2024 하반기 유럽 반도체 연구 및 정책 동향

인공지능(AI)의 비약적인 발전과 함께 이를 뒷받침할 수 있는 고성능 반도체 기술에 대한 수요가 급격히 증가하고 있다. 그러나 기존 실리콘 기반 반도체 기술은 극자외선(EUV) 공정을 통한 회로 미세화에서 물리적 한계에 직면하고 있으며, 단순 미세화를 통한 성능 향상은 점점 더 어려워지고 있다. 이러한 기술적 병목을 돌파하기 위한 대안으로 실리콘 포토닉스(Silicon Photonics) 기술이 급부상하고 있다.

실리콘 포토닉스는 전자 회로에 광학 소자를 결합하여 전자 대신 빛으로 데이터를 처리하는 기술로, 고속성, 저전력, 고집적 특성을 바탕으로 차세대 통신 및 컴퓨팅 인프라의 핵심 기술로 주목받고 있다. 최근에는 유리 기판 위에 다양한 광학 소자를 집적하고 이를 실리콘 회로와 융합하는 기술이 발전함에 따라, 광 트랜시버를 포함한 고속 광통신 부품의 상용화가 가속화되고 있다. 이는 데이터 센터 내 서버 간 고속 연결, AI 모델 학습 및 추론 속도 향상 등 실질적인 성능 개선으로 이어지고 있다.

특히 실리콘 포토닉스는 AI 반도체의 연산 병목을 해소할 수 있는 핵심 솔루션이다. 광신호를 이용한 데이터 처리는 전통적인 전기 신호 대비 훨씬 빠르고 에너지 효율적이기 때문에, 대규모 AI 모델을 운용하는 데이터 센터에서 필수 기술로 부상하고 있다. 또한 CMOS 공정과 호환되는 생산 방식 덕분에 대량 제조가 가능하다는 점에서도 산업적 경쟁력이 매우 크다.

이러한 실리콘 포토닉스 기술은 단지 기존 반도체 기술의 보완에 그치지 않는다. 양자 기술 분야에서도 필수적인 선행 광학 플랫폼으로서 그 중요성이 더욱 부각되고 있다. 양자 광원, 광자 간 얽힘 생성, 양자 게이트 구현 등에서 실리콘 포토닉스를 기반으로 한 통합 광학 회로는 필수적이며, 장기적으로는 양자 컴퓨터 및 양자 통신 시스템의 구현을 위한 핵심 인프라로 기능한다. 나아가, 양자컴퓨터와 AI가 결합되면 기존 컴퓨팅으로는 해결이 불가능했던 복잡한 문제 해결, AI 학습 시간 단축 등 새로운 가능성이 열리게 된다.

유럽은 이러한 흐름에 발맞추어 실리콘 포토닉스를 중심으로 한 고속 광통신 기술, AI 반도체, 양자광학 소자 연구에 전략적으로 투자하고 있으며, 특히 데이터 기반 AI 인프라와 양자 기술이 공존하는 미래 기술 생태계 조성을 가속화하고 있다.

결론적으로, 실리콘 포토닉스는 AI 시대를 견인하는 차세대 반도체 기술이자, 양자 정보과학으로의 진입을 위한 선형 광학 기반 플랫폼으로서 그 역할이 점점 더 중요해지고 있다. 유리 기판, 광 트랜시버, 실리콘 포토닉스, 양자광학 기술이 융합되며 우리는 AI 성능의 극적 향상, 에너지 효율의 제고, 데이터 통신 속도의 획기적 개선이라는 새로운 기술 지평을 마주하고 있다. 이러한 혁신 기술들은 단순한 하드웨어 개선을 넘어, AI와 양자 기술이 실질적으로 연결되는 미래를 실현할 핵심 동력으로 작용할 것이다.