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파운드리 삼국지…빛의 반도체 실리콘 포토닉스서 또 충돌

실리콘 포토닉스 기술의 개념도.이미지=PhotonHub

사상 유례없는 격동의 시기를 맞은 파운드리반도체 위탁생산 업계가 신기술 ‘실리콘 포토닉스’ 부문에서 정면충돌한다.

3일 반도체 업계에 따르면 파운드리 1위 대만 TSMC가 이르면 내년 중 실리콘 포토닉스를 적용한 칩을 양산한다. 업계 안팎에서는 AI반도체 성능 향상을 방해하는 칩 간 연결 문제를 실리콘 포토닉스가 해결해 낼 수 있을 것으로 기대하고 있다.

케빈 장 TSMC 수석 부사장은 올해 2월 미국에서 개최된 ISSCC국제고체회로학회 2024에서 “미래 고성능 컴퓨팅 성능 요구 사항을 충족하기 위해서는 AI 가속기 대비 성능 개선이 필요하다”면서 실리콘 포토닉스 도입의 필요성을 역설하기도 했다.

실리콘 포토닉스는 기본 반도체 신호 전달 방식을 전기에서 전자·빛으로 구현한 광자Photon로 바꾼 기술이다. 특히 연산에 강점을 가진 전자와 통신에 또 다른 강점을 갖는 빛이 하나의 칩에 통합돼, 기존 반도체와 비교해 데이터 처리 능력을 획기적으로 향상시킬 수 있다. 속도 외에도 데이터 전송 거리, 전력 효율성 등 부가적인 성능 향상도 가능하다는 평가다.

현재 TSMC는 엔비디아, 브로드컴 등 업체들과 협력해 실리콘 포토닉스 기술을 공동 개발 중이다. 엔비디아와는 지난 2022년부터 기술 관련 협력을 이어가며 원팀 체제를 구축했다.

최근 대만 연합보는 “TSMC가 주요 협력사들과 45nm나노미터, 10억분의 1m에서 7나노급의 실리콘 포토닉스 기술을 개발하고 있다”며 “이르면 2025년 양산 단계에 진입해 TSMC에 새로운 사업 기회를 열어줄 것”이라고 기대했다.

현재 실리콘 포토닉스 부문 리더십은 인텔이 쥐고 있는 것으로 평가된다. 인텔은 지난 6월 미국에서 개최된 광통신 전시회 ‘OFC 2024’에 참가해 실리콘 포토닉스 기술을 활용한 OCI완전 통합 광학 컴퓨트 인터커넥트 칩렛Chiplet을 공개했다. 인텔이 공개한 칩렛은 실리콘 포토닉스 집적회로를 전기 집적회로와 통합시킨 형태다. ‘인텔 랩스’에서 세계 최초로 개발했다.

인텔 관계자는 “OCI 칩렛은 고속 데이터 전송의 도약을 의미한다”면서 “AI 인프라 환경이 진화하는 가운데 인텔은 혁신을 주도하고 연결의 미래를 만들어가고 있다”고 설명했다.

삼성전자도 실리콘 포토닉스 기술개발 및 상용화에 나섰다. 다만 시점은 제품 출고 시점은 2027년 안팎으로 전망된다. 3사 중 가장 늦다.

현재 삼성전자는 실리콘 포토닉스 부문 강화를 위해 인재 모시기에 나섰다. 최근에는 넥서스 포토닉스, 에이바 등 미국의 광학 기업과 파운드리 경쟁사 인텔에서 근무한 박현대 마스터를 파운드리 사업부로 영입하기도 했다.

최시영 삼성전자 파운드리사업부 사장은 지난 7월 서울 강남 코엑스에서 열린 ‘삼성 파운드리 포럼 2024’에서 “실리콘 포토닉스 기술은 칩 효율성과 성능을 극대화하기 때문에 데이터센터와 같은 고속 전송이 필요한 영역에서 신호 손실을 최소화하고 발열 문제를 해결할 수 있다”고 말한 바 있다.

전화평 기자 peace201@viva100.com