실리콘 포토닉스와 공동 패키징 광학 기술이 AI 인프라를 어떻게 재편하고 있는가

논리 및 메모리 아키텍처의 발전 덕분에 AI는 이제 누구나 아는 용어가 되었지만, 다음 단계의 확장성 제약 요인은 점점 더 명확해지고 있습니다. 즉, 에이전트 기반, 물리적, 고성능 AI 애플리케이션을 지원하기 위해서는 데이터가 더 빠르고, 더 멀리, 더 효율적으로 이동해야 합니다. 이러한 병목 현상은 현재 반도체의 설계, 제조, 패키징 및 상호 연결 방식을 재편하고 있으며, 제조 공정에 상당한 어려움을 초래하고 장비 및 그 구성 요소에 새로운 요구 사항을 제기하고 있습니다. 

구리: 잠시 비켜주세요. 광자를 위해 길을 터주세요 
칩 간 통신을 위한 구리 기반 전기적 상호 연결은 오랫동안 표준으로 자리 잡아 왔습니다. 하지만 이러한 방식은 대역폭의 한계와 신호 무결성 제약으로 인해 점점 더 제약을 받고 있을 뿐만 아니라, 귀중한 에너지를 많이 소모하는 주범이기도 합니다.  

바로 여기서 실리콘 포토닉스와 CPO(Co-Packaged Optics)가 주목받고 있습니다. 데이터 전송 방식을 전기로부터 빛으로 전환함으로써, 이러한 기술들은 AI 인프라가 직면한 가장 시급한 상용화 과제 중 하나인 ‘더 적은 전력, 더 낮은 지연 시간, 더 뛰어난 확장성을 바탕으로 더 많은 데이터를 전송하는 것’을 해결합니다. 

실리콘 포토닉스와 CPO가 데이터 센터 네트워크 스위치(
)에 어떻게 기여하는가 실리콘 포토닉스는 광 엔진과 광 집적 회로(PIC)를 데이터 센터 네트워크 스위치에 사용되는 것과 같은 특정 용도용 집적 회로(ASIC)에 한 걸음 더 가깝게 만들어 줍니다.

전자에서 광자로의 전환은 다음과 같은 여러 가지 이점을 가져옵니다:  

• 더 높은 대역폭: 광학 링크는 구리 인터커넥트보다 훨씬 더 많은 데이터를 전송할 수 있습니다. 예를 들어, 엔비디아(Nvidia)나 브로드컴(Broadcom)의 CPO 플랫폼은 구성에 따라 Tbps(초당 테라비트) 기준으로 네트워크 용량을 약 8배까지 확장할 수 있습니다.
• 전력 소비 감소: 포토닉스는 거리 발생 시 에너지 손실을 줄여줍니다
• 지연 시간 감소로 인한 더 빠른 데이터 전송
• 향상된 열 관리

간단히 말해, CPO는 광학 엔진을 칩 패키지 옆이나 내부에 통합함으로써 이를 컴퓨팅 장치에 더 가깝게 배치합니다. 이를 통해 구리 상호 연결에 대한 의존도를 줄이고, 데이터가 더 빠르고 효율적으로 전송되도록 돕습니다. 

지금 CPO가 중요한 이유
오늘날 데이터 센터에서 사실상 최첨단 기술로 자리 잡은 것은 시스템의 에지에 배치된 플러그형 광 모듈입니다. 이제 CPO는 광 모듈을 스위치 ASIC 바로 옆에 배치함으로써, 데이터가 전기적으로 이동해야 하는 거리를 줄이고 AI 워크로드의 확장성을 향상시킵니다.   

그리고 이러한 이점들은 모든 형태의 AI가 지속적으로 확산되는 것을 뒷받침하기 위해 필요합니다. 기존의 아키텍처로는 그 속도를 따라잡을 수 없습니다. 

주요 반도체 및 클라우드 기업들은 실리콘 포토닉스와 CPO에 막대한 투자를 단행하며, 연구 및 틈새 시장 적용 단계에서 벗어나 대규모 양산 단계로 나아가고 있습니다. 이러한 투자는 반도체 팹, 네트워크 스위치 제조사, 클라우드 제공업체, 반도체 장비 제조사에 걸쳐 광범위하게 이루어지고 있습니다. 성능 향상 효과가 무시할 수 없을 정도로 커지고 있으며, 시장은 빠르게 변화하고 있습니다. 실제로 IDTechEx의 최근 보고서에 따르면, CPO 시장만 해도 2026년부터 2036년까지 연평균 성장률(CAGR) 37%를 기록하며 200억 달러 규모로 성장할 것으로 전망됩니다. 

제조 지원 실리콘 포토닉스 제조는 에칭, 증착, 습식 공정, 하이브리드 본딩, 첨단 패키징 통합 등을 포함하는 프런트엔드 및 백엔드 공정을 아우르며, 유리 기판 및 패널 레벨 공정과 같은 새로운 접근 방식이 도입되면서 그 복잡성이 더욱 가중되고 있습니다. 

이러한 아키텍처의 규모가 확대됨에 따라, 소재 성능, 오염 제어, 밀봉 신뢰성 및 열적 안정성이 점점 더 중요해지고 있습니다. 

그린 트위드(Greene Tweed)의 등장 – 이러한 전환을 가능하게 하는 우리의 역할
이러한 요구 사항은 장치 아키텍처상의 과제만큼이나 소재 측면에서도 큰 과제를 야기합니다. CPO 및 실리콘 포토닉스 제조에 사용되는 부품은 까다로운 작동 환경 전반에 걸쳐 광학 성능을 유지하면서 더욱 엄격해진 공정 범위를 충족해야 합니다. 그린 트위드의 고성능 폴리머 밀봉 솔루션 및 복합 소재 포트폴리오는 실리콘 포토닉스 및 CPO 제조의 요구 사항에 특히 적합합니다. 이러한 소재는 다음과 같은 장점을 제공합니다: 

• 극한의 작동 조건에서도 뛰어난 열 안정성
• 민감한 광학 부품을 보호하기 위한 낮은 가스 방출 특성
• 장기적인 신뢰성을 위한 내화학성

Greene Tweed는 초기 설계 단계에서 기술적 협업에 탁월한 역량을 발휘합니다. 이러한 전문성이 실제로 발휘된 사례 중 하나는 전기 도금 및 전기화학적 증착을 위한 에지 배제 씰링 솔루션에 대한 당사의 설계 및 소재 개발 작업입니다. 주요 장비 공급업체들과의 협력을 통해, 당사는 설계 및 소재 전문성을 활용하여 효과적인 부품 세정이 가능하고 씰 표면의 도금 부착을 방지하는 고도로 최적화된 씰링 솔루션을 개발했습니다. 이러한 노력은 급속히 성장하는 첨단 패키징 및 프런트엔드 제조 분야에서 발생하는 생산 문제를 완화하는 데 기여했으며, 이는 소재 과학과 반도체 혁신이 만나는 지점에서 복잡하고 현실적인 과제를 해결할 수 있는 당사의 역량을 입증한 것입니다. 

그린 트위드(Greene Tweed)에게 있어 이러한 진화는 기술적 변화이자 상업적 전환점입니다. 첨단 소재, 정밀 밀봉 기술, 협업 엔지니어링은 고객들이 차세대 반도체 성능을 확장하는 데 필수적인 요소가 될 것입니다. 

여러분의 과제를 저희에게 맡겨주세요: 

실리콘 포토닉스, CPO 또는 차세대 첨단 패키징과 관련된 과제를 탐구하고 계신다면, 그린 트위드(Greene Tweed)가 스케일링, 신뢰성, 제조 가능성 및 첨단 패키징 준비 상태와 관련된 문제 해결을 도와드릴 준비가 되어 있습니다. 지금 바로 저희 팀에 문의해 주십시오 당사의 소재 및 엔지니어링 전문 지식이 귀사의 혁신 로드맵을 어떻게 뒷받침하고, 귀사의 설계를 구상에서 현실로 구현하는 데 어떻게 기여할 수 있는지 알아보시기 바랍니다.