Network Switch & 커스텀 DSP — 제왕의 뇌
Broadcom Tomahawk 6 vs NVIDIA Spectrum-X — 스위치 실리콘 이중독점과 DSP 시장 재편
Network Switch & 커스텀 DSP — 제왕의 뇌
도입부 — 3개의 질문으로 시작하는 스위치 실리콘 이야기
투자자가 AI 인프라를 이야기할 때 가장 먼저 떠올리는 이름은 NVIDIA(NVDA)다. 그다음이 TSMC, SK하이닉스, 마이크론 정도일 것이다. 하지만 2026년 4월 기준 시가총액 $1.89T(약 2,700조 원)로 세계 5위권에 올라선 Broadcom(AVGO) 은 AI GPU도, HBM도 만들지 않는다. 그럼에도 월가 애널리스트들은 AVGO를 "AI 인프라 2대 축"의 한 자리로 평가한다. 왜 그런가.
질문 1. 왜 Broadcom은 GPU를 만들지 않는데 시가총액이 $1.89T인가? 답의 핵심은 "스위치 ASIC"에 있다. AI 데이터센터에서 수만 개의 GPU를 연결하는 네트워크 스위치, 그 중심에 있는 두뇌 실리콘을 Broadcom이 사실상 독점하고 있다. 스위치 ASIC 시장 점유율 70~80%라는 숫자는 GPU에서 NVIDIA가 가진 92% 점유율과 맞먹는 독점 구도다.
질문 2. 왜 NVIDIA는 2023년 "Spectrum-X 이더넷 스위치"를 출시했는가? NVIDIA는 2019년 Mellanox(멜라녹스)를 $6.9B에 인수하며 InfiniBand 스위치 사업을 확보했다. 그런데도 2023년 별도로 Spectrum-X 이더넷 스위치를 출시한 이유는, 하이퍼스케일러들이 이더넷 기반 개방 생태계를 선호했기 때문이다.
질문 3. 왜 Arista Networks(ANET)는 스위치 ASIC를 직접 만들지 않는데 시가총액 $210B인가? Arista는 Broadcom의 Tomahawk ASIC를 사다가 스위치 장비로 조립한다. 그런데도 이 회사가 높은 밸류에이션을 받는 이유는 EOS (Extensible Operating System, 확장형 네트워크 OS) 라는 소프트웨어 해자 덕분이다.
0절. Quick Glossary — 16개 핵심 용어
1절. 네트워크 스위치란 무엇인가 — 도시 고속도로의 나들목
일상 비유
서울에서 부산까지 고속도로를 이용해 수만 대의 자동차가 동시에 이동한다고 상상해보자. 각 자동차(데이터 패킷)는 목적지가 다르다. 이때 분기점의 나들목 톨게이트가 "이 차는 대구 방향, 저 차는 부산 방향"을 판단해 올바른 차선으로 보낸다.
네트워크 스위치가 정확히 이 역할을 한다. AI 데이터센터에서는 GPU A가 GPU B에게 학습 데이터를 보낼 때, 그 사이를 수십 대의 스위치가 "이 패킷은 B번 GPU로, 저 패킷은 C번 GPU로" 분기시킨다. 스위치의 성능이 나쁘면 고속도로 병목처럼 데이터가 밀리고, GPU는 데이터를 기다리며 놀게 된다.
스위치의 3계층 — OSI 모델
- L1 (물리 계층): 전기·광 신호 자체. 광섬유·전기 케이블.
- L2 (데이터 링크 계층): 같은 네트워크 안에서 MAC 주소로 직접 통신. 이더넷.
- L3 (네트워크 계층): 서로 다른 네트워크 간 통신을 IP 주소로 라우팅.
AI 데이터센터는 L2(이더넷)와 L3(IP)가 혼합된 구조다.
왜 AI 데이터센터는 이런 구조가 필요한가
GPT-4급 LLM을 학습시키려면 수만 개 GPU가 동시에 동일한 계산 단계를 진행해야 한다. AllReduce (모든 GPU가 결과를 공유해 평균내는 집단 통신 연산) 이라는 데이터 교환이 매 수초마다 일어난다. 이때 한 GPU가 데이터를 늦게 받으면 전체가 기다려야 한다 ("straggler 문제").
이 문제를 해결하려면 저지연(low latency) + 고대역폭(high bandwidth) + 손실 없는 전송(lossless) 세 가지가 필수다. 일반 인터넷 스위치로는 이 조건을 못 맞춘다. AI 전용 스위치 ASIC가 필요한 이유다.
투자자 관점에서 보면
AI 데이터센터 투자의 80% 이상이 GPU와 메모리에 쏠려 있지만, 이들을 연결하는 네트워크 없이는 무용지물이다. 네트워크 예산은 데이터센터 CapEx의 10~15% 수준이지만, 절대 금액으로는 2026년 AI 네트워크 투자 $50B+ 규모. 이 돈의 대부분이 스위치 ASIC → 스위치 시스템 → 광 트랜시버로 흐른다.
2절. 스위치 ASIC — "두뇌 실리콘"의 속살
ASIC란 무엇인가
ASIC은 Application-Specific Integrated Circuit 의 약어로, 정해진 기능만 탁월하게 수행하도록 설계된 반도체다. CPU(범용 연산)나 GPU(병렬 연산)와 달리, 스위치 ASIC는 "패킷을 올바른 포트로 전달" 이라는 단 하나의 작업에 특화되어 있다.
비유: CPU는 "만능 가위", GPU는 "병렬 과일 껍질 벗기기 기계", 스위치 ASIC는 "택배 자동 분류기". 분류기는 다른 작업은 못 하지만 1초에 수십만 개 상자를 정확히 분류한다.
스위치 ASIC의 핵심 성능 지표 3가지
1) Switching Capacity (스위칭 용량, Tbps 단위) 초당 몇 테라비트의 데이터를 처리하는가. 풀HD 영화(약 5GB) 기준으로 1Tbps는 1초에 25편 전송 수준이다. 2025년 출시된 Broadcom Tomahawk 6는 102.4Tbps, 풀HD 영화 2,560편을 1초에 전송할 수 있다.
2) Radix (라딕스, 포트 개수) 한 대 스위치가 몇 개의 GPU/서버를 연결할 수 있는가. Radix가 높을수록 토폴로지가 단순해진다. 예: 1,024개 GPU를 연결하려면 radix 32 스위치는 3계층이 필요하지만 radix 128 스위치는 2계층이면 된다. CapEx가 30~40% 절감.
3) PPS (Packets Per Second, 초당 패킷 수) Tomahawk 6는 약 33Bpps(330억 PPS).
SerDes — 칩 경계의 숨은 병목
스위치 ASIC 성능에서 가장 숨겨진 핵심이 SerDes다. 비유: "택배 상자의 포장을 풀고 묶는 작업".
PAM4는 한 번에 4단계 신호를 전송해 동일 클록에서 2배 데이터를 나를 수 있는 변조 방식이다. 신호가 희미해져 DSP가 반드시 필요하다.
스위치 용량 세대 발전 — 2년마다 2배
투자자 관점에서 보면
스위치 ASIC 시장은 2026년 $15B+ → 2030년 $35B로 연평균 23% 성장 예상. 이 시장의 70~80%를 Broadcom이 독점하고, NVIDIA가 Spectrum-X로 20% 추격. GPU 시장의 NVIDIA처럼 "이 세상 스위치 ASIC의 3/4는 Broadcom이 만든다" 는 사실이 AVGO 시가총액 $1.89T의 근거다.
3절. Broadcom Tomahawk — "스위치 실리콘의 왕"
Tomahawk 시리즈 연혁
Jericho 시리즈 — 라우터용 "대용량 버퍼" ASIC
Tomahawk가 데이터센터 내부(east-west 트래픽)용이라면, Jericho는 데이터센터 간 또는 클라우드 간(north-south 트래픽) 라우터용이다. 핵심 차별점은 Deep Buffer(대용량 패킷 버퍼).
- Jericho 3-AI (2024): 28.8 Tbps, HBM2e 내장으로 대용량 버퍼 확보
- 주요 고객: AT&T, Verizon, NTT 같은 통신사 + AWS·Azure 리전 간 백본
Broadcom의 "3축 제품 포트폴리오"
- Tomahawk: 데이터센터 내부 (고밀도·저지연)
- Jericho: 데이터센터 간·통신사 (대용량 버퍼·장거리)
- Trident: 엔터프라이즈·엣지 (저가·다기능)
왜 Broadcom이 독점하게 되었는가
답은 "R&D 선행 투자 + 소프트웨어 생태계" 다. Broadcom은 매년 R&D에 $6B+ 투자(전 세계 반도체 기업 상위 5위)하며, 신제품을 경쟁사보다 12~18개월 앞서 내놓는다.
또한 SAI (Switch Abstraction Interface) 라는 표준 API를 주도해, Broadcom ASIC을 한 번 채택한 스위치 벤더가 쉽게 못 빠져나오게 묶어놓았다.
투자자 관점에서 보면
Broadcom의 AI 관련 매출은 2024 $12B → 2025 $20B → 2026 $30B+로 급성장 중. 스위치 ASIC는 AI 매출의 핵심 축이자 가장 마진이 높은 사업(영업이익률 60% 추정). AVGO 현재 EV/EBITDA 52배는 고평가 같지만, AI 매출이 향후 3년 연 50%+ 성장할 경우 PEG 0.88로 합리적 구간이다.
4절. NVIDIA Spectrum-X vs Quantum — 풀스택 전략의 두 얼굴
Mellanox 인수의 숨은 의미
NVIDIA는 2019년 Mellanox Technologies를 $6.9B에 인수했다. Mellanox는 InfiniBand의 지배자였다. InfiniBand는 이더넷과 달리 처음부터 저지연·손실없는 전송을 목표로 설계된 HPC 전용 규격이다. 지연시간 200ns 이하, 이더넷(약 1~2μs)보다 5~10배 빠르다.
Quantum 시리즈 — InfiniBand의 정점
Spectrum 시리즈 — 이더넷으로의 확장
2023년 NVIDIA는 돌연 Spectrum-X라는 이더넷 스위치 플랫폼을 발표했다. 이유는 하이퍼스케일러의 요구. Meta, Microsoft, AWS는 이더넷 기반 개방 생태계를 선호했다.
Spectrum-X의 핵심 기술은 RoCE + Adaptive Routing + Congestion Control 세 가지다.
InfiniBand vs Ethernet — 누가 이기는가
결론: 이더넷이 점유율을 계속 늘리고 있다. 이는 Broadcom에게 유리하지만, NVIDIA도 Spectrum-X로 이더넷 진영에 한 발을 담근 상태.
투자자 관점에서 보면
NVIDIA의 네트워크 사업부 매출은 2024 $13B → 2025 $20B+로 성장 중. NVIDIA 입장에선 InfiniBand 점유율 하락은 큰 문제가 아니다 — 이더넷(Spectrum-X)으로 이전해도 결국 NVIDIA GPU를 팔기 위한 번들이므로.
5절. Arista Networks — 소프트웨어 해자로 승부하는 시스템 벤더
Arista의 비즈니스 모델
Arista Networks(ANET)는 스위치 ASIC을 직접 만들지 않는다. Broadcom Tomahawk 칩을 구매해 스위치 박스로 조립한다. 시가총액 $210B는 그런 회사가 받을 수 있는 값이 아니다.
그 비밀은 EOS (Extensible Operating System) 에 있다.
EOS — Linux 기반의 네트워크 두뇌
Arista가 2008년 등장했을 때 혁신은 "스위치를 Linux 서버처럼 쓸 수 있게 하자" 였다. EOS는 표준 Linux 커널 기반이라 Python·API·외부 도구로 자동화·모니터링·통합이 가능하다. "네트워크의 DevOps 혁명".
2024년 기준 매출 구조:
- Meta (Facebook): 약 20%
- Microsoft Azure: 약 15%
- Oracle Cloud: 약 10%
- 기타 Tier-1 하이퍼스케일러: 약 15%
- 엔터프라이즈 고객: 약 40%
해자의 정체 — 왜 Cisco로 못 옮기는가
한 번 EOS 기반으로 인프라를 구축한 고객은 약 5~7년 간 Arista에 묶인다.
- 자동화 스크립트 종속성: 수천 개 Python 스크립트가 EOS API를 호출
- 운영 인력 전문성: 네트워크 엔지니어들이 EOS 명령어·워크플로우에 숙련
- CloudVision: 수만 대 스위치를 통합 관리하는 SaaS가 모든 운영 데이터를 축적
Arista vs Cisco — 시장 점유율 교차
하이퍼스케일러 시장에서 Arista가 압도적이다. 이것이 AI 데이터센터의 핵심 시장이므로, Arista는 AI CapEx 사이클의 정중앙에 자리잡았다.
투자자 관점에서 보면
Arista의 2026년 예상 매출 $10B, EBITDA 마진 45%. EV/EBITDA 50.76, PEG 2.28 — 고평가 논쟁이 있는 구간이다. Broadcom(AVGO) EV/EBITDA 52와 비슷하지만 PEG는 AVGO 0.88 대비 Arista 2.28로 2.5배 비싸다.
6절. DSP 시장 — Marvell의 전환기
DSP란 무엇인가
DSP(Digital Signal Processor)는 광 트랜시버 안에서 광 신호의 왜곡을 보정하고 디지털 데이터로 복원하는 전용 반도체다. 비유: "낡은 LP 레코드판의 잡음을 실시간 제거해 원음을 복원하는 오디오 장치".
2024년 800G 광 트랜시버 1개당 DSP 원가 약 $80~120, 트랜시버 전체 BOM의 30~40% 차지.
DSP 시장 구도 — AVGO vs MRVL
Marvell은 트랜시버 DSP가 **전체 매출의 약 30%**를 차지하는 핵심 사업.
CPO 전환의 위협 — "DSP 불필요"?
Broadcom은 2025년 10월 Tomahawk 6 Davisson (TH6-Davisson) 에서 CPO 통합 버전을 출시했다. CPO는 외부 DSP가 필요없어진다.
CPO가 2027~2028년 주력이 되면 외부 DSP 시장이 30~50% 축소될 수 있다. 이는 Marvell의 트랜시버 DSP 사업에 구조적 위협이다.
Marvell의 대응 — 커스텀 XPU로 피벗
Marvell은 커스텀 XPU 디자인 서비스로 사업 중심축을 이동 중이다.
- AWS Trainium 2/3: Amazon 자체 AI 가속기 설계 파트너
- Microsoft Maia: Azure AI 칩 일부 IP 제공
- Meta MTIA: AVGO 주도, MRVL 보조
2026년 예상 매출 $7B 중 AI 관련 $3B.
투자자 관점에서 보면
Marvell 투자 논점은 단 하나: "커스텀 XPU 사업이 DSP 축소를 상쇄할 만큼 빠르게 성장할 것인가". EV/EBITDA 50, PEG 1.64. 2026년 상반기 Trainium 3, Maia 2 물량이 핵심 검증 지표.
7절. 스위치 실리콘 3강 비교표
이 표를 읽는 3가지 관점
1) 가치 vs 성장 — PEG 관점
- NVDA PEG 0.72: 성장 대비 가장 저렴
- AVGO PEG 0.88: 성장 대비 합리적
- MRVL PEG 1.64: 성장 대비 가장 비쌈 (CPO 리스크 반영 필요)
2) 현금 창출 — FCF Yield 관점
- NVDA 3.1% > AVGO 2.1% > MRVL 1.9%
8절. 투자자 관점 — AVGO vs NVDA, 포트폴리오 배분 전략
Bull Case — Broadcom (AVGO)
- 이더넷 개방 생태계의 승리: 하이퍼스케일러는 단일 공급사 lock-in을 꺼린다.
- 커스텀 XPU 디자인 서비스 급성장: Google TPU, Meta MTIA, ByteDance 자체 칩 등. 2025년 $10B → 2027E $25B 매출 예상.
- 스위치 ASIC 독점 지속: Tomahawk 6는 경쟁 제품 대비 12~18개월 앞서 있다.
- VMware 시너지: 2023년 $61B에 인수한 VMware가 AI 인프라 소프트웨어 스택에 통합.
Bull Case — NVIDIA (NVDA)
- 풀스택 통합 경쟁력: GPU + NVLink + Spectrum-X/Quantum + CUDA 소프트웨어가 결합.
- 추론(Inference) 시장 본격화: 2026년부터 추론 수요가 폭발. Blackwell Ultra, Rubin 로드맵.
- CPO 내재화 선도: Quantum-X Photonics (2025), Spectrum-X Photonics (2026E).
- 글로벌 GPU 95% 독점 유지.
포트폴리오 함의 — 구체적 비중 권고
왜 AVGO를 +1.5%p 확대하는가?
- Tomahawk 6 Davisson(CPO 통합) 2025년 10월 출시로 광통신-스위치 수직 통합 선도
- 커스텀 XPU 사업(Google·Meta) 2026년 매출 기여 본격화
- PEG 0.88로 NVDA 대비 가격 매력 우위
- AI 매출 비중이 2025 33% → 2027E 55%로 구조적 상승 중
왜 MRVL을 축소하는가?
- 트랜시버 DSP 매출(전체 30%)이 CPO 전환으로 2027년부터 축소
- 커스텀 XPU 사업 성장이 DSP 감소를 완전히 상쇄할지 불확실
- PEG 1.64로 AVGO·NVDA 대비 비싸고 변동성 높음
최종 정리
AI 인프라에서 GPU가 "근육"이라면, 스위치 ASIC와 DSP는 "뇌" 다. 수만 개 GPU를 조율해 하나의 거대한 계산 엔진으로 만드는 지휘자 역할.
이 시장은 Broadcom(Ethernet 진영)과 NVIDIA(InfiniBand 진영)의 양강 구도가 굳어지고 있으며, Marvell은 커스텀 XPU로 피벗 중이고, Arista는 소프트웨어(EOS) 해자로 시스템 벤더 자리를 지킨다.
투자자의 핵심 결정 포인트:
- 이더넷 vs InfiniBand 최종 승자는? — 2026~2027 하이퍼스케일러 CapEx 방향
- CPO 전환은 얼마나 빠른가? — Tomahawk 6 Davisson, Quantum-X Photonics 양산 스케줄
- 커스텀 AI 칩이 NVIDIA GPU를 얼마나 잠식할까? — Google TPU v7, AWS Trainium 3 출하량
출처
- Dell'Oro Group — Ethernet Switch Data Center Report, 2025 Q4 — 2025-02-12
- LightCounting — High-Speed Interconnects Market Forecast 2025 — 2025-03
- Broadcom — Tomahawk 6 Official Announcement — 2025-02-18
- NVIDIA — Spectrum-X Platform Specifications — 2024-03-18 (GTC 2024)
- NVIDIA — Quantum-X Photonics Announcement — 2025-03-18 (GTC 2025)
- Arista Networks — 10-K Annual Report FY2024 — 2025-02-14
- Marvell — AI Custom Silicon Investor Day 2025 — 2025-06-10
- LightCounting — CPO Market Impact on DSP Demand — 2025-09
작성: IWANNAVY LAB | 발행: 2026-04-21 | 카테고리: AI 광통신 인프라 커리큘럼 L5/7