CPO(공동패키지광학)란 — 전기 대신 빛으로 칩을 잇는 기술, 전력은 절반·지연은 10분의 1
Co-packaged optics (CPO) places the optical engine that converts electrical signals to light inside the same package as a switch or AI chip, instead of in a pluggable transceiver at the edge of the board. Shortening the electrical path cuts power and latency; TSMC claims its COUPE platform delivers twice the power efficiency and one-tenth the latency of board-level pluggables. TSMC said in April 2026 that COUPE-on-substrate would enter production in the second half of 2026, with Nvidia's Quantum-X Photonics and Broadcom's Tomahawk CPO switches as early products. Samsung Foundry targets optical engines in 2027 and turnkey CPO by 2029.
CPO(Co-Packaged Optics, 공동패키지광학)는 전기 신호를 빛으로 바꾸는 광 엔진을 스위치나 AI 칩과 같은 패키지 안에 함께 넣는 기술이다. 지금은 서버 가장자리에 꽂는 광 트랜시버(플러거블)가 이 일을 하는데, 칩에서 트랜시버까지 기판 위 구리 배선을 지나며 전력과 시간을 잃는다. CPO는 그 구간을 없애 TSMC 기준 전력 효율 2배·지연 10분의 1을 내세운다. TSMC는 2026년 4월 자사 CPO 플랫폼 'COUPE'를 하반기 양산한다고 밝혔고, 첫 제품은 엔비디아·브로드컴의 네트워크 스위치다. 삼성 파운드리는 2027년 광 엔진, 2029년 CPO 일괄 서비스를 목표로 한다
3줄 요약
- 정의 — 광 엔진을 칩과 같은 패키지에 넣어 구리 배선 구간을 없앤 기술. 꽂는 광 트랜시버의 대체재
- 효과 — TSMC 주장 전력 효율 2배·지연 10분의 1. AI 데이터센터의 전력·발열 병목을 겨냥
- 일정 — TSMC COUPE 2026년 하반기 양산, 첫 제품은 스위치. 삼성은 2027년 광 엔진·2029년 CPO 일괄 서비스
핵심 질문
- CPO 뜻 반도체
- **광 엔진을 칩 패키지 안에 함께 넣는 기술이다. 지금은 보드 가장자리 광 트랜시버가 그 일을 한다.** | 구분 | 플러거블 트랜시버(현재) | CPO | |---|---|---| | 광 변환 위치 | 서버 앞면 꽂는 모듈 | 칩과 같은 패키지 안 | | 칩~광 변환 구간 | 기판 위 구리 배선 수 cm | 수 mm 이하 | | 전력 | 기준 | TSMC 주장 절반 수준 | | 지연 | 기준 | TSMC 주장 10분의 1 | | 교체 | 모듈만 빼서 교체 | 패키지 단위로 교체 |
- CPO 양산 시기
- **TSMC는 2026년 하반기, 삼성은 2027~2029년 단계적 사업화를 목표로 한다.** | 회사 | 일정 | 내용 | |---|---|---| | TSMC | 2026년 하반기 | COUPE-온-기판 CPO 양산(4월 기술 심포지엄 발표) | | 엔비디아 | 2026년 | 퀀텀-X 포토닉스 인피니밴드 스위치 | | 브로드컴 | 2026년 | 토마호크 CPO 이더넷 스위치 | | 삼성 파운드리 | 2027년 / 2029년 | 광 엔진 / CPO 일괄(턴키) 서비스 |
- CPO 실리콘 포토닉스 차이
- **실리콘 포토닉스는 실리콘 위에 광 소자를 만드는 기술이고, CPO는 그렇게 만든 광 엔진을 칩 옆에 붙이는 방식이다.** | 용어 | 뜻 | 관계 | |---|---|---| | 실리콘 포토닉스 | 반도체 공정으로 광 소자(변조기·검출기) 제작 | 재료·공정 | | 광 엔진 | 전기↔빛 변환 부품 묶음 | 실리콘 포토닉스로 만든 부품 | | CPO | 광 엔진을 칩과 한 패키지에 통합 | 패키징 방식 | | COUPE | TSMC의 CPO용 광 엔진 플랫폼 | 회사 브랜드 |
AI 데이터센터의 다음 병목은 칩이 아니라 칩 사이의 '선'이다. GPU 수만 개를 묶어 하나의 거대한 컴퓨터처럼 쓰려면 칩끼리 엄청난 양의 데이터를 주고받아야 한다. 먼 거리는 이미 광섬유로 잇지만, 칩에서 광 변환 모듈까지의 짧은 구간은 여전히 구리 배선이다. 이 몇 센티미터에서 전력이 새고 시간이 걸린다. CPO는 그 구간을 없애는 기술이다.
TSMC는 10월 15일 3분기 사상 최대 실적을 냈는데(「TSMC 3분기 순이익 7630억 대만달러」), 매출의 79%가 7나노 이하 첨단 공정에서 나왔다. 그 칩들을 서로 잇는 기술이 다음 경쟁의 무대다.
1. 지금은 어떻게 연결하나 — 꽂는 광 트랜시버
| 단계 | 현재 방식(플러거블) | CPO |
|---|---|---|
| ① 칩 | 스위치·GPU가 전기 신호 출력 | 같음 |
| ② 칩 → 광 변환 | 기판 위 구리 배선을 수 cm 지나 서버 앞면으로 | 같은 패키지 안 수 mm |
| ③ 광 변환 | 서버 앞면에 꽂은 광 트랜시버 모듈 | 칩 옆 광 엔진 |
| ④ 전송 | 광섬유 | 광섬유 |
| 약점 | 구리 구간에서 신호 손실 → 신호 보정에 전력 소모 | 고장 시 패키지 단위 교체, 제조 난도 높음 |
데이터 속도가 올라갈수록 구리 배선에서 신호가 더 빨리 약해진다. 이를 보정하려면 전력을 더 쓰는 회로가 필요하고, 그 전력이 다시 열이 된다. 데이터센터 하나에 원전 몇 기 분량의 전력이 필요하다는 이야기(「구글·컨스텔레이션 3.6GW 전력 계약」)가 나오는 상황에서, 연결부의 전력 손실은 무시할 수 없는 규모다.
2. CPO로 무엇이 좋아지나
| 항목 | 효과 | 근거 |
|---|---|---|
| 전력 | 플러거블 대비 약 절반 | TSMC COUPE 주장(전력 효율 2배) |
| 지연 | 약 10분의 1 | TSMC 주장 |
| 밀도 | 같은 면적에 더 많은 연결 | 앞면 모듈 공간 제약이 사라짐 |
| 핵심 부품 | 200Gbps 마이크로링 변조기 | TSMC 발표 |
| 제조 방식 | 전기 칩을 광 칩 위에 쌓음(SoIC 접합) | TSMC COUPE 구조 |
3. 누가 언제 만드나
| 회사 | 제품·계획 | 일정 |
|---|---|---|
| TSMC | COUPE-온-기판 CPO | 2026년 하반기 양산(4월 22일 북미 기술 심포지엄) |
| 엔비디아 | 퀀텀-X 포토닉스 인피니밴드 스위치(144×800G) | 2026년 |
| 브로드컴 | 토마호크 CPO 이더넷 스위치(51.2T) | 2026년 |
| 삼성 파운드리 | 실리콘 포토닉스 공정설계키트 완비(2026년 3월 진출 발표) → 광 엔진 → CPO 일괄 서비스 | 2027년 / 2029년 |
| 삼성전기·LG이노텍 | CPO용 기판 부품 샘플 시험 | 진행 중(TrendForce) |
2026년 CPO의 첫 물결은 GPU가 아니라 네트워크 스위치다. GPU 자체에 광 연결을 붙이는 단계는 그 다음이다. 그리고 2026년 CPO 조립 능력의 상당 부분은 TSMC의 첨단 패키징(CoWoS) 라인에 묶여 있는데, 이 라인은 이미 HBM을 붙이는 AI GPU 생산에 쓰이고 있다. CoWoS가 왜 병목인지는 「실리콘 인터포저란」에서 설명했다.
4. 왜 아직 어려운가
| 난관 | 내용 |
|---|---|
| 광섬유 정렬 | 머리카락보다 가는 광섬유를 미세하게 맞춰 붙여야 한다. 접착제가 굳으며 정렬이 틀어질 수 있다 |
| 웨이퍼 검사 | 전기 성능과 광 성능을 함께 검사하는 장비·공정이 필요하다 |
| 수리 | 플러거블은 모듈만 갈면 되지만 CPO는 패키지째 바꿔야 한다 |
| 기판 | 대형 기판(ABF) 공급이 부족해 엔비디아가 장기 확보에 나설 수 있다는 관측 |
TSMC 첨단 패키징 담당자는 웨이퍼 검사, 광섬유 배열 조립, 고속 광 패키징 조립의 돌파가 양산 확대를 좌우한다고 말했다. 한국 업계가 CPO 기판 부품 상용화에서 해외보다 늦다는 평가도 있다.
5. 남은 것과 확인되지 않은 것
- 실제 양산 시작: TSMC가 예고한 하반기 양산이 이미 시작됐는지 확인하지 못했다.
- 수치 검증: 전력 2배·지연 10분의 1은 TSMC 주장이다.
- 삼성 일정: 2028년과 2029년으로 보도가 엇갈린다.
출처
- TrendForce — TSMC Targets 2H26 COUPE on Substrate; NVIDIA Could Eye Long-Term Substrate Deals Amid CPO Push
- Design & Reuse — Silicon Photonics Race Intensifies as TSMC Targets 2026 COUPE Production, Samsung Eyes 2029 CPO Turnkey
- LEDinside — Samsung Foundry Reportedly Wins Optical Module Order, Steps Up Silicon Photonics and CPO Drive
- 뉴스토마토 — '차세대 신기술' TSMC…삼성도 '추격'
- Inside Deep Tech — Co-Packaged Optics: A Full Guide to CPO vs LPO (2026)