실리콘 광집적, 신소재로 성능 도약 전망

실리콘 포토닉스 기술이 2002년부터 2030년까지 걸어온 성능 발전 궤적과 향후 도약 가능성이 조명됐다. SOI(실리콘 온 인슐레이터) 기반 광집적 기술은 광검출기 대역폭, 변조기 대역폭, 3dB 손실 기준 도파로 길이 등 핵심 지표에서 꾸준한 개선을 이뤄왔다. 초기 발전은 게르마늄 광다이오드, 실리콘 변조기, 박막 SOI 도파로에서 비롯됐다. 이들 기술은 대역폭을 지속적으로 끌어올리고 광손실을 낮추는 데 기여했으나, 시간이 지나며 소재와 소자 자체의 물리적 한계에 근접해 개선 속도가 점차 둔화되는 양상을 보이고 있다. 업계는 이러한 한계를 넘어설 다음 도약의 열쇠로 신소재 융합을 지목한다. 그래핀과 플라즈모닉 구조를 비롯한 비실리콘 플랫폼을 실리콘 기반과 결합하는 하이브리드 접근이 대표적이다. 이 방식이 상용화될 경우 광검출기는 300GHz를 상회하고 변조기는 200GBd를 넘어서며, 도파로는 더 짧으면서도 손실이 낮은 광인터커넥트 구현이 가능할 것으로 기대된다. 고속·저손실 광연결 기술은 AI 연산 확대에 따른 데이터센터 내부 전송 병목을 완화하는 핵심 인프라로 부상하고 있어, 실리콘 포토닉스의 소재 혁신은 반도체와 IT 인프라 양쪽에서 중장기적 파급력을 지닐 전망이다.