반도체 스타트업 내러티브 ① · 광 I/O와 실리콘 포토닉스
이 그룹의 공통 주장은 “구리 연결이 AI 클러스터의 다음 한계”라는 것이다. 그러나 회사가 실제로 파는 것은 서로 다르다. Ayar Labs는 패키지 안의 광 I/O 칩렛, Lightmatter는 광 인터포저와 광엔진, Ranovus는 양산 가능한 CPO 엔진, SCINTIL은 이종 집적 광회로를 겨냥한다. 이미 Marvell과 Ciena가 Celestial AI와 Nubis를 인수한 사실은 광 연결이 독립 부품에서 대형 시스템 회사의 핵심 자산으로 이동하고 있음을 보여 준다.
투자자 포트폴리오 지도에서 가장 자주 겹친 기술군은 광 I/O였다. AMD Ventures, Intel Capital, NVIDIA, Applied Ventures, Playground Global, imec.xpand가 서로 다른 회사에 반복해서 등장했다. 경쟁사들이 같은 기술에 돈을 대는 이유는 한 회사의 제품 로드맵이 아니라 AI 시스템 전체의 데이터 이동 비용이 문제이기 때문이다.
광 I/O 스타트업의 승부는 “빛이 구리보다 빠르다”를 증명하는 데 있지 않다. 광원·광엔진·파이버 결합·패키징·열·서비스성을 기존 반도체 양산 흐름에 넣는 데 있다.
같은 내러티브, 서로 다른 통합 위치
| 회사 | 핵심 제품·위치 | 2026년 기준 상용화 신호 | 가장 큰 남은 위험 |
|---|---|---|---|
| Ayar Labs | TeraPHY UCIe 광 I/O 칩렛 + SuperNova 외부 광원 | 8 Tbps 칩렛, EVT·열 검증, AMD·Intel·NVIDIA 공동투자 | 고객 XPU 패키지 통합과 대량 생산 수율 |
| Lightmatter | Passage L-series 광엔진, M-series 3D 광 인터포저, Guide 광원 | L20 샘플링 계획, GUC·Cadence·Synopsys 협업, NVLink Fusion 참여 | 복잡한 3D 패키징과 고객 시스템 전환 비용 |
| Ranovus | ODIN 단일 EPIC 기반 CPO·NPO 광엔진 | Jabil과 대량 생산 협업 | 광엔진 성능을 반복 가능한 제조 원가로 바꾸는 일 |
| SCINTIL Photonics | III-V 레이저와 실리콘 포토닉스의 이종 집적 | imec·Applied Ventures 생태계와 파일럿 확장 | 외부 광원 대비 집적 레이저의 신뢰성과 수명 |
| Celestial AI | 메모리·컴퓨트 연결용 Photonic Fabric | 2026년 2월 Marvell 인수 완료 | 독립 제품이 아니라 Marvell 로드맵 안에서 통합 성과를 내야 함 |
| Nubis | XT1600 선형 구동 고밀도 광엔진, Nitro 구리 리드라이버 | 2025년 Ciena 인수, 1.6 Tbps 광 인터페이스 | 인수 뒤 데이터센터 내부 전략과 제품 출시의 연결 |
이 표의 핵심은 “누가 가장 빠른가”가 아니다. Ayar Labs는 전기 UCIe 경계 바로 옆에 광 칩렛을 붙이고, Lightmatter는 패키지의 I/O 면적 자체를 광 인터포저로 다시 설계한다. Ranovus는 전자와 광자를 한 다이에 통합한 광엔진의 제조성을, SCINTIL은 레이저까지 포함한 이종 집적을 강조한다.
내러티브 1: AI는 연산보다 데이터 이동에서 막힌다
대형 AI 모델은 가속기 한 개에서 끝나지 않는다. 텐서 병렬화, 전문가 혼합 모델, 메모리 풀링은 다수의 XPU와 HBM, 스위치를 낮은 지연시간으로 묶는다. 링크 하나의 피크 대역폭보다 전체 scale-up 도메인에서 collective 통신이 지연되지 않는 것이 중요하다.
Ayar Labs는 TeraPHY의 도달 범위를 mm에서 km까지로 제시하며 패키지 간 연결을 하나의 광 I/O 방식으로 통일하려 한다. 2025년 발표한 UCIe 광 칩렛은 8 Tbps 양방향 대역폭과 16파장 SuperNova 광원을 결합한다. 회사가 공개한 검증에서는 UCIe와 광 링크를 잇는 양방향 종단 시험, 열 변화 시험, 10시간 이상의 오류 없는 링크 동작을 제시했다.
Lightmatter는 더 넓은 패키지 구조를 공략한다. Passage L20은 NPO와 OBO를 위한 방향당 6.4 Tbps 광엔진으로 2026년 말 샘플링을 목표로 한다. M1000은 광 인터포저를 패키지 밑에 두고 다이 둘레가 아니라 면적 전체에서 I/O를 꺼내는 접근이다. 회사는 114 Tbps 총 양방향 대역폭과 2.3 pJ/bit를 제시하지만, 이는 공급사가 공개한 플랫폼 수치이므로 실제 고객 워크로드와 양산 조건에서 별도 검증이 필요하다.
내러티브 2: 이제 병목은 광소자가 아니라 패키징이다
실리콘 포토닉스는 연구실 단계의 변조기 성능만으로 상용화되지 않는다. 수십·수백 개 파이버를 작은 패키지에 연결하고, 리플로 뒤에 조립하며, 고장 난 광원을 현장에서 교체하고, 뜨거운 XPU 옆에서 공진 파장을 유지해야 한다.
이 때문에 외부 레이저 소스가 중요한 설계 선택이 됐다. 광원을 패키지 밖에 두면 열과 신뢰성, 서비스성이 좋아지지만 파이버 수와 결합 손실, 시스템 조립이 복잡해진다. Ayar Labs의 SuperNova와 Lightmatter의 Guide는 광엔진만큼이나 중요한 제품이다.
Teramount의 사례는 광 패키징이 독립 시장임을 보여 준다. 회사는 ±30µm 수준의 수동 정렬 허용도와 분리 가능한 PhotonicPlug·PhotonicBump를 내세웠고 2025년 AMD Ventures, Samsung Catalyst Fund 등이 참여한 $50 million 라운드를 받았다. 2026년 5월 Molex가 회사를 인수했다. 광엔진의 성능보다 파이버를 싸고 반복 가능하게 붙이는 능력이 전략적 인수 대상이 된 셈이다.
내러티브 3: 표준이 생기면 기술보다 생태계가 중요해진다
2026년 3월 AMD, Broadcom, Meta, Microsoft, NVIDIA, OpenAI는 Optical Compute Interconnect MSA를 출범시켰다. 첫 공개 사양은 4개 파장에 50 Gbps NRZ를 사용해 방향당 200 Gbps를 제공하고, 장기적으로 파이버당 800 Gbps 이상을 겨냥한다. 프로토콜을 고정하기보다 NVLink·UALink 같은 상위 연결을 공통 광 물리층에 태우려는 시도다.
표준은 스타트업에 양날의 검이다. 공통 인터페이스가 생기면 고객 통합 비용이 낮아지지만 독자 방식의 프리미엄은 줄어든다. Ayar Labs가 UCIe와 여러 MSA 호환을 강조하고 Lightmatter가 OCI·XPO·OCP 활동에 참여하는 이유다. 앞으로는 “광 링크가 된다”보다 “고객이 바꿀 필요가 없는 전기·소프트웨어 경계”가 더 큰 경쟁력이 된다.
투자자들이 보는 것은 무엇인가
| 투자자 유형 | 대표 참여 | 확인하려는 것 |
|---|---|---|
| CPU·GPU·네트워크 CVC | AMD Ventures, Intel Capital, NVIDIA, Marvell | 자체 XPU와 스위치 로드맵의 I/O 병목을 외부 기술로 메울 수 있는가 |
| 파운드리·장비·패키징 | GlobalFoundries, Applied Ventures, imec.xpand, Samsung Catalyst Fund | 공정 설계 키트, 패키지, 광원, 테스트가 양산 흐름에 들어오는가 |
| 딥테크 VC | Playground Global, Sutter Hill, Koch Disruptive Technologies | 긴 개발 기간 뒤에도 방어 가능한 소자·패키징 IP가 남는가 |
| 전략적 인수자 | Marvell, Ciena, Molex | 독립 부품을 자사 네트워크·커넥터 플랫폼에 넣어 고객 채택을 앞당길 수 있는가 |
Ayar Labs의 2024년 $155 million Series D에는 AMD Ventures, Intel Capital, NVIDIA가 신규 참여했고 Applied Ventures, Playground Global, GlobalFoundries 등이 후속 투자했다. 이 투자자 구성은 단순한 재무 기대보다 광 I/O를 실제 XPU·파운드리·패키징 공급망에 넣기 위한 컨소시엄에 가깝다.
회사 발표를 읽을 때 확인할 다섯 가지
- 통합 위치: pluggable, OBO, NPO, CPO, 3D 인터포저 중 어디인가. 가까울수록 대역폭 밀도는 높지만 열·조립 위험도 커진다.
- 광원의 위치: 온칩 레이저인지 외부 광원인지, 서비스와 수명 전략이 있는지 본다.
- 링크 전체 수치: 변조기 단일 소자의 pJ/bit가 아니라 레이저·드라이버·SerDes·열 제어를 포함했는지 확인한다.
- 검증 단계: 논문, 테스트 칩, EVT, 고객 샘플, 양산 출하를 구분한다. “production-ready”와 실제 반복 주문은 다르다.
- 패키징 파트너: 파운드리, OSAT, 커넥터, 광섬유 업체의 이름과 책임 범위가 공개됐는지 본다.
한국에서 볼 기회
한국에는 메모리, 파운드리, 기판, OSAT, 통신사가 함께 있다. 광 I/O 회사가 반드시 국내에서 출발할 필요는 없지만 HBM 패키지, 외부 광원, 파이버 어셈블리, 열 관리, 검사 장비에서 공급망 기회가 생긴다. 특히 광엔진 자체보다 자동 정렬, 웨이퍼 레벨 광 검사, 교체 가능한 광원 모듈은 한국 제조업의 강점과 가깝다.
반대로 “실리콘 포토닉스 시장이 커진다”는 이유만으로 모든 광 스타트업을 같은 그룹으로 보면 안 된다. 데이터센터 내부 링크, 통신용 coherent optics, 센서용 PIC는 고객·표준·패키징이 다르다. 이 글의 기업들은 AI scale-up과 짧은 거리의 고밀도 연결에 가장 가까운 회사들이다.
사업 모델도 광엔진, IP, 플랫폼으로 갈린다
Ayar Labs와 Ranovus는 고객 package에 들어가는 optical chiplet·engine 공급에 가깝다. 매출은 silicon과 light source, module에서 발생하지만 고객별 integration engineering과 qualification 부담이 크다. 한 번 XPU package에 들어가면 세대가 이어질 가능성이 있지만 design cycle이 길고 고객 수가 제한된다.
Lightmatter는 component와 platform의 경계에 있다. Passage L-series를 engine으로 공급하면서 M-series interposer, Guide laser, reference system까지 넓힌다. 고객에게 더 큰 architecture value를 제공할 수 있지만 package·laser·software·system validation을 동시에 책임진다. 높은 기업가치는 단일 PIC보다 이 platform control을 반영한다.
SCINTIL처럼 foundry-compatible photonic circuit와 heterogeneous laser integration을 제공하는 회사는 fabless·foundry partnership에 더 의존한다. 고객이 자체 optical engine을 설계할 수 있도록 PDK·process module·known-good photonic die를 제공하는 방식도 가능하다. IP royalty, wafer supply, custom design service 중 어느 매출이 반복되는지 확인해야 한다.
Celestial AI·Nubis·Teramount의 인수는 또 다른 회수 경로를 보여 준다. optical startup은 독립적으로 hyperscaler에 대량 판매하기 전에 network ASIC, optical system, connector 대기업의 product line으로 흡수될 수 있다. 인수 금액보다 인수자가 어떤 missing layer를 샀는지가 중요하다. Marvell은 photonic fabric, Ciena는 data-center 내부 optical engine, Molex는 serviceable fiber attachment를 보강했다.
승자를 가르는 정량 프레임
기술 비교는 네 개의 분모를 통일해야 한다. 첫째는 package edge 또는 area당 bandwidth, 둘째는 laser와 thermal tuning까지 포함한 end-to-end pJ/bit, 셋째는 fiber당 bidirectional bandwidth, 넷째는 good package 기준 제조 원가다. 이 중 하나만 개선하면 다른 비용이 이동할 수 있다.
예를 들어 wavelength 수를 늘리면 fiber density는 좋아지지만 laser stability, ring tuning, control overhead가 커질 수 있다. 3D stacking은 package shoreline 한계를 줄이지만 yield multiplication과 thermal path를 어렵게 한다. detachable fiber는 field service를 돕지만 connector height와 insertion loss를 관리해야 한다. 결국 가장 좋은 architecture는 최고 수치가 아니라 고객의 cooling·OSAT·service flow에 맞는 균형점이다.
앞으로 12개월의 판별 신호
- Lightmatter L20의 2026년 말 샘플링이 고객 보드와 패키지 검증으로 이어지는가.
- Ayar Labs가 EVT를 넘어 고객 XPU의 DVT·양산 일정을 공개하는가.
- Ranovus와 Jabil의 협업이 실제 대량 출하와 반복 주문으로 연결되는가.
- Marvell·Ciena·Molex가 인수한 기술을 독립 데모가 아니라 자사 제품 SKU에 넣는가.
- OCI MSA와 UCIe 경계가 실제 다중 공급자 상호운용 시험으로 발전하는가.
이 그룹의 강세 판단을 뒤집을 신호는 광 링크가 아니라 전기 SerDes와 리타이머가 예상보다 오래 비용 경쟁력을 유지하는 경우다. 또 CPO의 현장 서비스성과 수율이 해결되지 않아 OBO·pluggable에 머문다면, 가장 공격적인 3D 광 인터포저의 시장 진입은 늦어질 수 있다.
원문 링크
- Ayar Labs 8 Tbps UCIe 광 칩렛 발표, TeraPHY 제품 정보, EVT·열·링크 검증
- Ayar Labs $155 million Series D
- Lightmatter Passage L20 발표, 제품·양산 로드맵
- Ranovus·Jabil 대량생산 협업
- Marvell의 Celestial AI 인수 완료
- Nubis 제품·Ciena 인수 기록
- Molex의 Teramount 인수 완료, Teramount 광 패키징 기술
- OCI MSA 200G 광 물리층 사양 v1.0, OCI MSA 출범 발표
반도체 스타트업 내러티브 시리즈
- 1. 광 I/O 스타트업 지도: Ayar Labs·Lightmatter가 AI 데이터 이동을 다시 설계하는 법
- 2. 칩렛 스타트업 지도: Eliyan·Chipletz가 패키지를 시스템으로 바꾸는 법
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- 4. RISC-V 스타트업 지도: 개방형 ISA 위에서 SiFive·Ventana가 파는 것은 무엇인가
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- 6. 반도체 공정 스타트업 지도: Nearfield·EUV Tech가 수율의 숨은 병목을 찾는 법
자료 기준일: 2026년 7월 28일. 제품 성능은 각 회사가 공개한 수치이며 동일 조건의 제3자 벤치마크가 아니다. 필자는 Synopsys 재직자이며 본문은 공개 자료 기반 산업 분석이다. 특정 기업에 대한 투자 권유가 아니다.
