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한국전자통신연구원(ETRI)이 차세대 데이터센터, 고성능 컴퓨팅 네트워크에서 1초에 100기가(100Gbps)의 데이터를 전송할수 있는 실리콘 포토닉스 광반도체 칩과 관련 모듈을 개발했다고 밝혔습니다.

그동안 활용했던 초고속 광통신 모듈의 경우 여러 개별 광소자들을 조립·패키징하는 방식으로 제작하여 채널이 증가할수록 비용이 증가하고 전송용량 증대와 장비 소형화에 어려움이 있었습니다.

또 전기신호로 데이터를 입·출력할 경우 대역폭 환계와 과도한 소모전력으로 채널당 50Gbps 수준, 전송 거리 수십 cm 정도의 한계가 있었습니다.

그러나 ETRI 연구진이 개발한 광반도체 기술을 활용하면 저비용으로도 전송용량과 거리를 획기적으로 높일수 있습니다.

연구진이 개발한 실리콘 광 송신 칩은 2.9x7.3mm, 광 수신 칩은 2.9x3.4mm의 크기로 기존의 개별 광소자 조립 방식 대비 20% 수준으로 소형화가 가능합니다.

이러한 소형화를 통해 여러 광소자를 하나의 칩으로 집적, 데이터센터, 고성능 컴퓨팅, AI 네트워크에서 데이터가 증가함에 따라 발생하는 전자 반도체 칩의 통신 입·출력 성능 확장 문제를 해결할수 있습니다.

반도체의 성능도 획기적으로 개선되었는데요 연구진의 광반도체 칩을 이용할 경우 채널당 100Gbps의 속도로 2km 까지 전송할수 있고 기존 전자 반도체 칩 전송속도의 2배 수준이었습니다.

ETRI는 저전압으로 채널당 100Gbps 속도로 데이터 전송이 가능한 세계 최고 수준의 실리콘 광변조기와 전계 상도를 높여 고속 동작이 가능한 독창적 구조의 광검출기, 초고속 신호처리 및 신호 무결성 회로 설계 기술을 통해 이번 성과를 낼수 있었다고 밝혔습니다.

연구진은 이번에 개발한 광반도체 핵심기술을 활용해 오이솔루션과 함께 데이터센터에서 2km 전송이 가능한 100Gbps 광트랜시버 모듈을 공동으로 개발했고 아울러 4개 채널을 연계해 400Gbps급 성능을 내는 광인터커넥션 모듈도 함께 개발해 활용성을 검증했습니다.

ETRI 김선미 네트워크 연구본부장은 "초고속 대용량 광연결을 이루는 핵심기술"이라며 "클라우드, 인공지능 및 초실감 미디어 서비스 등에 필요한 광 기술을 선도적으로 개발해 향후 테라비트 속도의 빛으로 연결되는 시대의 주역이 되겠다"고 밝혔습니다.

연구진은 향후 광반도체 칩의 채널당 속도를 200Gbps, 전송용량도 1.6Tbps까지 향상시키는 한편 소모전력은 기존의 절반 이하, 크기는 1/9 이상으로 줄이기 위한 후속 연구를 추진할 예정입니다.