ETRI, '빛으로 데이터 송수신' 실리콘 칩 개발… 세계 최초

머니투데이

대전=허재구 기자

기존 기가급 광통신이 사업화되고 있지만 컴퓨터는 아직도 칩과 칩사이 구리선으로 연결돼 있어 기가급 통신에 한계가 있어 왔다.

하지만 국내 연구진이 컴퓨터 내 칩과 칩끼리 빛으로 데이터를 주고받으며 초고속 광컴퓨터 시대를 앞당길 수 있는 실리콘 반도체 기반의 광송·수신 단일칩을 세계 최초로 개발했다.

ETRI(한국전자통신연구원)는 8일 전기 신호가 아닌 빛으로 데이터를 주고받으며 미래 컴퓨터를 실현시킬 수 있는 실리콘 칩을 개발했다고 밝혔다.

ETRI 연구진들이 제작된 실리콘칩의 광 송수신 특성을 측정하고 있다./사진제공=ETRI

이번 연구 성과는 네이처 자매지인 '사이언티픽 리포트(Scientific Reports)'에 지난달 10일자로 게재됐다.

연구진은 일반적인 전자회로 칩에서 사용되는 벌크 실리콘 웨이퍼를 사용, 화합물 반도체 레이저 박막을 실리콘 웨이퍼 표면에 이식 후 광원을 만드는 추가 공정을 통해 레이저 광원을 포함한 수직형 광입출력 소자를 집적시켰다.

이 기술은 전자 집적회로와의 통합성을 크게 증가시키고 칩 사이에 광 데이터의 실용적 송·수신이 이루어질 수 있어 향후 고성능 컴퓨터(HPC), 중앙처리장치(CPU), 메모리, 3차원 IC, 광부품 등 광범위한 산업에 적용 가능하다.

또 기존 전기 데이터의 속도인 라인 당 최대 1~2 Gbps를 10배~수십 배로 끌어 올릴 수 있는데다 전송 거리에도 구애받지 않아 일반 컴퓨터 환경에서도 광통신 속도를 그대로 구현해 채널당 10~40Gbps의 속도를 낼 수 있다.

특히 이 기술은 세계적으로 연구되고 있는 실리콘 포토닉스 기술의 실질적 전자 칩 적용의 3대 주요 난제인 △기판(SOI) △소자의 크기와 성능 △칩-레벨 광원 문제 등을 극복해 전자회로와의 통합성 및 실용성을 실현할 수 있는 기술이라고 연구진은 설명했다.

연구진은 또 이 기술과 함께 실리콘 칩들 간에 라인당 초당 20기가 비트(Gbit) 데이터의 저전력 초고속 광연결 프로토 타입도 선보였다.

연구책임자인 김경옥 박사는 "빠른 속도로 성장하고 있는 실리콘 광 부품시장에 대비한 액티브 광케이블 등 저가격의 고 경쟁력 실리콘 포토닉스 부품들도 이미 확보 했다" 며 "관련 기술들을 산업체에 이전해 오는 2022년 100억 달러 규모로 예상되고 있는 세계 시장을 선도해 나갈 것"이라고 말했다.