클라우드 서비스 제공업체들은 AI 네트워킹에서 무엇을 원하는지 명확히 알고 있습니다. 바로 확장성, 밀도, 신뢰성, 낮은 전력 소비, 비용 효율성입니다. Ciena Vesta 200 6.4T 광학 엔진이 어떻게 이 다섯 가지 요소 모두에서 적절한 균형을 제공할 수 있도록 설계되었는지 살펴보세요.

광학 네트워킹의 역사 전반에 걸쳐, 최종 사용자의 요구사항이 항상 명확했던 것은 아닙니다. 고객들은 타협 없는 신뢰성과 최고의 성능을 동시에 요구해 왔고, 그 사이에서 적절한 균형을 찾는 데에는 대개 수년이 걸렸습니다. 결국 요구사항이 구체화되더라도, 그때까지는 오랜 기간 불확실성이 이어질 수 있습니다.

그러나 최근의 역사를 돌아보면, 한 가지 중요한 점에서 달라졌습니다. 지난 3년간 AI 구축이 본격화되면서, 클라우드 서비스 제공업체들은 새로운 네트워킹 기술에 대한 요구사항을 다음과 같이 명확히 해왔습니다.

  • 대규모 확장성 제공
  • 고밀도
  • 높은 신뢰성
  • 낮은 전력 소비
  • 합리적 비용

네트워킹 기술 개발자들이 직면한 과제는 이러한 속성 간의 적절한 균형을 파악하고 제공하는 동시에, 한 가지 지표를 최적화하기 위해 다른 지표를 희생하지 않는 것입니다. 예를 들어, 밀도 최적화를 위해 맞춤형 아키텍처를 사용할 수 있지만 그로 인해 신뢰성이 저하될 수 있음을 인식해야 합니다.

우리에게는 고객이 이러한 상충 관계를 잘 조율할 수 있도록 지원하는 것이 매우 중요했습니다. 드디어 올해 초 Ciena는 이러한 기술 간 최적의 균형을 구현한 CPO 광학 엔진을 출시했습니다. 그림 1에서 보듯, Vesta 200 6.4T 광학 엔진은 Ciena가 2025년 Nubis 인수를 통해 출시한 첫 번째 광학 제품입니다.

Vesta 200 6-4T CPX Optical Engine for CPO NPO 그림 1. Vesta 200 6.4T CPX 광학 엔진 - CPO / NPO용

Vesta하이퍼스케일 고객의 엄격한 요구사항을 충족하도록 제작되었으며, 신중하게 설계된 아키텍처와 세심한 기술 선택이 빚어낸 결과물입니다. Vesta가 이러한 핵심 요구사항을 각각 어떻게 충족하는지 자세히 살펴보겠습니다.

대규모 공급

대량 생산은 몇 가지 핵심 요소에 달려 있습니다. 그중 가장 중요한 요소는 해당 제품의 생산 가능 물량입니다. 바로 이 부분에서 Vesta의 CPX 아키텍처가 중요해집니다. Vesta 200 6.4T CPX는 당연하게도 Open CPX MSA에서 정한 표준을 충족하도록 설계되었습니다. 그림 2에서 보듯, MSA는 업계를 선도하는 11개 회원사로 구성되어 있으며, 지원하고이들은 외부형 또는 통합형 레이저를 지원하고, 공동 패키징 및 근접 패키징 환경 모두에서 광 연결과 구리 연결에 유연하게 사용할 수 있는 표준화된 플러그형 폼 팩터 개발에 전념하고 있습니다.

표준화된 솔루션인 CPX는 세계 유수의 광학 및 커넥터 기업들이 보유한 제조 인프라를 활용해, 클라우드 서비스 제공업체가 요구하는 대규모 물량으로 기술을 공급할 수 있도록 합니다. MSA의 중요성에 대한 자세한 내용은 다음 글에서 확인할 수 있습니다. 개방형 생태계는 CPO 도입을 어떻게 촉진하는가.

Open CPX MSA Member Companies

그림 2. Open CPX MSA 회원사

고밀도

오늘날 데이터 밀도는 네트워킹 처리량을 제한하는 결정적 요소 중 하나입니다. 이와 관련해 두 가지 주요 병목 지점이 있습니다. 그 첫 번째는 ASIC(XPU 또는 스위치)입니다. 두 번째는 전면 패널 또는 후면 패널을 통해 장비 외부로 신호를 인출하는 것입니다.

옵틱을 전면 패널 방식에서 공동 패키징 방식 아키텍처로 재구성할 때에는 CPO의 대역폭 밀도(bits/sec/mm)가 ASIC 패키지의 대역폭 밀도와 동등하거나 이를 상회하는 것이 매우 중요합니다. 현재 512 x 200Gbps 래딕스의 102T 데이터센터 스위치의 패키지 크기는 약 90mm x 90mm 정도로 추산됩니다. CPX 광학 모듈의 폼 팩터는 비치프런트 및 소켓 공간을 약 16mm 차지합니다. 이는 그림 3에서 보듯이, 네 개의 Vesta CPX 모듈을 사용하여 단일 패키지 에지에서 25.6Tbps를 연결하고, 스위치 ASIC 패키지 전체로는 102.4Tbps를 연결할 수 있음을 의미합니다.

102-4 Tbps Switch with Vesta 200 6-4T CPX Interconnect

그림 3. Vesta 200 6.4T CPX 상호연결을 통한 102.4Tbps 스위치

최근의 논의는 주로 102.4T 시스템에 집중되어 있지만, 204.8T 플랫폼도 이미 가시권에 올라와 있습니다. Vesta의 핵심 광학 엔진은 약 1Tbps/mm에 달하는 초고밀도 연결성을 제공해 시장의 요구를 충족할 준비가 되어 있습니다.

밀도 논의에서 또 다른 중요한 요소로는 섀시 외부로 신호를 확장하는 것이 있습니다. 현재 1.6Tbps OSFP 모듈 32개는 랙 유닛(RU) 1개를 차지하며, 총 51.2Tbps의 연결 용량을 제공합니다. 이는 원활한 공기 흐름 확보를 위해 여러 랙 유닛을 이용해야 했던 공랭식 시대에는 대체로 충분했습니다. 공기 흐름이 더 이상 고려 요소가 아닌 수랭식 시대에 접어들면서,, ‘이스케이프 대역폭’이 시스템 밀도를 제한하는 주된 요인이 되었습니다. Vesta 기반 CPO 기술을 통해 이제 전면 패널에 VSFF(초소형 폼팩터) 광 커넥터를 장착할 수 있으며, 이를 통해 3,000개 이상의 광섬유(> 300Tbps)를 연결할 수 있습니다. 이를 통해 병목현상을 효과적으로 해소하고 차세대 200T+ 구현의 길을 열어줍니다.

높은 신뢰성

신뢰성 역시 여러 측면에서 살펴봐야 하는 주제로, 어떤 기반 기술을 사용하느냐에 따라 달라질 수 있습니다. 손목시계를 예로 들면, 일반적으로 다이얼 위의 시곗바늘을 구동하는 데 기계식 또는 전자식 메커니즘을 사용합니다. 기계식 시계는 태엽 장력의 변화나 금속 피로와 같은 예기치 않은 변수의 영향을 받기 쉬운 반면, 전자식 시계는 이러한 문제의 영향을 받지 않아 훨씬 더 높은 정확도를 제공합니다. 또한 해당 기술이 고장 나기 전까지 얼마나 오래 정상적으로 작동하는지도 신뢰성을 나타냅니다. 시계의 비유를 다시 이어가면, 기계식 구조는 일반적으로 부품 수가 많고, 특히 가동 부품이 많기 때문에 고장이 발생하기 쉽습니다.

시계와 마찬가지로, CPO 광학 엔진을 고려할 때도 기반 기술이 무엇보다 중요합니다. 그 설계의 핵심을 이루는 것은 두 가지 주요 구성 요소입니다. 바로 전자 집적 회로(EIC) 및 광학 집적 회로(PIC)입니다. Vesta는 각 구성 요소에 우수한 성능과 높은 신뢰성을 모두 구현할 수 있는 최적의 아키텍처와 소재를 적용합니다. Vesta 아키텍처는 그림 4와 같습니다.

Vesta 200 6.4T CPX Product Architecture

그림 4. Vesta 200 6.4T CPX 제품 아키텍처

Vesta EIC는 시스템 호스트 버스와 연결되는 전기적 인터페이스입니다. EIC의 호스트 수신단에는 최대 20dB의 전기 채널 손실을 보상할 수 있는 아날로그 이퀄라이저가 탑재되어 있어, 가장 까다로운 근접 패키지 아키텍처도 엔진이 원활하게 지원할 수 있습니다. 이퀄라이징을 거친 데이터 신호는 이후 증폭 과정을 통해 광 변조기 구동에 최적화된 전압 진폭을 제공합니다. 수신된 광 신호의 경우, EIC는 탑재된 트랜스임피던스 증폭기(TIA) 가 노이즈를 최소화하면서도 탁월한 대역폭과 선형성을 제공해, ASIC 리시버로 전송되는 전기 신호가 최상의 품질을 유지하도록 보장합니다. CMOS 기반 대안과 달리 Vesta의 EIC는 실리콘 게르마늄(SiGe)으로 제작된 바이폴라 접합 트랜지스터를 사용합니다. SiGe는 CMOS보다 뛰어난 아날로그 성능을 제공하기 때문에, 오늘날 출하되는 대부분의 데이터센터용 옵틱에는 SiGe 광전소자가 사용됩니다.

Vesta PIC 역시 널리 사용되는 소재와 기술을 활용하여, 우수한 성능과 뛰어난 신뢰성을 모두 제공합니다. PIC는 주류 실리콘 포토닉스 공정을 적용하며, 이는 이미 시장에서 검증되어 신뢰성이 높은 Mach-Zehnder 변조기(MZM)를 제작하는 데 사용됩니다. 이 유형의 변조기는 다른 변조기 아키텍처에서 흔히 나타나는 극심한 온도 민감성 문제 없이 우수한 성능을 제공합니다. 이런 이유로 인해 MZM은 직접 검출 시스템과 코히어런트 시스템 모두에 대규모로 배치되고 있습니다.

전력 및 비용

오늘날 하이퍼스케일 데이터센터에서 사용되는 거의 모든 광 링크는 리타이밍 과정을 거칩니다. 블로그 글, 개방형 생태계가 어떻게 CPO 도입을 촉진하는가에서 자세히 설명된 것처럼, 10만 XPU 데이터센터의 경우, 이들 리타이머 비용이 약 1,300만 달러에 달하고 전력 소모량도 2메가와트 가량 증가합니다. 반면 Vesta는 별도의 리타이밍 기능이 없는 완전한 선형 구조입니다. 그 결과, Vesta는 광 인터커텍트 전력 소모를 약 70%까지 절감하여, 단 5pJ/bit 전력만으로 IEEE 800BASE-DR4-2 표준을 충족하는 최대 2km의 링크를 제공합니다. 이들 링크는 IEEE 표준을 준수하기 때문에, 그림 5에서 보듯이, 표준 플러그형 옵틱을 사용하여 상호연결을 구성할 수 있습니다.

Scale-out network using Vesta interconnected switches

그림 5. Vesta 상호연결된 스위치를 사용한 스케일 아웃(수평 확장형) 네트워크

리타이머 제거를 통한 비용 절감과 함께, Vesta는 또 다른 주요한 방식으로도 비용을 관리할 수 있게 설계되었습니다.  그림 6에서 보듯이, QSFP-DD 및 OSFP와 마찬가지로 Vesta는 표준을 준수하는 플러그형 인터커넥트 솔루션입니다. 따라서 Vesta는 지속적으로 큰 폭의 연간 비용을 절감해 온 이러한 주류 광학 모듈과 동일한 제조 비용 절감 효과를 누릴 수 있습니다. 좋은 예가 800GBASE-DR8 모듈입니다. 리서치 기관 LightCounting이 2026년 4월 시장 전망 보고서에서 2022년부터 2026년까지 연간 21%의 비용 절감을 기록했다고 보고했습니다.

Standards-based Pluggable Optical Interconnect Solutions_both

그림 6. 표준을 준수하는 플러그형 광 인터커넥트 솔루션

Ciena Vesta 200: AI 네트워킹 요구에 맞춰 설계

과거의 기술 전환에서 보듯, 고객 요구사항이 완전히 구체화되기까지는 수년이 걸릴 수 있습니다. AI 네트워킹은 달랐습니다. 클라우드 제공업체들의 요구사항은 처음부터 놀라울 정도로 일관적이었습니다. 바로 확장성, 밀도, 신뢰성, 낮은 전력 소비, 비용 효율성을 제공하는 솔루션입니다.

Vesta는 바로 이러한 우선순위를 충족하도록 설계되었습니다. 이 제품은 하나의 속성만을 최적화하는 대신, 신중하게 선택한 기술을 통해 오늘날 하이퍼스케일 AI 인프라에 맞춰 최적화된 솔루션을 구현할 수 있음을 보여줍니다. 자세히 알아보기: Vesta 200 6.4T 광학 엔진과 공동 패키징 및 근접 패키지 옵틱에 대한 Ciena의 비전.