반도체 전문 온라인 매거진 - 올포칩

AI 워크로드와 하이퍼스케일 데이터센터의 급성장으로 기존 구리 인터커넥트 기반의 반도체 아키텍처가 대역폭과 전력 효율에서 한계를 드러내고 있다. 이러한 한계를 극복하기 위해 반도체 업계에서는 광자 집적회로(PIC)와 레이저 등 광학 구조를 단일 패키지에 통합하는 코패키지드 옵틱스(Co-Packaged Optics, CPO) 기술 도입에 박차를 가하고 있다. 차세대 반도체 설계 및 칩 통합 솔루션 선도 기업인 이비그룹(EV Group)은 CPO 생태계 전반의 글로벌 파트너들과 협력을 강화하며 하이퍼스케일 데이터센터 및 고성능 컴퓨팅(HPC) 요구사항을 지원하는 차세대 공정 기술 포트폴리오를 대거 공개했다.

CPO는 광 I/O를 컴퓨팅 소자에 최대한 가깝게 배치하여 지연시간을 줄이고 신호 무결성을 획기적으로 개선한다. 그러나 서로 다른 물리적 특성을 지닌 다종 소재를 고밀도로 집적해야 하는 물리적 과제가 존재한다. 이비그룹은 이종 집적과 포토닉스 제조 분야에서 축적한 기술력을 바탕으로 공정 개발부터 대량생산(HVM)에 이르는 전 과정을 지원하는 양산 솔루션을 제시했다.

기술 센터 기반의 양산 최적화 및 공정 검증 체계 구축

이비그룹은 나노임프린트 리소그래피 역량 센터와 이종 집적화 역량 센터(HICC)를 통해 고객사가 실제 대량생산 환경과 유사한 조건에서 신기술을 개발하고 검증할 수 있도록 지원하고 있다. 이를 통해 반도체 제조사들은 양산 전환 시 발생할 수 있는 리스크를 줄이고 제품의 시장 출시 기간을 단축할 수 있다.

이비그룹의 사업개발 디렉터인 베른트 딜라허(Bernd Dielacher) 박사는 "코패키지드 옵틱스는 AI 하드웨어의 중대한 기술 전환을 의미하지만 동시에 상당한 집적 과제를 수반한다"며 "포토닉 및 전자 부품을 첨단 패키징 기술로 통합해야 하기 때문에 개별 포인트 솔루션이 아닌 포괄적인 공정 전문성이 요구된다"고 말했다. 이어 "이비그룹은 기술 역량 센터를 통한 긴밀한 협업으로 초기 개발부터 대량생산까지 전 과정을 지원하며 차세대 CPO 아키텍처의 성공적인 구현을 가능하게 한다"고 강조했다.

차세대 광학 패키징을 위한 핵심 공정 포트폴리오

이비그룹이 제공하는 핵심 기술 가운데 하이브리드 본딩은 광자 집적회로와 전자 집적회로(EIC) 간 기생 효과를 최소화해 차세대 고대역폭 요구에 대응한다. 퓨전 본딩 기술은 레이저 제조용 III-V족 반도체와 박막 리튬 나이오베이트 등 차세대 광 변조 소재의 이종 집적을 지원한다. 또한 상온 본딩 기술을 활용해 다이아몬드나 실리콘 카바이드(SiC) 같은 히트 스프레더 소재를 집적함으로써 발열 문제를 효과적으로 해결하도록 설계했다.

나노임프린트 리소그래피(NIL) 기술은 광 인터커넥트의 면외 광 결합을 돕는 격자 결합기와 수직 광 결합 소자 생산에 적용되며, 임시 본딩 및 디본딩 기술은 웨이퍼 박형화 공정을 지원해 패키징의 완성도를 높인다. 향후 반도체 업계가 광 I/O 칩렛 및 3D 포토닉-전자 집적 아키텍처로 진화할 것으로 전망됨에 따라, 이비그룹은 기존 전자 집적 솔루션을 광학 플랫폼까지 확장해 차세대 반도체 제조 생태계를 주도해 나갈 계획이다.