ETRI, 빛 이용 초고속 광입출력 반도체 개발…전기적 한계 극복

기사내용 요약
100Gbps 성능에 크기는 20% 수준, 고성능 컴퓨팅 등 활용 기대
저비용, 소형화로 차세대 데이터센터 가속도

[대전=뉴시스] ETRI 연구진이 개발한 초고속 광입출력 반도체 칩. *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 국내 연구진이 반도체를 빛으로 연결하는 광반도체(실리콘 포토닉스) 핵심 기술을 개발해 광통신 시대에 속도를 더하게 됐다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 차세대 데이터센터, 고성능 컴퓨팅 네트워크에서 1초에 100기가(100Gbps)의 데이터를 전송할 수 있는 실리콘 포토닉스 광반도체 칩과 모듈을 개발했다고 21일 밝혔다.

기존 초고속 광통신 모듈의 경우 여러 개별 광소자들을 조립·패키징하는 방식으로 제작돼 채널이 증가할수록 비용이 증가하고 전송용량 증대와 장비 소형화에 어려움이 있었다.

또 전기신호로 데이터를 입·출력할 경우 대역폭 한계와 과도한 소모전력으로 채널당 50Gbps 수준의 적은 용량, 수십㎝ 에 불과한 전송거리 등의 한계가 있었다.

이번에 ETRI가 개발한 광반도체 기술을 활용하면 저비용으로도 전송용량과 거리를 획기적으로 높일 수 있다.

연구진이 개발한 실리콘 광 송신 칩은 2.9x7.3㎜, 광 수신 칩은 2.9x3.4㎜ 크기로 기존 개별 광소자 조립 방식 대비 20% 수준으로 매우 작다.

소형화를 통해 여러 광소자를 하나의 칩으로 집적하고 데이터센터, 고성능 컴퓨팅, AI 네트워크에서 데이터가 증가함에 따라 발생하는 전자 반도체 칩의 통신 입·출력 성능 확장 문제를 해결할 수 있다.

[대전=뉴시스] ETRI 연구진이 초고속 광입출력 반도체에 대해 설명하고 있다. *재판매 및 DB 금지

반도체의 성능도 획기적으로 개선돼 이 광반도체 칩을 이용하면 채널당 100Gbps의 속도로 2㎞까지 전송할 수 있다. 기존 전자 반도체 칩 전송속도의 2배 수준이다.

연구진은 이번에 개발한 광반도체 핵심기술을 활용, ㈜오이솔루션과 함께 데이터센터에서 2㎞까지 전송이 가능한 100Gbps 광트랜시버 모듈을 공동 개발하는데 성공했다.

또 4개 채널을 연계해 400Gbps급 성능을 내는 광인터커넥션 모듈도 함께 개발해 활용성 검증도 마쳤다.

이번 성과를 통해 연구진은 광통신 분야 최고 권위지인 옵팁스 익스프레스(Optics Express)에 5편의 논문을 게재했고 국내외 특허 출원 35건, 기술이전 3건도 성사시켰다.

㈜오이솔루션의 이원기 부사장은 "데이터센터는 초고속 고집적 광통신 기술이 필요하고 기술적 장벽이 높아 국내기업이 진출하기 어려운 시장"이라며 "이번 기술개발을 통해, 가장 큰 광통신 시장인 글로벌 데이터센터 시장에 진출하기 위한 실리콘 포토닉스 원천기술을 확보하게 됐다"고 설명했다.

연구진은 향후, 광반도체 칩의 채널당 속도를 200Gbps, 전송용량도 1.6Tbps까지 향상시키는 한편 소모전력은 기존의 절반 이하, 크기는 약 9분의 1 이상으로 줄이기 위한 후속 연구를 할 예정이다.

ETRI 김선미 네트워크연구본부장은 "이 기술은 초고속 대용량 광연결을 이루는 핵심 기술이다"며 "클라우드, 인공지능 및 초실감 미디어 서비스 등에 필요한 광 기술을 선도적으로 개발해 향후 테라비트 속도의 빛 연결 기술도 확보하겠다"고 말했다.

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