AI 반도체 패권 가를 '실리콘 포토닉스'… 삼성도 양산 채비

데이터 병목 뚫을 光반도체 기술
TSMC, 엔비디아와 공급망 속도
삼전 "광통신 모듈 업체 수주"
하반기부터 대량 생산 돌입 계획
글로벌 파운드리 기업들도 분주

삼성전자가 올 하반기를 기점으로 대만 TSMC와 차세대 광(光) 반도체 기술인 '실리콘 포토닉스'를 둘러싸고 일전에 돌입한다. 전기 신호 대신 빛으로 데이터를 전달하는 실리콘 포토닉스는 인공지능(AI) 데이터센터의 전력·데이터 병목을 해결할 수 있는 핵심 기술로 꼽힌다. 파운드리 업계 1위 TSMC가 엔비디아 공급망을 기반으로 시장 확대에 속도를 내는 가운데, 삼성전자 역시 올해 하반기 광통신 모듈 대형 업체와 양산에 돌입하며 추격을 강화한다.

■삼성, 올 하반기 광통신 모듈 양산

11일 업계에 따르면 삼성전자는 최근 1·4분기 실적발표 컨퍼런스콜에서 "광통신 모듈 대형 업체 수주에 성공, 실리콘 포토닉스 사업 기반을 확보했다"며 "현재 다수 글로벌 대형 고객과 사업화 논의를 진행 중이며, 광통신 모듈 대형 업체와 올해 하반기부터 과제 양산을 시작할 계획"이라고 밝혔다. 한 내부 관계자도 "삼성전자 내부적으로 실리콘 포토닉스를 차세대 AI 반도체 경쟁의 핵심 기술 중 하나로 보고 관련 투자와 고객 확보에 상당한 공을 들이고 있는 것으로 안다"고 전했다.

AI 데이터센터에서는 GPU 간 데이터 이동량이 폭증하면서 기존 구리 기반 인터커넥트의 속도·전력 한계가 커지고 있다. 실리콘 포토닉스는 이같은 구리선을 빛의 통로로 대체해 에너지 효율을 극대화하는 기술이다. 현재 TSMC가 첨단 패키징 경쟁력을 바탕으로 관련 시장 확대하고 있다. TSMC는 자체 광학 엔진 플랫폼인 '쿠페(COUPE)'를 중심으로 엔비디아 공급망과 연계한 양산 체제 구축에 속도를 내는 중이다.

삼성전자는 실리콘 포토닉스 구현에 필요한 선단 공정과 첨단 패키징 역량을 바탕으로 메모리(HBM)와 파운드리, 패키징을 아우르는 턴키 전략을 강화하고 있다. 업계에서는 향후 AI 반도체가 HBM과 로직, 광통신 기능을 단일 패키지로 통합하는 방향으로 발전할 경우, 삼성전자의 수직계열화 경쟁력이 강점으로 작용할 수 있다는 분석이 나온다.

■美 파운드리도 공격 투자

실리콘 포토닉스가 AI 데이터센터 핵심 인프라 기술로 부상하면서 글로벌 파운드리 기업들의 투자와 사업 확대 움직임도 빨라지고 있다.

미국 파운드리 기업 글로벌파운드리스 역시 실리콘 포토닉스를 핵심 성장축으로 키우고 있다. 글로벌파운드리스는 최근 실적발표에서 실리콘포토닉스 매출은 올해 약 4억 달러 수준까지 확대, 오는 2028년 관련 매출이 10억 달러를 돌파할 것이라는 목표를 제시했다.

글로벌파운드리스는 현재 글로벌 상위 광트랜시버 업체 4곳 중 3곳에 자사 기술이 적용되고 있다고 밝혔다.

업계에서는 실리콘 포토닉스가 단순 연구개발(R&D) 단계를 넘어 실제 수주·양산 경쟁 국면에 돌입할 것이란 예측이 나온다.

업계 관계자는 "AI 데이터센터 규모가 커질수록 GPU 간 연결에서 발생하는 전력·발열 문제가 급격히 커진다"며 "향후 AI 인프라 경쟁력은 결국 광반도체 기술 확보 여부에서 갈릴 것이란 전망이 나온다"고 말했다.

[e-mail] 임수빈 기자