미래형 컴퓨팅 및 통신 발전을 가속화시킬 인텔의 실리콘 포토닉스 기술

2008년 12월 10일

상업적으로 이용 가능한 다른 광 디바이스에 비해 비용은 절감되고 성능을 향상시킨 아발란치 광수신소자기반의 실리콘을 이용하여 세계적인 수준의 성능을 달성한 것이다. 이번 연구 결과는 “네이처 포토닉스(Nature Photonics)”에 게재되었다.

실리콘 포토닉스는 컴퓨터를 비롯한 여러 전자 기기들이 광 정보를 송수신하는데 표준 실리콘을 이용하는 새로 부상하는 기술이다. 이 기술은 원격 의료 및 실제 같은 3D 가상 세계 등의 데이터 집약적 컴퓨팅 애플리케이션이 향후 필요로 할 대역폭에 초점을 맞추고 있다.

여러 프로세서 코어로 가동되는 미래형 컴퓨터에서는 데이터의 초고속 전송이 필수적인 요소가 될 것이다. 실리콘 포토닉스 기반 기술은 저렴한 비용에 보다 빠른 속도의 메인스트림 컴퓨팅을 구현하게 된다. 오늘의 성과는 고속 실리콘 모듈레이터 및 하이브리드 실리콘 레이저 등, 인텔 연구원들이 이전에 쌓아온 업적을 기반으로 한다. 이러한 기술들의 결합은 현재보다 성능이 훨씬 강화된 완전히 새로운 종류의 디지털 기기를 탄생시킬 수 있다.

인텔 연구원들이 이끄는 이번 프로젝트팀은 빛이 실리콘 위를 향할 때 빛을 감지하고 약한 신호들을 증폭시켜 우수한 민감도를 제공하는 조도 센서, APD 기반의 실리콘을 개발했다. 이 APD 기기에는 실리콘과 CMOS 공정이 적용되어 340GHz의 GBP(gain-bandwidth product)를 실현하였는데 그 결과는 이 주요 APD 성능 측정 방법으로 측정된 것 중 최고의 기록이다. 40Gbps 이상의 데이터 전송율에서 작동하는 광 링크들의 가격 절감이 가능해지며, 실리콘 광 디바이스들이 인듐 인화물(indium phosphide)처럼 값비싼 전통적 광 소재로 만들어진 디바이스 성능을 능가할 수 있다는 사실이 최초로 입증되었다.

인텔 팰로우이자 포토닉스 기술 연구소 소장인 마리오 파니치아(Mario Paniccia) 박사는 “이번 연구 결과는 실리콘이 매우 높은 성능을 구현하는 광 디바이스 제작에 어떻게 사용될 수 있는지 보여주는 또 하나의 사례”라며, “APD 기반의 이런 실리콘은 광 통신 이외에도 센싱, 이미징, 양자 암호, 생물학적 애플리케이션과 같은 여러 분야에도 적용될 수 있다”고 밝혔다.

연구소의 프로젝트팀은 업계 및 학계와 협력했으며 이번 연구에는 미국방고등연구기획청 DARPA(Defense Advanced Research Projects Agency)이 공동 투자했다. 노어, 낸드, 램과 위상 변화 비휘발성 메모리 기술 부문의 세계적인 기업 뉴모닉스(Numonyx)는 제조 및 공정 개발에 참여했다. 뉴모닉스 제조 담당 부사장이자 팹1의 공장 매니저인 조나단 웬드(Yonathan Wand)는 “이번 성과는 인텔과 뉴모닉스의 효율적 협력 관계를 보여주는 훌륭한 사례”라며, “우리는 실리콘 포토닉스 부문의 연구 발전을 위한 양사의 협력 관계 강화에 노력을 기울이고 있다”고 말했다.

APD 전문가인 버지니아 대학의 조 캠벨(Joe Campbell) 교수와 UC 산타바바라의 존 바우어스(John Bowers) 교수가 자문을 담당하며 테스팅에 참여했다. 바우어스 교수는 “이번 APD에는 세계 수준의 포토닉스 기술을 개발할 수 있도록 고속 증폭에 실리콘에 내재된 우수한 특징들이 사용된다”며, “이러한 기기 개발에 도움을 주게 되어 매우 기쁘며 실리콘 광 디바이스의 잠재력 실현을 위해 인텔과 지속적으로 협력할 것”이라고 말했다.