최근 반도체는 증가하는 데이터량으로 반도체 외부로 연결·전송되는 것뿐만 아니라 내부, 즉 칩에서 칩 간 인터커넥트에서도 주고 받는 데이터량이 기하급수적으로 증가하면서 발열과 병목 현상 등의 원인으로 지목 받고 있다.

빌 은(Bill En) AMD 부사장은 최근 개최한 세미콘 코리아 2025 기조연설에서 실리콘 포토닉스 기술의 중요성을 언급했다.

대용량·고속 데이터 연결 챌린지를 해결하기 위해 TSV, HBM, 칩렛 등 다양한 솔루션이 다각적으로 접근·발전했으며, 전문가들은 공통적으로 로직-메모리 간 연결 거리를 최대한 좁히는 패키징적 해법을 통해 이러한 문제를 해결하고 있다.

최근 빌 은 AMD 부사장을 비롯해 아난드 남비어 머크 수석부사장, 루크 반 덴 호브 Imec CEO 등 다양한 연사들이 이번 세미콘코리아에서 포토닉스 기술을 언급하고 강조했다.

빌 은 AMD 부사장은 "우리가 주목하고 있는 영역은 포토닉스이다"라면서, "패키징을 통해 광학 기능을 컴퓨팅 다이에 더욱 가까이 배치할 수 있어 이러한 통합이 시스템적으로 데이터 속도와 효율성 측면에서 엄청난 개선을 가져올 수 있다"고 전망했다.

아난드 머크 수석부사장은 "실리콘 인터포저에서 와이어를 통한 데이터 전송은 발열로 인해 효율성이 떨어진다"면서, "포토닉스는 빛을 사용해 데이터 전송속도는 높이면서 전력 소비는 줄여 현재 최신 최고의 AI 서버에 도입되고 있다"고 전했다.

이어 그는 "우리가 본 일부 AI 서버는 실리콘 포토닉스를 통합해 이전 세대 대비 전력 소모가 최대 40% 감소했다"면서, "광자 공학은 매우 초기 기술이지만 무어의 법칙 달성과 물리적 한계 돌파를 위해 CPU, GPU 등 모든 프로세서와 메모리, 센서 그리고 실리콘 포토닉스를 하나로 통합해야 한다"고 말했다.
연산에 강점이 있는 전자와 통신의 강점이 있는 광자가 통합해 미래 반도체는 데이터 처리 능력을 한층 증가시킬 수 있으며, 향후 구축되는 AI 데이터센터에는 이러한 광통신 및 실리콘 포토닉스 기반 서버들이 주요 기술로 채택될 것이다. 실제로 대규모 데이터센터의 경우 약 백만 개의 광 트랜시버가 탑재되는 것으로 알려져 있다.

시장조사기관 트렌드포스에 따르면 400G 이상 광 트랜시버의 전세계 출하량은 2023년 기준 640만대로 보고됐으며, 2024년에는 2,040만대로 약 3배 이상 성장이 예상된다고 보고했다. 특히 2025년에는 3,190만대를 넘을 것으로 예측돼 연간 성장률이 56.5%에 이를 것으로 보인다.

광 트랜시버는 레이저 다이오드, 변조기, 광 검출기로 구성되며 고속 애플리케이션에서  EML(Electro-absorption Modulated Laser) 다이오드가 선호된다. 주요 EML 레이저 공급기업은 브로드컴, 코히어런트(Coherent), 루멘텀(Lumentum) 등이 주요 플레이어로 제품을 자체 생산해 공급하고 있다. 광 검출기는 앞선 3개사를 비롯해 일본 하마마츠 포토닉스가 시장을 장악하고 있다.

국내 광트랜시버를 생산하는 업체는 10여개 기업으로 추정되며, △옵티코어 △옵토마인드 △오이솔루션 △빛과 전자 등이 있는 것으로 조사됐다. 아직까진 국내 플레이어들이 점유율을 크게 가져가지 못하고 있는 상황에서 AI 서버 확장세에 맞춰 포토닉스 시장의 수혜를 받을 수 있을지 귀추가 주목된다.