AI 데이터센터를 위한 포토닉스 관련 기업 현황

1. 배경 - 물리학적 전환 (The Physics of the Shift)

AI 모델이 수십억 개에서 수조 개의 파라미터 규모로 확장됨에 따라, 데이터센터의 물리적 인프라는 '구리 인터커넥트(Copper Interconnects)'라는 벽에 부딪히고 있습니다.

• 문제점: 구리선을 통해 이동하는 전기 신호(전자)는 저항에 직면하여 열을 발생시키고, 거리가 멀어질수록 신호 무결성을 잃습니다. 수천 개의 GPU가 하나의 슈퍼컴퓨터처럼 작동해야 하는 최신 AI 클러스터에서는 랙(Rack) 사이로 데이터가 수 미터씩 이동해야 합니다. 구리선은 몇 미터만 넘어가도 이를 효율적으로 처리하기 어려워, 케이블이 복잡하게 얽히는 '스파게티' 현상, 막대한 전력 소모, 지연 시간(Latency) 병목 현상을 초래합니다.

• 해결책: 포토닉스(Photonics). 데이터가 전자가 아닌 광자(빛)로 전송됨으로써 데이터센터는 다음을 달성할 수 있습니다.

  • 더 높은 대역폭: 초당 더 많은 데이터를 전송.

  • 더 낮은 지연 시간: 저항 없이 빛의 속도로 이동.

  • 에너지 효율성: 현재 클러스터 에너지 예산의 상당 부분을 차지하는 데이터 이동 전력을 절감.

  • 거리: 신호 저하 없이 데이터센터 전체(또는 데이터센터 간)로 데이터 전송.

시장 전망: 실리콘 포토닉스 시장은 2024년 약 17억 달러에서 2031년 110억 달러 이상으로 성장할 것으로 예상되며, 이는 전적으로 AI 클러스터 연결 수요에 의해 주도될 것입니다.

2. 포토닉스 공급망 (The Stack)

"포토닉스 스택"은 GPU의 전기 데이터를 빛으로 변환하고, 이동시키고, 다시 전기 신호로 변환하는 산업적 과정을 의미합니다.

1. 빛 생성 (Light Creation): 레이저 빔 생성 (엔진).

2. 변조 (Modulation): 빛 빔에 데이터를 싣는 과정 (전송).

3. 운송 (Transport): 광섬유를 통해 빛을 이동 (도로).

4. 검출 (Detection): 빛을 포착하여 다시 전기 신호로 변환 (수신).

5. 패키징/제조: 이러한 미세 부품들을 대규모로 조립.

3. 부문별 상세 기업 분석

A. 광원 (LIGHT SOURCES) - 빛이 시작되는 곳

레이저는 시스템의 '심장'입니다. 안정적인 광원 없이는 데이터가 이동할 수 없습니다.

Coherent ($COHR)

• 역할: 광학 소재의 제왕 & 수직 계열화의 거인.

• 핵심 스토리 (The CEO Change): 최근 짐 앤더슨(Jim Anderson) 신임 CEO 취임 이후, 복잡한 사업 구조를 단순화하고 부채를 줄이며 '고수익 AI 데이터센터 사업'에 집중하는 강력한 구조조정을 진행 중입니다. 시장은 이를 매우 긍정적으로 평가하고 있습니다.

• 주요 제품:

  • InP (인듐 인) 레이저: 장거리, 고속 전송에 필수적인 소재. 코히런트는 이 소재를 직접 '기르는(Growth)' 몇 안 되는 기업입니다.

  • 800G/1.6T 트랜시버: 자체 생산한 레이저 칩을 사용하여 최종 모듈까지 만듭니다.

• 시장 지위: 광 트랜시버 시장 점유율 1위. 통신, 산업용 레이저, 디스플레이 등 광범위한 포트폴리오를 보유했지만, 현재는 데이터센터가 성장을 주도합니다.

• 강점:

  • 규모의 경제: 6인치 InP 웨이퍼 양산에 성공했습니다. 경쟁사들이 3~4인치 웨이퍼를 쓸 때, 더 큰 웨이퍼로 한 번에 더 많은 칩을 찍어내어 원가 경쟁력을 확보했습니다.

  • 신뢰성: 수십 년간 축적된 소재 데이터는 하이퍼스케일러들이 가장 중요하게 생각하는 '장기 신뢰성'을 보장합니다.

• 약점: 과거 M&A로 인한 높은 부채 비율이 부담이었으나, 현재 빠르게 축소 중입니다.

• 재무: AI 관련 매출이 전체 데이터통신 매출의 50%를 넘어섰으며, 2025년에도 두 자릿수 성장이 예상됩니다.

Lumentum ($LITE)

• 역할: 레이저 칩의 절대 강자 & 모듈 시장의 도전자.

• 핵심 기술 (EML Leadership): 800G 이상의 속도를 내려면 EML (전계흡수 변조 레이저) 기술이 필수적입니다. 루멘텀은 이 EML 칩 생산 능력에서 세계 최고 수준입니다.

• 전략적 변화 (Cloud Light 인수): 과거에는 레이저 '칩'만 팔았으나, Cloud Light를 인수하면서 구글(Google) 등 하이퍼스케일러에게 직접 '완제품 모듈'을 파는 회사로 변모했습니다. 이는 마진을 높이고 고객 접점을 넓히는 신의 한 수로 평가받습니다.

• 주요 고객: 구글(Google), 엔비디아(NVIDIA), 그리고 애플(Apple - 아이폰용 센서).

• 강점:

  • 기술 장벽: 200G/lane(단일 파장당 200기가비트 전송) 레이저 기술을 선도하고 있어, 1.6T 시대로 갈수록 기술적 해자가 깊어집니다.

  • 애플 레거시: 아이폰용 3D 센싱 레이저 공급사로서 쌓은 대량 생산 노하우를 데이터센터 제품에 적용합니다.

• 약점: 특정 고객(애플, 구글)에 대한 매출 의존도가 매우 높습니다.

• 재무: 고객사의 재고 조정(Inventory Correction)이 끝나고, AI 수요가 폭발하며 턴어라운드하고 있습니다.

MACOM ($MTSI)

• 역할: 고성능 아날로그의 스페셜리스트.

• 핵심 기술 (LPO - Linear Drive): 앞서 언급했듯, MACOM은 광 모듈에서 전력을 가장 많이 먹는 DSP를 제거하는 LPO 기술의 선구자입니다.

  • 왜 중요한가? AI 클러스터가 커질수록 '전기세'가 감당이 안 됩니다. LPO를 쓰면 모듈당 전력을 획기적으로 줄일 수 있습니다.

• 주요 제품:

  • 고성능 레이저 드라이버 & TIA: 빛의 속도가 빨라질수록 이를 제어하는 전자 칩의 성능이 중요해지는데, MACOM은 이 분야의 '페라리' 같은 존재입니다.

  • CSW (Continuous Wave) 레이저: 실리콘 포토닉스용 광원 기술도 확보하고 있습니다.

• 시장 지위: 방산(Defense) 및 우주 항공 분야에서 입증된 '극한의 신뢰성'을 바탕으로 데이터센터 시장을 공략합니다.

• 강점:

  • 수익성: 경쟁사 대비 월등히 높은 영업이익률(30% 이상)을 자랑합니다. "마진이 안 남으면 안 판다"는 고수익 전략을 고수합니다.

• 약점: LPO 기술 채택이 늦어지거나, 표준화 싸움에서 밀릴 경우 성장 동력이 훼손될 수 있습니다.

Aixtron ($AIXA)

• 역할: 공급망의 문지기 (The Gatekeeper).

• 핵심 제품 (MOCVD): 레이저 칩을 만드는 웨이퍼는 실리콘이 아니라 InP(인듐 인), GaAs(갈륨 비소) 같은 화합물입니다. 이 복잡한 물질을 원자 단위로 층층이 쌓아 올리는(Epitaxy) 장비가 바로 MOCVD입니다. 엑시트론은 이 장비 시장을 사실상 독점하고 있습니다.

• 시장 지위: 글로벌 MOCVD 시장 점유율 1위. 코히런트나 루멘텀이 공장을 증설하려면 엑시트론의 장비를 사야만 합니다.

• 강점:

  • 대체 불가능성: 고성능 레이저용 화합물 반도체 장비 분야에서 경쟁자가 거의 없습니다.

  • 다각화: 데이터센터 레이저뿐만 아니라, 전기차용 전력 반도체(GaN/SiC)와 차세대 디스플레이(MicroLED) 시장의 수혜도 받습니다.

• 약점:

  • 중국 리스크: 매출의 상당 부분이 중국에서 발생하여, 수출 규제(Export Control) 이슈에 민감합니다.

  • 주기성: 반도체 장비 산업 특유의 설비 투자 사이클(Boom & Bust)을 탑니다.

Aeluma ($ALMU)

• 역할: 게임 체인저를 꿈꾸는 스타트업.

• 해결하려는 문제: 현재 레이저를 만드는 InP 웨이퍼는 크기가 작고(3~4인치) 비쌉니다. 실리콘 웨이퍼(12인치)처럼 크게 만들 수 있다면 가격을 획기적으로 낮출 수 있습니다.

• 핵심 기술: "III-V on Silicon". 값싼 대형 실리콘 웨이퍼 위에 고성능 레이저 물질(III-V족)을 성장시키는 특허 기술을 보유하고 있습니다.

• 잠재력: 만약 이 기술이 대량 양산에 성공한다면, 포토닉스 산업의 고질적인 문제인 '높은 가격'을 해결하고 라이다(LiDAR) 및 AI 인터커넥트 시장을 장악할 수 있습니다.

• 시장 지위: 초기 단계 (Early Stage). 매출이 발생하기 시작했으나 아직 적자 기업입니다. 투자 관점에서는 '하이 리스크, 하이 리턴' 종목입니다.

• 재무: 아직은 연구개발(R&D) 비용 지출이 많아 수익성보다는 '기술 검증'과 '파트너십' 뉴스가 주가에 더 중요합니다.

B. 광학 엔진 (OPTICAL ENGINES - 통합 계층)

플러그형 모듈에서 칩 바로 옆에 위치하는 '엔진'으로 이동하는 단계.

Marvell ($MRVL)

• 역할: 실리콘 포토닉스의 거인. 거대한 디지털 칩에 광학 기술을 직접 통합 중.

• 주요 제품: 광학 DSP(Nova), 스위치 실리콘(Teralynx), Celestial AI (최근 인수).

• 시장 지위: 브로드컴과 함께 광학 DSP 분야 지배적 위치.

• 전략적 행보: 미래 AI 클러스터가 빛 기반 회로 기판으로 연결될 것이라는 베팅 하에 '포토닉 패브릭' 기술을 보유한 Celestial AI를 인수.

• 매출 전망: AI 매출 수십억 달러 초과 예상; Celestial AI의 기여는 2028 회계연도부터 본격화될 전망.

POET Technologies ($POET)

• 역할: 포토닉스의 '레고 블록' 혁신가 (The Hybrid Integration Solver).

• 핵심 기술 (The ...