AI·클라우드 등 ‘데이터 폭증’ 대응할 광소자 기술 국산화
후면렌즈 집적형 구조…광수신 효율 향상·비용 절감 기대
[테크월드뉴스=이광재 기자] 국내 연구진이 초대형 AI 데이터센터와 5G/6G 이동통신 인프라에 활용될 수 있는 200Gbps급 광검출기 소자를 개발했다. 이번 기술은 5GB 용량의 풀HD 영화를 1초에 5편 전송할 수 있는 수준의 초고속 데이터 수신을 가능하게 한다.
한국전자통신연구원(ETRI)은 채널당 200Gbps급 광신호 처리가 가능한 광검출기 소자를 개발했다고 밝혔다.
200Gbps 광검출기 소자의 성능측정 장비를 점검하는 ETRI 연구진 모습 [제공=ETRI]
광검출기는 광신호를 전기신호로 변환하는 핵심 반도체 부품으로 데이터센터·통신망의 데이터 수신 성능을 좌우하는 필수 요소다.
연구진이 개발한 광검출기 소자는 70GHz 이상의 대역폭과 0.75A/W 이상의 높은 광응답도를 동시에 구현했으며 크기는 0.5mm×0.4mm다. 특히 칩 후면에 인듐인화물(InP) 재질의 볼록 렌즈를 단일 집적한 ‘후면렌즈 집적형 구조’를 적용해 광수신 효율과 정렬 편의성을 크게 높였다.
해당 소자는 향후 AI 데이터센터 내부 네트워크용 광트랜시버 수신부에 적용될 예정이다.
데이터센터 타워랙 내부 라인카드에는 다수의 광트랜시버가 탑재되는 만큼 핵심 부품의 성능과 비용 효율성이 중요하다.
ETRI의 후면렌즈 집적 구조는 별도의 수광 렌즈 부품이 필요 없어 패키징을 단순화할 수 있으며 800Gbps 및 1.6Tbps급 광모듈 제작 시 비용 절감 효과가 기대된다.
데이터센터에서 널리 사용되는 광검출기 소자는 채널당 약 112Gbps급 성능이 일반적이다.
ETRI는 이번 기술 개발을 통해 채널당 최대 224Gbps 광신호 처리까지 가능하도록 해 데이터 처리 용량을 기존 대비 약 2배 향상시켰다.
최근 AI, 클라우드, OTT, 가상현실(VR) 및 증강현실(AR) 서비스 확산으로 데이터 트래픽이 급증하면서 초고속·대용량 광소자 기술 확보의 중요성은 더욱 커지고 있다. 200Gbps급 광검출기 칩은 전 세계적으로 소수 기업만 개발 가능한 고난도 기술이다.
ETRI는 인듐갈륨비소(InGaAs) 광검출기 기술과 화합물 반도체 파운드리 운영 경험을 기반으로 핵심 원천기술 확보에 성공했다. 이를 통해 해외 수입 의존도를 낮추고 국내 광소자 및 부품 산업 경쟁력을 강화할 수 있을 것으로 기대된다.
또 후면렌즈 단일 집적 구조는 차세대 800Gbps 및 1.6Tbps 광모듈 시장에서 가격 경쟁력 확보에도 기여할 전망이다.
권용환 ETRI 광무선연구본부장은 “빠르게 성장하는 AI 데이터센터와 5G/6G 시장에 적용 가능한 핵심 광검출기 소자 기술을 개발함으로써 국내 광부품 산업 경쟁력 강화에 기여할 수 있게 됐다”고 밝혔다.
한영탁 ETRI 광통신부품연구실 책임연구원도 “공정 변수에 매우 민감한 화합물 광반도체 분야에서 핵심 원천기술 확보와 안정적인 파운드리 운영 역량을 동시에 확보한 것이 이번 성과의 핵심”이라고 말했다.
ETRI는 향후 AI 데이터센터 및 5G/6G 통신 시장에서 글로벌 기업들과 경쟁할 수 있도록 산업 적용과 상용화를 적극 지원할 계획이다.
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