AI networking scale-across and scale-in optical interconnect infrastructure: 스케일어크로스 AI 네트워크가 코히어런트 광학, 중공 코어 광섬유 및 OCS 수요를 크게 늘릴 가능성

개요

이 산업 보고서는 AI 인프라가 단일 데이터센터 클러스터를 넘어 어떻게 진화할 수 있는지 검토한다. Nomura는 여러 데이터센터를 하나의 컴퓨팅 풀로 연결하는 스케일어크로스 네트워크와 NVIDIA의 스케일인 아키텍처가 첨단 광 네트워크 하드웨어 및 관련 인프라 수요를 높일 것이라고 주장한다.

핵심 견해

Nomura의 핵심 논지는 수조 개 파라미터를 넘는 AI 학습 모델과 빠르게 늘어나는 추론 워크로드가 단일 클러스터 또는 데이터센터 안의 기존 스케일업·스케일아웃 구조에서 전력, 냉각, 토지 및 토폴로지 제약을 드러내고 있다는 것이다. NVIDIA가 2025년에 제안한 스케일어크로스는 지리적으로 분산된 데이터센터를 하나의 AI 컴퓨팅 풀로 연결해 단일 작업을 협업 수행하게 한다. 이는 노드나 랙 내부 GPU를 연결하는 스케일업, 하나의 데이터센터 안에서 캐비닛을 늘리는 스케일아웃과 다르다. Nomura는 AI 클러스터가 단일 캠퍼스의 물리적 한계를 넘으면 스케일어크로스가 점차 필수적이 될 것으로 본다. 이 변화는 기존 데이터센터 인터커넥트보다 높은 네트워크 성능을 요구한다. 기존 DCI는 통상 100G-400G로 동기화, 백업 및 콘텐츠 배포를 지원하지만, 분산 AI 학습은 더 높은 대역폭, 낮은 지연시간, 낮은 패킷 손실 및 높은 신뢰성을 요구한다. Cisco는 스케일어크로스로 1mn XPUs를 연결하려면 WAN/DCI 네트워크의 약 14배 대역폭이 필요하다고 추정한다. Nomura는 800G 및 1.6T 코히어런트 트랜시버, 중공 코어 광섬유, OCS, DCI/WAN/메트로 라우터와 스위치를 사이트 간 백본의 핵심으로 제시한다. 스케일어크로스의 범위는 500m를 넘고 동기식 학습에서는 20km, 비동기식 사용에서는 100km 이상에 이를 수 있으며, 스케일업은 통상 4m 미만, 스케일아웃은 100m-2km이다. 보고서는 여러 기반 기술을 제시한다. IM-DD 모듈은 2km 미만인 반면 코히어런트 모듈은 80-120km까지 연장될 수 있어 장거리 링크에 더 적합하다. Google이 2021년에 처음 제안한 coherent-lite는 단순화된 DSP를 사용해 비용과 전력소비를 낮추며 2-20km 링크에 쓰인다. Nomura는 이를 스케일아웃, 스케일어크로스 및 DCI에 적용할 것으로 예상한다. 중공 코어 광섬유는 공기, 불활성 가스 또는 진공을 유리 대신 전송 매체로 써 지연시간과 손실을 낮춘다. FiberHome은 기존 솔리드코어 광섬유보다 전송 지연시간이 31% 낮다고 제시했다. OCS는 높은 대역폭의 유연한 전광 스위칭을 제공하며, Nomura는 OCS와 coherent-lite의 조합이 2.4T/3.2T 모듈 시대로의 확장을 지원할 수 있다고 본다. Nomura는 수백 개 광섬유 쌍에서 tens of petabits per second에 이를 수 있는 스케일어크로스 용량을 추가 사이트, 전력 및 공간의 비현실적인 증가 없이 처리하는 방법으로 멀티레일 광자 라인 시스템도 설명한다. Ciena는 이 기술이 단일 랙의 광섬유 쌍 수를 32배 늘려 코히어런트 트랜시버와 고밀도 증폭기 수요를 뒷받침할 수 있다고 추정한다. NVIDIA의 Spectrum-XGS는 스케일어크로스를 위한 소프트웨어와 하드웨어 결합 솔루션으로, 800Gb/s를 지원하는 ConnectX-8 및 BlueField-3 SuperNIC, 1.6T 광 모듈, 지리적으로 분산된 데이터센터용 코히어런트 트랜시버를 포함한다. 스케일인은 보고서의 두 번째 주요 아키텍처 주제다. NVIDIA는 이를 기업 데이터와 AI 컴퓨팅을 연결하는 남북 경계 계층으로 정의하며, DPU와 Ethernet으로 사용자 접근, 데이터 처리, 스토리지, 격리 및 보안 작업을 CPU와 GPU에서 오프로드한다. Nomura는 다중 라운드 에이전트 상호작용이 전송과 스토리지 복잡성을 높이고, 금융·헬스케어 같은 분야에서는 데이터가 컴퓨팅 클러스터에 들어가기 전 암호화와 격리가 필요하기 때문에 Agentic AI 시대에 그 중요성이 커질 것으로 본다. NVIDIA BlueField-4는 하드웨어 수준 Zero Trust 격리와 멀티테넌트 스토리지 오프로드를 제공하며, 18X AI Factory 서비스 대역폭과 2X 스토리지 가속 성능을 제공하는 것으로 설명된다. 시장 근거도 빠르게 확대되는 기회를 뒷받침한다. Ciena는 네트워크, DCI 및 스케일어크로스 패브릭을 포함한 AI-WAN이 2026-29E에 USD7bn에서 USD14bn으로 약 30% CAGR 성장하고, 스케일어크로스 시장은 2029E에 USD8-10bn에 이를 것으로 예상한다. 500,000-GPU 클러스터용 80km 구간에서 Ciena는 스케일어크로스 TAM을 증폭기 제외 약USD500mn, GPU당 USD1,000으로 추정한다. 1,000km에서는 USD1bn, 2,000km에서는 ZR/ZR+ 플러거블에서 고성능 모뎀으로의 전환으로 USD2bn까지 늘어날 수 있다. Cignal AI는 800G ZR/ZR+ 시장의 2025-2029E CAGR을 145%로 예상하며, OCS 시장은 2025년 약USD400mn에서 2029E USD2.5bn 초과로 확대되어 약58%의 4년 CAGR을 기록할 것으로 전망한다. Coherent는 2030년 글로벌 OCS 시장 규모 가이던스를 USD2bn에서 USD4bn으로 상향했다. 광섬유 수요는 또 다른 핵심 연결고리다. CRU는 AI 워크로드용 광케이블 수요가 2025E에 전년 대비 77% 성장하고 2025-29E CAGR은 26%일 것으로 예상한다. Nomura는 단일 GW 데이터센터에 수백만에서 10mn fkm의 광섬유가 필요할 수 있다고 언급한다. 북미 CSP는 이미 중공 코어 광섬유를 배치하거나 시험 중이다. AWS는 2026년까지 10개 핵심 데이터센터에 배치했고, Microsoft는 2026년 말까지 Azure 글로벌 네트워크에 15,000km를 배치할 계획이며, Google과 Meta도 관련 기술 시험을 시작했다. 중국에서는 스케일어크로스가 해외보다 아직 작은 비중이고 대규모 수요 변곡점에 도달하지 않았지만, China Mobile과 ZTE가 관련 기술을 발표하고 상용 검증을 완료했다고 보고서는 말한다. 경쟁 구도는 광 DSP, 트랜시버, OCS 및 광섬유에 걸친다. Marvell과 Acacia가 코히어런트 400G+ 시장을 주도하고 Ciena, Nokia, Huawei가 뒤를 잇는다. 수직 통합된 Ciena, Infinera/Nokia, Huawei는 내부 사용을 위한 DSP를 개발한다. 보고서는 Google, Coherent, Lumentum을 현재의 주요 OCS 업체로 꼽는다. 중공 코어 광섬유에서는 YOFC, Hengtong Optoelectronics, Lightera, Relativity Networks를 핵심 공급업체로 제시한다. Nomura는 YOFC가 중공 코어 광섬유 상용화로, Zhongji InnoLight와 Accelink는 고속 코히어런트 트랜시버 수요 증가로 수혜를 볼 것으로 예상한다.

분석 프레임워크

Nomura는 먼저 스케일업, 스케일아웃, 스케일어크로스 및 스케일인 네트워크 아키텍처를 구분한 뒤 AI 클러스터의 제약을 필요한 네트워크 성능과 연결한다. 기술 스택, 시장 규모 추정, 도입 사례, 가치사슬 및 경쟁 지위를 평가해 잠재 수혜자를 식별한다.

방법론 메모

• 산업 분석 프레임워크수급 프레임워크

  AI 네트워킹 수급 분석

  보고서는 분산 AI 컴퓨팅 요건의 증가를 광 모듈, 광섬유, 스위치, OCS 및 관련 네트워크 장비 수요와 연결한다.

• 산업 분석 프레임워크산업 가치사슬 상·중·하류 전이

  스케일어크로스 가치사슬 분석

  보고서는 CSP, IDC 서비스 제공업체 및 통신사업자의 수요가 네트워크 장비와 광 시스템을 거쳐 칩, 부품, 트랜시버 및 광섬유 공급업체에 전달되는 과정을 추적한다.

• 산업 분석 프레임워크물량·가격 분해

  TAM 및 용량 기반 시장 규모 산정

  보고서는 GPU 클러스터 규모, 거리, 대역폭 요건, 광섬유 쌍 및 시장 전망을 활용해 스케일어크로스 장비의 기회를 설명한다.

자산 매핑 및 비교

투자 논리에서 명시된 자산으로의 구조화 매핑(강점, 약점, 비교 대상, 위험).

• YOFC (6869 HK)

  Nomura는 이 회사가 스케일어크로스 네트워크용 중공 코어 광섬유 상용화의 수혜를 받을 것으로 예상한다.

  강점

  중공 코어 광섬유를 양산했으며 3개 통신사업자에 납품한 것으로 보고됐다.

  비교

  CRU에 따르면 YOFC는 2025년 글로벌 광케이블 시장에서 약14.57%의 점유율로 약19.52%의 Corning에 이어 2위를 기록했다.

  위험

  중국 통신용 광섬유 수요 부진, AI 네트워킹 사업 확대 또는 해외 확장의 둔화, 중공 코어 광섬유 침투 지연은 목표주가 달성을 저해할 수 있다.

• Zhongji InnoLight (300308 CH)

  Nomura는 이 회사가 고속 코히어런트 광 트랜시버 수요 증가의 수혜를 받을 것으로 예상한다.

  위험

  고급 광 모듈 수요 부진, 400G 및 800G 모듈 경쟁, 800G 및 1.6T 제품 업그레이드 지연 또는 가격 경쟁은 목표주가 달성을 저해할 수 있다.

• Accelink (002281 CH)

  Nomura는 이 회사가 고속 코히어런트 광 트랜시버 수요의 수혜를 받을 것으로 예상한다.

  강점

  Marvell DSP를 사용하는 1.6T coherent-lite 트랜시버로 최대20km의 상호연결 거리를 제공한다.

  위험

  데이터통신 및 통신 시장의 광 부품 수요 부진, 광 칩셋 연구개발 지연, 가격 경쟁과 마진 희석 또는 기술 부문 제재 악화는 목표주가 달성을 저해할 수 있다.

• NVIDIA (NVDA US)

  NVIDIA는 스케일어크로스와 스케일인 개념을 도입했으며, 보고서에서 논의되는 BlueField 및 Spectrum-X Ethernet 플랫폼을 제공한다.

  강점

  이 아키텍처는 DPU와 Ethernet을 AI 팩토리 네트워킹의 핵심 구성요소로 자리매김한다.

핵심 데이터

• AI-WAN TAMUSD7bn to USD14bnCiena의 2026-29E 전망으로, 약30% CAGR이다.
• 스케일어크로스 시장 TAMUSD8-10bnCiena 경영진의 2029E 예상치.
• 스케일어크로스 대역폭 요건About 14x WAN/DCI1mn XPUs 연결에 대한 Cisco의 추정.
• 코히어런트 트랜시버 도달거리80-120kmIM-DD 광 트랜시버의 2km 미만과 비교한 수치.
• 800G ZR/ZR+ 시장 CAGR145%Cignal AI의 2025-29E 추정.
• OCS 시장 규모About USD400mn in 2025 to over USD2.5bn in 2029ECignal AI의 전망으로, 약58%의 4년 CAGR을 의미한다.
• AI 워크로드용 광섬유 수요 성장77% y-y in 2025E; 26% CAGR in 2025-29ECRU의 추정.
• 중공 코어 광섬유 지연시간31% lower than traditional solid-core fiberFiberHome이 제시한 차세대 초저손실 광섬유 수치.

영향과 시사점

Nomura는 분산 AI 인프라가 네트워크 지출을 장거리·고대역폭·저지연 광 시스템으로 이동시킬 것으로 본다. 보고서는 코히어런트 트랜시버, OCS 및 중공 코어 광섬유 공급업체의 기회를 강조하는 한편, 중국은 해외 시장보다 도입 초기 단계에 있다고 지적한다.

주시할 점

• 북미 CSP의 스케일어크로스 네트워크 상용 배치와 중공 코어 광섬유 구축 속도.
• AI 데이터센터 상호연결에서 800G 및 1.6T 코히어런트 광학, coherent-lite 및 OCS의 채택.
• 중국의 대규모 스케일어크로스 수요가 변곡점에 도달하는지 여부.