 설계 | |
| 광원 공급 및 연결 | 외부 광원 (External Laser Source) | – 광원만 패키지 외부(Front panel)로 빼내어 공급 – 고출력/다파장 레이저 다이오드, CW-WDM 등 |
| 고밀도 광 커넥티비티 (Optical Connectivity) | – 좁은 패키지 공간에 다수 광섬유 연결 – 광 커플링, 고밀도 커넥터 기술 등 | |
| 구조적 안정성 확보 | 첨단 패키징 및 기판 (TSV/Interposer) | – 전기/광학적 연결을 동시 만족시키는 기판 기술 – 실리콘 인터포저, 유기 기판에 소자 정밀 적층 |
| 열 관리 시스템 (Thermal Management) | – ASIC과 광 엔진 밀집으로 인한 고열 배출 – 특수 히트싱크, 액체 냉각(Liquid Cooling) |
- CPO는 광 엔진을 스위치 ASIC 바로 옆에 붙여 저지연 확보와 에너지 낭비를 줄이는 AI DC에 필요한 핵심 기술이므로 K-반도체 기술과 접목하여 기술 로드맵 수립 및 시장 선도 필요
3. CPO 기술 로드맵 및 시장 선도 전략
(1) CPO 기술 로드맵
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(2) CPO 시장 선도 전략
| 구분 | 선도 전략 | 세부 목표 |
|---|---|---|
| 기술 융합 및 고도화 | HBM-CPO 통합 칩렛 (Chiplet) 기술 선점 | – HBM과 CPO를 기판 내 올리는 패키징 기술 확보 – 국내 기업 보유 패키징 역량을 광학 영역으로 확장 – AI 가속기 데이터 병목 현상 해결 |
| 실리콘 포토닉스(SiPh) 파운드리 육성 | – 실리콘 포토닉스 전용 공정 파운드리 내재화 – 고수율 파운드리의 제조 경쟁력 뒷받침 | |
| 생태계 주도권 및 인프라 구축 | 글로벌 표준화 참여 및 IP 확보 | – OIF, COBO 등 국제 표준 기구 참여 및 리딩 – 외부 광원(ELS) 규격 및 인터페이스 표준 설정 참여 |
| 국내 OSAT 및 소부장 생태계 강화 | – 국내 후공정(OSAT) 기업 육성 및 광 커넥터, 특수 기판, 액체 냉각 시스템 등 국산화율 제고, 국내 공급망 확보 |
- CPO 기술은 미래 AI 데이터센터 네트워크 경쟁력을 결정하는 핵심 요소이며, 산업 생태계 전반의 표준화와 아키텍처 혁신을 견인할 기술로 전망되므로 적극적 투자 및 연구/개발로 글로벌 시장 선도 필요
[참고]
- 한국전자통신연구원(ETRI), 한원석 외, AI 데이터센터를 위한 CPO용 광통신부품기술 동향, 2026.2
- 마이크로전자 및 패키징 학회, 진태원 외, 차세대 반도체 패키징: 실리콘 포토닉스 기반 Co-packaged Optics의 연구 개발 현황, 2024
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