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400G 레인: AI 데이터센터의 다음 전환점

2026-08-06

400G 레인: AI 데이터센터의 다음 전환점

출처: Anna Tatarczak 박사, ECOC 2025 시장 초점 | 2026년 5월 18일 | Coherent

Coherent의 OFC 데모: 400Gbps의 InP 차동 EML — 아이 다이어그램

400G PAM4 전송을 지원하려면 변조기는 100GHz에 가까운 대역폭을 제공해야 합니다. 각기 다른 장점을 가진 다양한 재료 플랫폼과 장치 아키텍처가 탐색되고 있습니다.

실리콘 포토닉스(SiPh) — 집적 밀도 및 확장성
인듐 포스파이드(InP) — 네이티브 레이저 통합 및 고대역폭
박막 니오브산 리튬(TFLN) — 초고대역폭 및 선형성

폴리머 및 티탄산 바륨(BTO)과 같은 신흥 변조기 재료도 조사 중입니다.

마찬가지로, 다른 변조기 설계는 성능, 풋프린트 및 효율성 간에 서로 다른 절충점을 제공합니다.

링 변조기 — 컴팩트하지만 온도에 크게 의존적인 공진
Mach-Zehnder 변조기 — 더 높은 성능이지만 더 큰 풋프린트 및 더 높은 구동 전압
전기 흡수 변조 레이저(EML) 및 차동 EML — 더 컴팩트하고 전력 효율적

수신기 측에서는 100GHz에 가까운 대역폭을 달성하려면 광검출기와 트랜스임피던스 증폭기의 신중한 공동 최적화가 필요하며, 이러한 극한 속도에서 신호 충실도를 유지해야 합니다. 게르마늄 및 인듐 포스파이드와 같은 재료가 여기서 중요한 역할을 합니다.

대역폭에서 시스템 수준 성능으로

레인 속도가 상승함에 따라 주요 성능 지표가 진화하고 있습니다. 전력, 도달 거리 및 비용과 같은 전통적인 고려 사항은 여전히 필수적입니다. 그러나 새로운 시스템 수준 요인이 결정적이 되고 있습니다.

지연 시간 결정성, 특히 동기화된 AI 워크로드의 경우
비트 오류율(BER) 및 신호 무결성
전방 오류 수정(FEC) 오버헤드, 이는 지연 시간과 유효 처리량 모두에 영향을 미칩니다.
선형성, 특히 다단계 변조 방식의 경우
신뢰성, 다운타임을 최소화하고 AI/ML 모델의 비용이 많이 드는 재학습 주기를 피하기 위해

레인당 400G에서 시스템 성능은 이러한 매개변수가 얼마나 효과적으로 균형을 이루는지에 달려 있습니다. 이는 전체 시스템이 신호 무결성을 보장하기 위해 이러한 복잡한 절충점을 얼마나 잘 탐색하는지에 따라 결정됩니다.

더 짧은 도달 거리, 더 스마트한 아키텍처

더 높은 레인 속도는 새로운 제약을 도입합니다. 색수차와 같은 광학 효과는 달성 가능한 거리를 제한하여 장거리 시나리오에 대한 고급 보상 기술이 필요합니다.

레이저 유형에 따라 400G에서 지원되는 최대 도달 거리는 일반적으로 0.5km에서 1.5km까지입니다.

흥미롭게도 대부분의 데이터센터 링크는 비교적 짧게 유지됩니다. 특히 긴밀하게 결합된 시스템이 지배적인 AI 기반 환경에서는 대다수가 30미터 미만입니다. 차세대 AI/ML 데이터센터에서는 링크가 더 짧아질 것으로 예상됩니다. 거리를 확장해야 하는 경우 최대 가능성 시퀀스 추정(MLSE) 또는 광 색수차 보상과 같은 기술이 격차를 해소할 수 있습니다.

패키징, 냉각 및 차세대 폼 팩터

전기 대역폭이 100GHz를 초과함에 따라 상호 연결 설계의 물리적 과제가 더욱 두드러집니다.

소켓 예시

새로운 폼 팩터(플러그형 및 소켓형 모두)는 신호 무결성을 유지하면서 더 높은 데이터 속도를 지원하기 위해 개발되고 있습니다. 이러한 설계는 커넥터, 케이블 및 인쇄 회로 기판 전반에 걸쳐 더 엄격한 제조 공차를 요구합니다.

동시에 열 관리가 중요한 제약 조건으로 부상하고 있습니다. 전력 밀도가 증가함에 따라 액체 냉각은 차세대 광 모듈에 대한 프리미엄 옵션에서 실질적인 필수품으로 전환되고 있습니다.

데이터센터 진화의 결정적인 순간

레인당 400G로의 전환은 데이터센터 산업에 중요한 순간을 의미합니다. 이는 점진적인 개선에서 효율성, 확장성 및 시스템 수준 최적화가 중심이 되는 아키텍처 변환으로의 전환을 나타냅니다.

이러한 요구를 충족하려면 전체 기술 스택에 걸쳐 혁신이 필요합니다.

범주	예시
재료	InP, SiPh, TFLN, BTO, 폴리머
패키징 및 커넥터	새로운 폼 팩터, 더 엄격한 공차
IC 및 DSP	더 높은 대역폭, 더 낮은 전력
열 관리	액체 냉각, 고급 방열
광학 설계	변조기 아키텍처, 수신기 공동 최적화
시스템 통합	크로스 레이어 공동 설계
제조	정밀 조립, 수율 최적화

이러한 전체 스펙트럼에서 제공할 수 있는 회사는 AI 인프라의 미래를 형성하는 데 중심적인 역할을 할 것입니다.

미래를 내다보며

AI가 계속 확장됨에 따라 데이터센터 네트워크에 대한 요구는 더욱 심화될 것입니다. 레인당 400G로의 전환은 광 상호 연결의 다음 혁신 단계의 시작을 의미합니다. 여기서 광 기술은 더 이상 단순히 연결을 가능하게 하는 것이 아니라 시스템 성능의 한계를 정의합니다. 그리고 이러한 과제가 다음 단계의 발전을 형성할 것입니다.

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2026-08-06

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출처: Anna Tatarczak 박사, ECOC 2025 시장 초점 | 2026년 5월 18일 | Coherent

Coherent의 OFC 데모: 400Gbps의 InP 차동 EML — 아이 다이어그램

실리콘 포토닉스(SiPh) — 집적 밀도 및 확장성
인듐 포스파이드(InP) — 네이티브 레이저 통합 및 고대역폭
박막 니오브산 리튬(TFLN) — 초고대역폭 및 선형성

폴리머 및 티탄산 바륨(BTO)과 같은 신흥 변조기 재료도 조사 중입니다.

마찬가지로, 다른 변조기 설계는 성능, 풋프린트 및 효율성 간에 서로 다른 절충점을 제공합니다.

링 변조기 — 컴팩트하지만 온도에 크게 의존적인 공진
Mach-Zehnder 변조기 — 더 높은 성능이지만 더 큰 풋프린트 및 더 높은 구동 전압
전기 흡수 변조 레이저(EML) 및 차동 EML — 더 컴팩트하고 전력 효율적

대역폭에서 시스템 수준 성능으로

지연 시간 결정성, 특히 동기화된 AI 워크로드의 경우
비트 오류율(BER) 및 신호 무결성
전방 오류 수정(FEC) 오버헤드, 이는 지연 시간과 유효 처리량 모두에 영향을 미칩니다.
선형성, 특히 다단계 변조 방식의 경우
신뢰성, 다운타임을 최소화하고 AI/ML 모델의 비용이 많이 드는 재학습 주기를 피하기 위해

더 짧은 도달 거리, 더 스마트한 아키텍처

레이저 유형에 따라 400G에서 지원되는 최대 도달 거리는 일반적으로 0.5km에서 1.5km까지입니다.

패키징, 냉각 및 차세대 폼 팩터

전기 대역폭이 100GHz를 초과함에 따라 상호 연결 설계의 물리적 과제가 더욱 두드러집니다.

소켓 예시

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이러한 요구를 충족하려면 전체 기술 스택에 걸쳐 혁신이 필요합니다.

범주	예시
재료	InP, SiPh, TFLN, BTO, 폴리머
패키징 및 커넥터	새로운 폼 팩터, 더 엄격한 공차
IC 및 DSP	더 높은 대역폭, 더 낮은 전력
열 관리	액체 냉각, 고급 방열
광학 설계	변조기 아키텍처, 수신기 공동 최적화
시스템 통합	크로스 레이어 공동 설계
제조	정밀 조립, 수율 최적화

이러한 전체 스펙트럼에서 제공할 수 있는 회사는 AI 인프라의 미래를 형성하는 데 중심적인 역할을 할 것입니다.

QSFP 송수신기 모듈

SFP 송수신기 모듈

SFP+ 송수신기 모듈

100G QSFP28 송수신기

400G 트랜시버

800G 송신기

25G SFP28 송수신기

40G QSFP+ 트랜시버

구리 송수신기

SGMII 트랜시버

AOC 수신기

DAC 트랜시버

PON 송수신기

OSA 구성요소

토사

로사

BOSA

QSFP 송수신기 모듈

SFP 송수신기 모듈

SFP+ 송수신기 모듈

100G QSFP28 송수신기

400G 트랜시버

800G 송신기

25G SFP28 송수신기

40G QSFP+ 트랜시버

구리 송수신기

SGMII 트랜시버

AOC 수신기

DAC 트랜시버

PON 송수신기

OSA 구성요소

토사

로사

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대역폭에서 시스템 수준 성능으로

더 짧은 도달 거리, 더 스마트한 아키텍처

패키징, 냉각 및 차세대 폼 팩터

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미래를 내다보며

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대역폭에서 시스템 수준 성능으로

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미래를 내다보며