AI 발열 잡는 '실리콘 포토닉스'…삼성전자도 관심

엔비디아 차세대 GPU에 관련 기술 적용 전망

TSMC "1년 후 대량 생산 볼 것" 전망 밝혀

삼성도 2027년 AI 솔루션 통합 준비 중

[런던=신화/뉴시스]노트북 화면에 대만 반도체 제조회사 TSMC의 로고가 표시된 모습. 2024.02.21.

[서울=뉴시스]이인준 기자 = 엔비디아 인공지능(AI) 반도체의 발열 문제를 해결할 수 있는 수단으로 주목받는 차세대 반도체 기술 '실리콘 포토닉스'가 파운드리(반도체 위탁생산) 업계 최대 화두로 부상 중이다.

현재 TSMC가 1~2년 관련 기술의 양산을 예고한 가운데 삼성전자나 인텔 등도 해당 분야에서 기회를 노리고 있어 올해부터 시장 경쟁이 나타날지 주목된다.

26일 업계에 따르면 TSMC는 최근 실적 발표회를 통해 "실리콘 포토닉스(Silicon Photonics) 기술을 연구 중이며, 초기 결과가 좋아 고객들이 상당히 만족하고 있다"고 밝혔다.

본격적인 AI 시대가 도래하면 데이터 전송 속도는 지금보다 최소 2배 이상 빨라져야 한다. 생성형 AI가 만드는 대용량 데이터를 지연 없이 처리해야 하기 때문이다.

실리콘 포토닉스는 데이터 전송에 빛(光)을 활용하는 기술이다.

연산에 강점을 가진 전자와 통신에 강점을 가지는 빛을 동시에 활용해 데이터 처리 능력을 극대화할 수 있다.

구리 전선 대신 광자(photon)를 사용하면 데이터 이동 경로를 줄이고, 전자가 흐르면서 생기는 전송 손실이나 전송 지연 등도 최소화한다. 무엇보다 전원 대신 광원을 사용하면 전력 소모가 줄어, 발열도 감소한다.

[서울=뉴시스]TSMC가 AI 반도체 등 고성능 컴퓨팅에 실리콘 포토닉스 기술을 통합하기 위해 개발 중인 CPO(광학 소자 기술). TSMC는 이르면 올해 하반기 양산을 계획 중이다. (사진=TSMC 홈페이지 캡쳐) [email protected] *재판매 및 DB 금지

반도체 업계에서는 이를 위해 하나의 반도체 기판 위에 AI 칩과 전기 신호를 빛으로, 빛 신호를 전기로 변환하는 부품 등을 하나로 연결하는 CPO(Co-Packaged Optics·광학 소자 기술)를 연구 중이다.

이미 TSMC의 경우 CPO 기술이 상용화에 가까워진 것으로 보인다. 대만 매체 UDN에 따르면 TSMC는 올해부터 엔비디아와 브로드컴 등 업체들에 CPO 샘플을 제공할 계획이다.

특히 엔비디아는 AI 서버의 발열 문제를 해결하기 위해 오는 2026년 양산 예정인 차세대 GPU(그래픽처리장치)인 '루빈(Rubin)'에 CPO 기술 적용을 검토 중인 것으로 알려졌다.

TSMC는 이르면 올해 하반기부터 양산에 들어갈 예정이다. 웨이저자 TSMC CEO는 "올해 생산량은 크지 않을 것 같다"면서 "아마도 1년이나 1년6개월이 지나면 대량 생산을 볼 수 있을 것"이라고 전망했다.

[서울=뉴시스]삼성전자는 지난해 열린 '삼성 파운드리 포럼 2024'를 통해 2027년 파운드리-메모리-패키징을 일괄 수행하는 'AI 반도체 솔루션'에 CPO(광학 소자 기술)을 통합한다는 계획을 공유했다. (사진=삼성전자 제공) [email protected] *재판매 및 DB 금지

삼성전자도 지난해 열린 '삼성 파운드리 포럼 2024'를 통해 2027년 파운드리-메모리-패키징을 일괄 수행하는 'AI 반도체 솔루션'에 CPO 기술을 통합한다는 계획을 공유한 바 있다. 업계에 따르면 삼성전자 DS부문은 자체 광반도체의 이름을 'I-큐브So', 'I-큐브Eo'로 정하고 제품 개발을 진행 중이다.

인텔도 실리콘 포토닉스 관련 제품을 시장에 출시해왔으며, 이를 토대로 CPO를 차세대 파운드리 공정과 결합하는 방향을 연구 중인 것으로 전해졌다. 이밖에 중국의 광반도체 기업인 중커신퉁도 실리콘 포토닉스 양산을 위한 기술 개발을 준비 중이다.


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