Credo는 8년간 DSP 칩 사업을 해온 끝에 광학 분야로 진출했으며, 지난해 10월 ZeroFlap 광모듈 라인을 출시한 지 1년 만에 800G를 넘어 대역폭을 끌어올리고 있다.

디지털 신호 처리 장치(DSP)를 다루던 지 8년이 지난 지금, Credo Technology Group Holding Ltd("Credo")는 본격적으로 광학 분야에 진출하기 시작했습니다.

작년 10월 ZeroFlap 광학 모듈 제품군을 처음 출시한 이후, Credo는 1년 만에 제품 대역폭을 800G에서 1.6T로 끌어올렸습니다. 이러한 확장과 함께 모듈 내부 기술에 대한 통제력도 강화했습니다. 최신 세대의 올-DSP 모듈은 200G/lane Cardinal DSP, DustPhotonics를 인수하며 확보한 Kfir200 SiPho PIC(실리콘 포토닉스 광집적회로), 그리고 PILOT 진단 및 분석 플랫폼을 하나로 결합했습니다.

이러한 광학 분야에 대한 베팅은 Credo의 시장 인식에서 비롯됩니다. 9월 제품 출시 행사에서 Credo 중국 영업 부문 부사장 Yang Xuexian은 지난 1년간 업계에서 목격한 가장 큰 변화를 설명했습니다. 단일 GPU의 성능 향상만으로는 더 이상 AI 수요를 따라갈 수 없으며, 점점 커지는 연산 격차는 더 많은 GPU를 연결함으로써 메워야 한다는 것입니다.

업계의 관심이 "GPU 한 개를 얼마나 빠르게 만들 것인가"에서 "더 많은 GPU를 어떻게 연결해 더 큰 연산 시스템을 구성할 것인가"로 옮겨가면서, 광학 모듈의 엔드투엔드 통합은 Credo의 시스템 수준 상호연결 전략을 가장 명확하게 보여주는 사례가 되었습니다.

Credo가 이러한 역량을 어떻게 하나의 광학 모듈로 모아 왔는지 이해하려면, 회사가 가장 잘 아는 기술인 DSP에서 출발해야 합니다.

**200G/lane 이후, DSP는 맞춤형으로 진화하다**

8년 동안 Credo의 DSP는 수백만 개가 대형 데이터센터에 배치되었습니다. 이는 7세대에 걸친 아키텍처와 50G/lane, 100G/lane, 200G/lane 제품의 장기 공급에 힘입은 결과입니다.

Credo의 영업 및 광학 제품 마케팅 부사장 Chris Collins는 단일 레인 50G DSP가 오늘날에도 여전히 널리 쓰이고 있으며, Credo는 동시에 400G/lane으로도 나아가고 있다고 말했습니다.

그렇다면 이처럼 널리 채택된 DSP는 광학 모듈 안에서 어떤 역할을 할까요?

DSP는 고속 신호의 "수리 공장" 역할을 합니다. 예를 들어 기존의 올-DSP 광학 모듈에서는, 상위 전기 칩이 보낸 고속 전기 신호가 긴 거리를 이동하면서 감쇠와 왜곡을 겪을 수 있습니다. 이 신호가 빛으로 변환되기 전에, 모듈의 전기 입력단에 있는 DSP가 광학 부품이 처리하기 전에 신호를 정돈합니다. 반대 방향에서도, 광 신호에서 복원된 전기 신호는 다시 전기 칩으로 보내지기 전에 DSP를 거칩니다.

그러나 800G와 1.6T 고대역폭 시대에 들어서면서, 모듈의 전송 능력은 강화되었지만 소비전력 등의 압박으로 내부 아키텍처는 다양하게 갈라지고 있습니다. LRO(Linear Receive Only) 모듈은 송신 측에만 DSP를 두고, LPO(Linear Pluggable Optics) 모듈은 모듈 내부의 DSP를 모두 제거합니다.

모듈의 속도와 아키텍처가 더 세분화되면서, 몇 가지 DSP 사양만으로는 모든 시나리오를 감당할 수 없게 되었습니다. Chris는 200G/lane 세대에서 8×200G DSP는 1.6T 올-DSP 모듈에 잘 맞지만, 이를 1.6T LRO 모듈에 넣으면 수신 측에 남는 기능이 상당한 전력 부담이 된다고 설명했습니다. 한편 4×200G 구성의 800G 모듈에 쓰기에는 비용이 지나치게 많이 듭니다.

이런 이유로 Credo의 최신 올-DSP 모듈인 Cardinal 802는 업계에서 흔한 8채널 단일 다이 방식 대신 4×200G 설계를 채택해, 800G와 1.6T 올-DSP 응용 모두를 지원합니다. LRO에 가장 먼저 베팅한 DSP 공급업체 중 하나인 Credo는 송신 측 처리를 위해 설계된 별도의 DSP도 출시했습니다.

Chris는 Credo가 LRO 방식을 선택한 이유도 설명했습니다. 200G/lane과 같은 고속 링크에서는 신호 자체를 전달하는 것이 이미 매우 어렵습니다. 광학 부품의 손상과 장거리 채널에서 발생하는 왜곡은 모두 등화와 보상을 필요로 합니다. LPO처럼 DSP를 모두 제거하면 이런 문제를 링크 전체가 스스로 처리해야 하며, 시스템에는 오류를 흡수할 여지가 거의 남지 않습니다.

더 흥미로운 점은 오늘날의 DSP가 고속 신호를 실시간으로 처리하는 것 이상의 일을 한다는 것입니다. Credo는 DSP에 "상태 점검" 기능도 부여하고 있습니다. FEC(순방향 오류 정정) 통계, MPI(다중 경로 간섭), 비트 오류율 같은 운용 데이터를 DSP가 지속적으로 수집하고, 이를 Credo의 PILOT 진단 플랫폼이 분석할 수 있습니다.

그러나 기능이 추가되어도 DSP가 결국 소비전력, 면적, 성능의 균형을 맞춰야 하는 칩이라는 사실은 변하지 않습니다. 약 2년 전 5nm 공급이 빠듯해지기 시작하면서, Credo는 일부 제품을 기존의 전력 및 성능을 유지한 채 7nm로 되돌릴 수 있을지 논의하기 시작했습니다.

올해 Cardinal과 함께 출시된 100G/lane Robin이 바로 그 고민의 결과물입니다. 5nm를 사용하는 이전 세대 100G/lane Lark와 비교하면, Robin은 5nm를 사용하지 않습니다. 대신 DSP가 출력한 고속 전기 신호를 증폭하는 칩인 드라이버를 DSP 안에 직접 통합했습니다. 드라이버는 과거에 별도 부품이었습니다. 이로써 패키지 면적은 거의 절반으로 줄었습니다.

Chris에 따르면 Lark DSP만으로도 약 5.5W를 소비하며, 외부 드라이버를 더하면 총합은 최소 약 6.5W입니다. Robin이 두 기능을 통합한 뒤에도 전체 소비전력은 비슷한 수준을 유지합니다.

**DSP에서 PIC로, Credo는 시스템 통합에 베팅하다**

전기 신호와 광 신호의 경계에만 머물기를 원하지 않는 Credo는, 광 신호를 변조하고 수신하는 실리콘 포토닉스 칩을 끌어들이며 광학 모듈 사업을 계속 확장하고 있습니다.

결정적으로 빠져 있던 조각은 올해 Credo가 인수한 DustPhotonics에서 왔습니다. 이 회사는 데이터센터의 고속 광 상호연결을 위한 PIC와 레이저 통합 기술을 오랫동안 개발해 왔습니다. 이를 통해 Credo는 실리콘 포토닉스 옵션 두 가지를 한꺼번에 확보했습니다. 하나는 레이저를 PIC 위에 직접 통합해 광원을 실리콘 포토닉스 칩에 더 가깝게 두는 방식입니다. 다른 하나는 표준 PIC를 제공하여 모듈 제조사가 원하는 광원 유형을 직접 선택할 수 있게 하는 방식입니다.

레이저의 위치와 관계없이 방출된 빛은 실리콘 포토닉스 회로로 들어가야 하며, 전송 과정에서 일부 빛은 필연적으로 손실됩니다. Credo는 이 손실을 줄이도록 설계된 L3C(Low Loss Laser Coupling) 기술을 강조합니다.

그 결과 하나의 레이저가 더 많은 채널에 더 많은 빛을 공급할 수 있습니다. 예를 들어 8채널 설계에서 Credo는 단일 채널 레이저 8개가 필요하지 않습니다. 대신 각각 4개 채널에 빛을 공급하는 레이저 2개만 사용하면 됩니다. 이렇게 하면 레이저 수가 줄어들고, 소비전력, 비용, 방열 요구 조건도 함께 낮아집니다.

이 기능은 더 큰 광학 엔진으로도 확장됩니다. 행사에서 Chris는 16채널 및 32채널 PIC로 확장할 계획을 보여주었고, Credo의 목표 응용처로 기존 플러그형 광학 모듈, NPO(Near-Packaged Optics), CPO(Co-Packaged Optics)를 꼽았습니다.

앞의 두 가지, 즉 광학 모듈이나 엔진을 내장 레이저가 전체 동작을 방해할 걱정 없이 여전히 독립적으로 교체할 수 있는 경우에는, L3C 덕분에 레이저를 광학 엔진에 통합하는 선택도 더 쉬워지며, 내장 광원과 실리콘 포토닉스 회로 사이의 저손실 연결도 유지됩니다.

L3C는 레이저 선택의 유연성도 높입니다. Chris는 Credo가 미국, 중국, 일본의 여러 공급업체가 만든 기존 레이저에 대한 검증을 마쳤다고 말했습니다. 공급이 빠듯할 때 고객이 선택할 수 있는 대체 공급원이 더 많아지는 셈입니다.

Credo에게 DustPhotonics 인수는 광학 설계 및 제조 역량을 추가하는 것 이상의 의미를 갖습니다. Chris의 관점에서, 광학 모듈 제조사들은 전통적으로 DSP와 PIC를 따로 조달해 왔지만, 두 칩을 함께 배치한다고 해서 둘이 직접 함께 동작한다는 보장은 없습니다. 인터페이스, 신호, 소비전력, 펌웨어를 모두 다시 함께 맞춰야 하며, 문제가 생기면 엔지니어들은 서로 다른 공급업체를 오가며 원인을 찾아야 합니다.

DSP와 PIC를 모두 자체 보유하게 되면서, Credo는 이러한 조정과 검증 대부분을 사전에 완료할 기회를 얻었습니다. 각각 따로 존재하던 칩을 사전 검증된 전기-광학 조합으로 통합할 수 있게 된 것입니다. SerDes IP, AEC(능동형 전기 케이블) 같은 기존 역량과 결합하면, Credo가 광학 모듈에만 초점을 맞출 생각이 아니라는 점은 분명합니다. 진정으로 나아가고자 하는 곳은 더 긴 AI 데이터센터 상호연결 링크입니다.