브로드컴, AI 시대의 숨겨진 핵심 기술: SerDes 심층 분석 (feat. 데이터센터 네트워킹)

브로드컴, AI 시대의 숨겨진 핵심 기술: SerDes 심층 분석 (feat. 데이터센터 네트워킹)

최근 AI 기술의 발전과 함께 엔비디아를 잇는 차세대 주역으로 주목받는 기업, 바로 브로드컴입니다. 많은 빅테크 기업들이 자체 AI 칩 설계를 위해 브로드컴을 찾고 있으며, 투자 시장에서도 브로드컴의 역할과 경쟁력에 대한 관심이 뜨겁습니다. 이 글에서는 브로드컴의 핵심 기술인 SerDes를 중심으로, AI 시대에 브로드컴이 다시 주목받는 이유와 기술적 해자를 심층적으로 분석해 보겠습니다.

1. AI 데이터센터, 네트워크 속도가 핵심이다

엔비디아의 블랙웰 플랫폼은 GPU 간 통신뿐만 아니라, 거대한 서버 랙을 구성하는 요소들 간의 네트워킹이 매우 중요합니다. 오픈AI의 GPT 모델과 같은 거대 AI 모델을 구동하기 위해서는 수많은 GPU들이 연결되어야 하며, 이들 간의 빠른 데이터 전송 속도가 필수적입니다.

브로드컴은 이러한 데이터센터 네트워킹에서 스위칭 역할을 담당하며, 물리적으로 떨어진 위치에서도 필요한 속도로 데이터를 전송할 수 있는 기술, 바로 SerDes (Serializer/Deserializer) IP 기술에서 강력한 경쟁력을 보유하고 있습니다.

2. SerDes란 무엇인가? 왜 중요할까?

SerDes는 직렬화(Serialization)와 역직렬화(Deserialization)를 결합한 용어입니다. 원래 병렬로 전송되는 데이터를 직렬로 변환하여 전송하고, 수신 측에서는 다시 병렬 데이터로 복원하는 기술입니다.

그렇다면 왜 병렬 전송 대신 복잡한 직렬화 과정을 거치는 걸까요?

브로드컴이 SerDes 분야에서 수십 년간 앞서 나갈 수 있었던 이유는 다음과 같습니다.

• I/O 핀 수 감소: SerDes를 사용하면 PCB 설계의 복잡성을 줄일 수 있습니다.
• 클럭 속도 증가: 하나의 I/O 핀을 통해 더 많은 데이터를 빠르게 전송할 수 있습니다.
• 신호 간섭 감소: 병렬 전송 시 발생하는 크로스토크(신호 간섭) 문제를 해결하여 데이터 전송의 안정성을 높입니다.

즉, SerDes는 노이즈를 줄이고 전력 효율성을 높이면서 클럭 속도를 증가시켜 데이터 전송 속도를 극대화하는 핵심 기술입니다.

3. 브로드컴, SerDes 분야의 '장인'

브로드컴은 20년 넘게 SerDes 기술 개발에 매진해 온 '장인'과 같은 기업입니다. 아바고(Avago)와의 합병을 통해 통신 및 네트워크 장비 분야에서 다양한 형식의 SerDes 라인업을 확보하고 있습니다.

브로드컴은 GPU 간 통신, 칩 간 연결, 이더넷 통신, 광통신 등 다양한 환경에 최적화된 SerDes 솔루션을 제공합니다. 각 빅테크 기업은 원하는 데이터 전송 속도에 맞춰 브로드컴의 다양한 SerDes 라인업 중에서 가장 적합한 솔루션을 선택하여 설계에 적용할 수 있습니다.

또한, SerDes를 병렬로 구성하여 레인(Lane) 수를 늘리면 데이터 전송 속도를 더욱 향상시킬 수 있습니다. 이는 HBM과 같이 대용량 데이터를 빠르게 처리해야 하는 경우에 매우 유용합니다.

브로드컴 SerDes의 핵심 역할 요약:

• 대역폭 확장: 다양한 라인업의 SerDes를 통해 대역폭을 극대화합니다.
• 신뢰성 향상: 이퀄라이제이션(Equalization) 기술을 통해 신호 손실을 보정하고 데이터 전송의 신뢰성을 높입니다.
• 다양한 프로토콜 지원: PCI 익스프레스, 인피니밴드, 파이버 채널, SAS 등 다양한 프로토콜을 지원합니다.

과거에는 SerDes가 작은 IP에 불과했지만, AI 워크로드가 증가하면서 저전력 설계의 중요성이 더욱 부각되고 있습니다. 브로드컴은 SerDes 기술을 통해 데이터센터의 전력 효율성을 향상시키는 데 기여하고 있습니다.

또한, 브로드컴은 짧은 거리부터 장거리까지 다양한 SerDes 솔루션을 제공하여 데이터센터 전체를 효율적으로 구축할 수 있도록 지원합니다.

4. 브로드컴의 핵심 역량, 메모리 컨트롤러가 아니다?

최근 증권가에서는 브로드컴의 핵심 역량을 메모리 컨트롤러로 분석하는 의견도 있습니다. 하지만 엄밀히 말하면, 메모리 컨트롤러는 브로드컴의 핵심 역량이 아닙니다. 메모리 컨트롤러는 중국 기업들도 많이 만들고 있으며, 브로드컴의 차별화된 경쟁력은 메모리 컨트롤러 내부에서 HBM에 적합한 SerDes IP를 활용하고, 직렬화된 데이터를 다양한 프로토콜로 전환할 수 있는 기술에 있습니다.

엔비디아 역시 MVLink라는 자체 규격을 통해 GPU 간 통신 속도를 높이고 있습니다. MVLink는 PCI 익스프레스보다 더 높은 데이터 전송 속도를 지원하며, SerDes 기술을 통해 고대역폭, 저지연 데이터 전송을 구현합니다.

5. 브로드컴, 미래 기술을 선도하다

브로드컴은 10년 이상 옵티컬 파이(Optical PHY) 기술 개발에 투자하며, 레인당 데이터 전송 속도를 꾸준히 향상시켜 왔습니다. 또한, TSMC의 첨단 공정을 활용하여 AI 칩을 설계하고 있으며, 케이던스(Cadence), 시놉시스(Synopsys)와 같은 EDA 툴 및 IP 기업과의 협력을 통해 AI 칩 설계 역량을 강화하고 있습니다.

물론, 브로드컴 외에도 마벨(Marvell)과 같은 경쟁 기업도 존재하지만, 브로드컴은 규모 면에서 더욱 앞서 나가고 있습니다.

브로드컴은 차세대 솔루션인 Co-packaged Optics (CPO) 분야에서도 광학 부품과 칩을 결합하는 시도를 통해 미래 기술을 선도하고 있습니다.

6. 결론: 브로드컴, AI 데이터센터 확장의 핵심

브로드컴은 SerDes 기술을 기반으로 네트워킹과 AI 칩 설계 분야에서 강력한 경쟁력을 확보하고 있습니다. SerDes는 데이터센터 내부의 칩 간 통신부터 데이터센터 전체의 백본 네트워크까지, AI 시대에 데이터 전송 병목 현상을 해결하고 데이터센터 확장을 가속화하는 핵심 기술입니다.

브로드컴은 저전력 SerDes 기술을 통해 데이터센터의 전력 효율성을 높이고 있으며, 다양한 프로토콜과 거리(단거리, 장거리)를 지원하는 솔루션을 제공하여 AI 시대의 요구에 부응하고 있습니다.

브로드컴의 뛰어난 기술력은 애플, 구글, 오픈AI와 같은 빅테크 기업과의 협력을 통해 더욱 빛을 발하고 있습니다. 앞으로 브로드컴은 AI 시대의 숨겨진 영웅으로서 더욱 중요한 역할을 수행할 것으로 기대됩니다.

7. 추가 정보 (참고)

• RDMA (Remote Direct Memory Access): 원격 직접 메모리 접근 기술
• RoCE (RDMA over Converged Ethernet): 컨버지드 이더넷 기반 RDMA
• PAM4 (Pulse Amplitude Modulation 4): 4단계 펄스 진폭 변조 (통신 속도 향상 기술)

이 글에서는 브로드컴의 SerDes 기술을 중심으로 AI 시대에 브로드컴이 주목받는 이유를 심층적으로 분석했습니다. 다음 글에서는 브로드컴의 AI 칩 설계 역량과 빅테크 기업과의 협력 사례를 자세히 살펴보겠습니다.