[과학]광반도체, AI 핵심 기술로 부상

“차세대 핵심 기술로 광반도체가 필수적이다.” 일전 엔비디아 CEO 젠슨 황의 발언이다. 광반도체란 무엇이고 왜 AI 핵심 기술로 부상할가?

광반도체는 전기 신호 대신 빛(광자)을 리용해 데이터를 전송하고 처리하는 반도체 기술을 의미한다. 이는 실리콘 기반 집적 회로에 레이저, 광 변조기, 광 검출기 등 미세 광학 소자를 결합하여 구현된다. 일반적인 반도체는 구리선을 리용해 전기 신호로 데이터를 주고받는데 구리 내부에는 큰 원자와 작은 전자가 존재한다. 

전기가 통한다는 것은 전자가 한 방향으로 움직이는 것을 의미한다. 하지만 전자는 질량을 가지고 있기 때문에 전기 신호가 흐를 때마다 구리 원자에 충돌하게 된다. 이는 사람이 가득한 지하철을 지나가는 것과 류사하다. 전자의 충돌로 인해 열이 발생하고 에너지 손실이 발생한다. 데이터 전송량이 많아질수록 충돌 빈도와 열 발생도 증가하며 전송 속도 또한 한계를 가진다. 이로 인해 엄청난 량의 데이터를 실시간으로 처리해야 하는 환경에서는 흐름이 막히는 상황이 발생할 수 있다.

반면 광반도체는 전기 신호 대신 레이저로 생성된 빛 알갱이, 즉 광자를 통해 데이터를 전송한다. 광자는 질량이 없어 구리선 내의 전자처럼 주변 립자와 충돌하지 않고 빛의 경로를 따라 직진한다. 이로 인해 충돌이 없고 열 발생이 최소화되여 에너지 손실 또한 없다. 따라서 멀리 전송해도 신호가 유지되며 동일한 전력으로 훨씬 더 많은 데이터를 빠르고 효률적으로 처리할 수 있다.

인공지능(AI) 기술의 급격한 발전과 데이터쎈터의 증가가 맞물리면서 광반도체가 미래의 핵심 기술로 떠오르고 있다. 데이터쎈터는 챗GPT 및 제미나이와 같은 AI 써비스를 지원하는 대규모 서버 집합체로, 각 서버에는 계산을 담당하는 반도체 칩이 장착되여 있다. 이 칩들은 끊임없이 데이터를 주고받으며 이 과정에서 막대한 열이 발생하는 문제가 있다. 그러나 광반도체를 활용하면 열이 발생하지 않아 데이터쎈터를 보다 효률적으로 운영할 수 있다.

/종합

编辑：최화