일본산업뉴스요약

광전융합에 양자점 레이저, 제조할 수 있는 것은 일본과 독일 단 2개사
공세를 펼치고 있는 QD레이저 2부

-- QD 레이저, 대기업으로부터 ‘실력을 인정’ --
양자점 레이저 시장 규모는 아직 작지만, 그 안에서 독일의 Innolume은 독보적인 존재이다. ELS용 양자점 레이저를 포함해 다양한 광원 제품을 판매하고 있으며, 이미 폭넓은 고객층을 보유하고 있다.

이에 반해 “QD 레이저는 CPO 제조사로부터 실력을 인정 받기 시작하고 있는 단계”(오니시 부장)라고 한다. 양자점 레이저의 광원 내장 기술은 프로세서의 열을 견뎌야 한다. 동작 시 약 115℃까지 발열하는 경우도 있다. 공개된 정보에 따르면, Innolume의 제품은 약 100℃까지 안정적으로 동작하는 성능을 가지고 있지만, QD레이저의 제품은 앞서 설명한 대로 200℃까지 대응할 수 있도록 설계되었다.

QD레이저가 이러한 고온 내성을 실현할 수 있었던 것은 결정성장 장치(MBE 장치)를 이용해 균일하게 고밀도의 양자점을 만드는 독자적인 노하우 때문이다. MBE 장치는 원자 레벨에서 결정을 적층할 수 있다. 갈륨비소(GaAs) 기판 위에 인듐비소(InAs)를 결정 성장시켜 극소의 양자점을 형성. 이것을 GaAs 등으로 덮어 활성층을 형성한다. 난이도가 높은 온도 설정, 재료 레시피, 조건 설정, 압력 제어 등에 대해 QD레이저는 노하우를 축적해 왔다고 자신감을 보이고 있다. “다른 회사가 모방하기도 어려워 10년 정도 앞서 있다고 할 수 있다.”(오니시 부장)라고 말하며, 일부러 특허를 내지 않았다고 한다.

MBE 장치는 독자적으로 개발한 제품이 아닌 시판 제품을 채택. 2026년 1월, MBE 장비를 제공하는 프랑스의 Riber가 QD레이저로부터 ‘MBE 6000’이라는 장치를 수주했다고 발표했다. 2026년 안에 출하할 예정이라고 한다. QD레이저는 2008년부터 Riber의 장치를 이용하고 있다.

-- 구현 비용을 낮춰 기존과 비슷한 가격으로 --
양자점 레이저는 고온 내성에서 더 우수할 뿐만 아니라, 제조에 드는 총 비용도 ‘양산량에 따라서는 양자 우물 레이저와 차이가 없다.”라고 오니시 부장은 주장한다. 냉각 부품이 필요 없어 조립 비용을 절감할 수 있다는 점이 큰 장점이다.

CPO에 광원을 탑재할 때는 레이저칩을 어떻게 절단해 CPO에 배치하는지가 중요하다. 현재, 유력한 방법은 주로 두 가지이다. 첫 번째는 광 엔진의 핵심 부품인 PIC(광집적 회로) 옆에 양자점 레이저칩을 배치하는 방법. 두 번째는 PIC를 형성하는 실리콘 기판에 양자점 레이저 기판을 웨이퍼 접합으로 붙이는 방법이다. QD레이저는 양쪽 모두에 대응하고 있으며, 각각 판매 형태를 다르게 하고 있다.

전자에 대해서는 QD레이저가 레이저칩을 판매한다. 다만, 칩으로 만드는 가공은 파트너 기업에 위탁하고 있다. QD레이저는 양자점 레이저칩을 결정 성장시킨 웨이퍼의 제조와 칩 판매 전 검사를 담당한다. 칩 형태로 납품하면 고객이 사전에 양품으로 판단된 레이저만을 사용할 수 있다는 장점이 있지만, 레이저 칩의 위치를 맞추기 어렵다. 광의 강도를 측정하면서 광 연결부의 위치를 맞추는 ‘액티브 얼라인먼트(Active Alignment)’가 중요하기 때문에 제조 작업에 시간이 소요된다.

후자에 대해서는 QD레이저가 레이저칩이 형성된 레이저 웨이퍼를 그대로 판매한다. QD레이저가 양자점 레이저의 결정 성장과 검사를 담당. 고객이 PIC 웨이퍼와 레이저 웨이퍼를 접합한 뒤 절단한다. 위치의 어긋남을 이후의 노광 공정에서 수정할 수 있어 작업 시간이 짧아지고 구현 비용도 낮출 수 있다. 다만, “이 방법으로 제조할 수 있는 기업은 제한적이다.”(오니시 부장)라고 한다.

CPO용 광원 양산은 “제조사의 디바이스 양산 일정에 맞춰야 하기 때문에 수 년 뒤가 될 것이다.”(오니시 부장)라고 한다. 현재, 대기업 및 스타트업 등과 함께 칩릿 집적을 이용하는 차세대 CPO용으로 연구개발을 추진하고 있다.

QD레이저는 2006년, 후지쯔(富士通)연구소 출신자들이 설립했다. 광전융합용으로는 2010년대 후반부터 개발을 시작했다고 한다. 2025년 12월에는 경제산업성 중소기업청이 주관하는 ‘중소기업 성장 가속화 보조금’에 채택되어 5억 엔이 지원되기로 결정되었다. MBE 장비 증설 등 설비 투자에 투입할 계획이라고 한다.

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