일본산업뉴스요약

무라타제작소와 덱세리얼즈, 광전융합에 본격적으로 나서
고속 부재로 승부

광전융합 분야에서 이업종 기업들의 진출이 잇따르고 있다. 일본 기업 중에서는 무라타제작소(村田製作所)와 덱세리얼즈(Dexerials)가 반도체 패키지 간을 빛으로 연결하는 'CPO(Co-Packaged Optics)'용 새로운 부재를 개발 중이다. 양 사 모두 타 분야에서 실적이 있는 제품 및 기술을 광전융합에 응용해 고속화 등을 통해 차별화를 도모하고 있다.

무라타제작소가 개발하고 있는 것은 CPO용 저온 동시 소성 세라믹(Low Temperature Co-fired Ceramic, LTCC) 기판으로, 무라타제작소는 그 성과를 올 3월에 열린 세계 최대 규모의 광통신∙광네트워크 기술 전시회 'OFC 2026'에서 공개했다.

-- 고속·고내열 LTCC 기판을 CPO용으로 --
LTCC 기판은 광집적회로(PIC)나 전기집적회로(EIC)로 구성된 광 엔진 내부 부품을 실장하는 토대로 사용된다. 수지 재료를 사용하는 기존 기판에 비해 고주파 신호의 손실이 적고, 열전도율이 높으며, 열로 인한 변형이 잘 일어나지 않는다는 장점이 있다. 무라타제작소는 이러한 특성을 활용해 스마트폰에 탑재되는 이동통신용 밀리미터파 모듈이나 무선 LAN 모듈과 같은 소형·고속 무선 모듈에 LTCC 기판을 채택해 왔다.

CPO에서는 향후, 100GHz 이상의 고주파 신호를 전송하게 될 것으로 전망되고 있다. 광 엔진은 발열원이 되는 프로세서 근처에 배치되기 때문에 열의 영향을 받기 쉽다. 무라타제작소는 고주파에 대응하기 쉽고 내열성이 뛰어난 LTCC 기판의 수요가 발생할 것으로 보고, 무선 통신 모듈에서 쌓아온 LTCC 기판 기술과 고주파 설계의 노하우를 광전융합 분야에도 응용했다. OFC 2026에서는 광전융합용 LTCC 기판 시제품을 전시했다. LTCC 기판과 관련해서는 제조 준비가 완료된 상태라고 한다. LTCC 기판을 활용한 광 엔진 패키지를 2027년 후반에 샘플 출하할 예정이다.

무라타제작소는 광전융합용 광변조기도 개발 중이다. '박막 니오브산 리튬(TFLN)'이라고 불리는 고속·저소비전력의 차세대 재료를 사용한다. 2028년의 상용화를 목표로 하고 있다.

-- 덱세리얼즈는 고속 광검출기 --
덱세리얼즈가 개발하는 것은 CPO 및 그 이전 세대에 해당하는 플러거블(탈착식) 광모듈용 광검출기(PD)이다. 자회사인 덱세리얼즈 포토닉스 솔루션즈(DXPS)가 담당한다.

덱세리얼즈는 인듐·갈륨·비소·인(InGaAsP)을 채택해 고속 데이터 통신을 가능하게 할 계획이다. 현재는 CPO나 플러거블용으로는 CMOS(상보형 금속 산화물 반도체) 프로세스로 제조하기 쉬운 게르마늄(Ge)제가 주류이다. 향후, CPO와 플러거블의 고속화로 인해 Ge에 비해 고속화에 적합한 InGaAsP의 수요가 높아질 것으로 덱세리얼즈는 보고 있다. 이미 도입 문의가 늘고 있다고 한다.

DXPS는 표면입사형, 이면입사형, 도파로형 등 3종류의 광검출기를 단계적으로 제품화할 방침이다. 표면입사형과 이면입사형은 수광면(受光面)에 대해 빛을 수직으로 입사시키기 때문에 '수직입사형'이라고 불린다. 수직입사형은 제조가 쉽고, 도파로형은 고속화·고감도화에 적합하다는 특징을 가지고 있다.

DXPS는 우선, 통신 레인당 최대 200기가비트/초(Gbps)의 수직입사형을 2027년에 양산. 같은 시기에 레인당 400Gbps의 도파로형도 양산할 예정이다. 그 다음, 레인당 400Gbps이상의 도파로형을 2028년에 양산하고, 같은 시기에 이종 재료 집적 PIC를 양산할 계획이다.

지금까지 스마트폰 디스플레이용 광학 재료 등을 다루어 온 덱세리얼즈는 그 노하우를 활용할 수 있는 광전융합 분야에 주력하고 있다. InGaAsP와 같은 화합물 반도체를 사용한 광검출기는 NTT 그룹, 미쓰비시전기(三菱電機), 스미토모전기공업(住友電気工業) 등도 개발하고 있다. 하지만 모두 수직입사형이 주류이다. 덱세리얼즈처럼 도파로형의 제품화를 표명한 기업은 드물다. 고속화에 적합한 도파로형도 함께 제공함으로써 경쟁사와의 차별화를 도모할 방침이다. OFC 2026에서는 도파로형 광검출기 개발품을 전시했다.

-- 광무선으로 25Gbps, 광섬유 수준의 고속성 실현 --
기존에 비해 고속∙장거리 광무선 통신 기술을 OFC 2026에서 선보인 곳은 미국의 스타트업 Taara Connect이다. Taara Connect의 광무선 기술은 레이저 광을 공간에 조사하여 데이터를 주고받는 기술이다.

이것은 무선 LAN이나 서브GHz 대역의 통신, 이동통신과 같은 일반적인 무선 기술에 비해 속도가 빠르다는 점이 특징이다. 또한 광섬유를 부설해야 하는 일반 광통신에 비해 설치가 용이하다는 장점이 있다. 광무선 통신의 용도로는 예를 들어, 광섬유 부설이 어려운 산악 지대나 하천 등에서의 장거리·고속 통신, 도심에서의 빌딩 간 통신 등이 있다.

무선 기술은 이전부터 존재했지만, Taara Connect의 기술은 기존에 비해 고속 및 장거리 통신이 가능하다. 그 근거 중 하나가 Taara Connect가 올 2월에 발표한 제품 'Beam'이다. 최대 10km 거리를 최대 25Gbps라는 광섬유 수준의 속도로 쌍방향 통신을 할 수 있다. 기존의 광무선 통신 제품은 수 km에서 10Gbps 정도였다.

Taara Connect의 핵심 기술은 광전융합 분야에서 활용될 수 있는 실리콘 포토닉스이다. Beam에서는 실리콘 웨이퍼(기판) 위에 1,000개 이상의 소형 발광 소자를 형성한 것을 광원으로 이용한다. 각각의 발광 소자에서 나오는 빛을 묶어 광빔으로 만들고, 이것을 전자적으로 제어할 수 있다. 지금까지 광빔 제어에 사용되어 온 기계식 미러가 필요 없어 광무선 통신 장치의 소형화에 적합하다. Taara Connect는 “이 장치를 지붕이나 전주(電柱)에 설치하는 데 단 몇 시간이면 충분하다”라며 도입의 편의성을 강조했다.

Taara Connect는 구글의 모기업인 알파벳 산하 연구조직 Google X에서2025년에서 독립해 설립된 지 얼마 되지 않았지만, 이미 'Lightbridge'라고 불리는 1세대 제품을 전 세계에 판매하고 있다. 소프트뱅크 및 미국의 T-Mobile 등 통신 대기업들과 협업, 20개국 이상에 도입되었다고 한다.

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