초고성능 컴퓨팅 겨냥 반도체 광 입출력 기술 재부상

반도체 회로와 외부 모듈을 연결하는 입·출력(I/O)단을 전기가 아닌 빛으로 연결하는 기술(포토닉스)이 재부상했다. 정보 처리 속도를 끌어올리고 저전력 반도체 칩을 구현하려는 포석이다. 고성능컴퓨팅(HPC)과 인공지능(AI)시장이 커지면서 포토닉스 I/O 기술을 확보하려는 업체 간 경쟁이 수면 위로 부상했다.

휴렛팩커드엔터프라이즈(HPE)는 최근 광학 반도체 기술기업 아야 랩스와 포토닉스 연구와 사업화 개발 협력을 체결했다. 다년간 협력으로 차세대 HPC와 AI 솔루션에 적용할 포토닉스 기술을 개발한다. HPE 벤처부문인 휴렛팩커드패스파인더가 아야 랩스에 투자도 진행한다. 정확한 투자 규모는 알려지지 않았다.

아야 랩스는 기존 전기 기반 반도체 I/O를 빛으로 대체하는 기술을 개발 중이다. I/O는 구리, 은, 주석 등 금속선(와이어)이나 볼 형태로 반도체 회로와 외부를 연결하는 단자다. 아야 랩스는 전기 단자 대신 광변조기 등을 활용, 빛으로 반도체 회로와 외부를 연결하는 기술을 개발하고 있다. 전력 소모는 기존보다 10분의 1 수준으로 낮추고 연결 속도는 1000배 뛰어난 반도체 I/O 솔루션 개발이 목표다. 아야 랩스는 HPE뿐 아니라 인텔, 어플라이드 등으로부터 투자 받은 바 있다.

아야 랩스 포토닉스 I/O 적용 사례

포토닉스 I/O는 2004년 인텔이 관련 논문을 발표하면서 업계에 주목을 받았지만 상용화 장벽이 높았다. 최근 HPC와 AI 분야에서 초고속·초저전력 반도체 수요가 확대되면서 포토닉스 I/O 기술 개발 경쟁이 재개되는 양상이다. 특히 이종 칩끼리 결합하는 칩렛 기술에 적극 활용될 수 있을 것으로 예상된다.

인텔은 지난해 말 포토닉스 연구센터를 개소, 본격적인 연구개발(R&D)을 진행하기로 했다. 세계적 반도체 연구소인 벨기에 아이멕(IMEC)도 포토닉스 I/O를 핵심 연구 부문으로 삼고 집중 투자 중이다. 아이멕과 글로벌파운드리스 등이 제한적으로 포토닉스 파운드리스 서비스를 제공하고 있다. 국내에서는 한국전자통신연구원(ETRI)과 삼성전자가 포토닉스 기술을 연구하고 있다.

업계에서는 포토닉스 I/O에 대한 글로벌 반도체 기업과 연구기관 투자가 확대될 것으로 전망한다.

반도체 업계 관계자는 “당장 대규모 상용화는 어려운 미래 기술이지만 반도체 성능 고도화 수요에 따라 반도체 기술 변화 주요 트렌드로 자리매김할 것”이라고 밝혔다.

권동준기자 djkwon@etnews.com