실리콘 포토닉스

전문가 제언

○ 무어 법칙에 따라 실리콘 반도체 체제에서 트랜지스터 수의 증가에 따라 고속화는 포화되고 있다. 이는 금속배선과 트랜지스터 크기에서 오는 구조적 한계인데 집적회로의 신호전달 지연과 발열 문제 등에 기인하고 있다. 10 Gbps급 데이터 전송속도가 요구되고 있다. 이의 달성에는 가격과 소비전력 그리고 소자크기 면에서 전자전송기술로는 한계가 있다.

○ 실리콘을 포토닉 소자/대규모 집적회로에 활용하려는 실리콘 포토닉스가 차세대 나노정보통신기술로 활발하게 연구되고 있다. 이의 주목표는 전화/인터넷 회로망용 광소자나 광집적회로를 LSI, 특히 CMOS 제조공정에서 저비용으로 대량생산하는 것이다. 이 글에서 저자는 실리콘 포토닉스의 최신 기술현황을 체계적으로 소개하고 있다. 특히 실리콘 발광소자 등의 능동소자 및 광도파로 등 수동소자의 양면을 설명하고 있다.

○ 실리콘은 전하결합소자(CCD) 등의 수광소자로서 널리 사용되어 왔으나 간접천이형 반도체이므로 레이저나 발광다이오드(LED) 등의 발광소자로는 적합치 않다고 생각되어왔다. 이 글은 실리콘의 발광 메커니즘, 화합물 반도체와의 하이브리드 광원을 비롯한 실리콘의 여러 발광방법도 소개하고, Si 광변조기, 원칩의 CMOS 호환성 제조공정을 설명하고 있다. 통신용 광소자로 주목받지 못한 실리콘이 새로운 지평을 열고, 원칩 광배선기술로 LSI 성능한계를 타파할 기술로 주목받고 있다.

○ 2010년 Intel사는 실리콘 기반 데이터 광접속 시제품으로 세계 최초 50 Gbps(12.5 Gbps 레이저 이용) 속도를 발표했다. 10㎓ 광변조기를 개발한 Luxtera Inc.은 2012년 타사 특정공정에 자사 기술 적용을 발표했다. 2010년 ETRI(연구책임 김경옥)는 “실리콘 기반 초고속 광인터커넥션 IC"의 일부인 Ge on Si의 광수신 신소자로 10 Gbps 속도를 세계 최초로 실현했다. 실리콘 CMOS 공정 시스템 기반의 성능이고 실리콘 포토닉스의 핵심 부품 기술이며, 동급의 여러 핵심부품도 개발하여 IT 강국 한국을 과시했다. 금후 실용화를 위한 원칩화 등의 연구가 기대됨과 동시에 차세대 포토닉 기술의 선점을 위한 정부의 전략적 지원이 요구된다.

저자

Hirohito Yamada

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

화학·화공

연도

2011

권(호)

80(10)

잡지명

應用物理

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

909~913

분석자

변*호

분석물

• 실리콘 포토닉스.pdf [253,810 byte]

이미지변환중입니다.