JEDEC, 업계 최초 실리콘 포토닉스 신뢰성 표준 공개

Intel, TSMC, Samsung 등 주요 반도체 업체들이 실리콘 포토닉스 개발에 속도를 내는 가운데, 이 기술을 위한 업계 최초의 통합 신뢰성 표준이 마련됐다. 10월 초 JEDEC은 JESD264를 공개하고 실리콘 포토닉스(SiPh) 소자의 인증 및 신뢰성 요구사항을 제시했다.

JEDEC이 강조한 JESD264의 핵심 내용은 네 가지 영역으로 나뉜다. SiPh 다이와 통합 칩셋을 위한 포괄적인 신뢰성 프로토콜, 변조기·포토다이오드·도파관 등을 포함한 부품 단위 인증 지침, 조립 공정 및 레이저 통합에 대한 명확한 요구사항, 제조 공정 관리와 추적성에 대한 기준이다.

Electronics Weekly가 지적했듯이, 성숙한 CMOS 기술과 달리 실리콘 포토닉스는 지금까지 인증과 신뢰성 검증을 위한 업계 공통의 표준화된 절차가 부족했다.

대만의 반도체 테스트 업체 MAtek은 기존 CMOS 인증이 주로 전기적 성능, 소재, 패키지 내구성에 초점을 맞추는 반면, 광자 집적회로(PIC)는 광 도파관, 커플러, 스플리터, 변조기, 광검출기와 관련 전자 회로를 함께 통합한다고 설명한다. 따라서 전기적 테스트만으로는 광 출력 저하, 삽입 손실 변화, 파장 드리프트, 결합 정렬 불량과 같은 광학 특화 고장을 놓칠 수 있다.

MAtek에 따르면 이러한 신뢰성 문제는 집적도가 높아질수록 더욱 두드러진다. CPO, 2.5D/3D 칩렛, 멀티칩 모듈에서는 광학 부품과 전자 다이, 기판, 광섬유, 레이저가 점점 더 조밀한 패키지에 통합된다. 이 과정에서 열팽창, 휨, 본딩, 광학 정렬, 인터페이스 결함 등이 온도와 습도, 기계적 스트레스 환경에서 악화될 수 있다. 이에 따라 신뢰성 검증은 점차 시스템 수준의 과제가 되고 있다.

JESD264는 이러한 공백을 해소하기 위해 마련됐다. JEDEC에 따르면 JESD264는 칩 설계업체, 파운드리, OSAT, 모듈 제조사, 시스템 개발업체가 공통으로 활용할 수 있는 기반을 제공하도록 설계됐으며, 실리콘 포토닉스가 본격적으로 확산되는 과정에서 인증 절차의 일관성을 높이는 것이 목적이다.

반도체 대기업들도 실리콘 포토닉스 개발 확대

주요 반도체 업체들도 실리콘 포토닉스 상용화를 위한 움직임을 강화하고 있다. ZDNet에 따르면 Samsung은 1분기 실적 발표 콘퍼런스콜에서 자사 파운드리 사업이 주요 광통신 모듈 업체로부터 수주를 확보해 실리콘 포토닉스 시장 진입 기반을 마련했다고 밝혔다.

TSMC는 지난 5월 Compact Universal Photonic Engine(COUPE) 기술을 적용한 세계 최초의 200Gbps 마이크로링 변조기(MRM)를 연말까지 양산에 투입할 계획이라고 발표했다. Economic Daily News의 보도다. Tom’s Hardware에 따르면 TSMC의 실리콘 포토닉스 로드맵은 세 단계로 진행되며, 기존 플러거블 광학 모듈과 결합하는 1.6Tbps 광 엔진부터 시작해 최종적으로 프로세서 패키지 내부에 직접 통합되는 12.8Tbps 광 엔진까지 확장된다.

Intel의 경우 Tom’s Hardware는 CPO 전략의 중심에 Optical Compute Interconnect(OCI) 칩렛이 있다고 설명한다. OCI는 전자 회로 다이(EIC)와 광자 다이(PIC)를 모두 통합한 독립형 광 I/O 서브시스템으로, PCIe 인터페이스를 통해 CPU, GPU 및 기타 컴퓨팅 칩과 함께 패키징되도록 설계됐다. 이를 통해 높은 대역폭의 광 연결을 패키지 내부로 직접 가져오는 것이 목표다.

뉴스 주요 내용 요약
JEDEC은 실리콘 포토닉스용 첫 업계 공통 신뢰성 표준 JESD264를 공개해 SiPh 다이·칩셋, 광소자, 조립·레이저 통합, 제조 공정 관리에 대한 기준을 제시했다.
실리콘 포토닉스는 기존 CMOS와 달리 광 손실, 파장 이동, 결합 정렬 오차 등 광학 특유의 고장 요인이 존재해 전기적 시험만으로는 신뢰성을 충분히 검증하기 어렵다.
특히 CPO와 2.5D·3D 칩렛, 멀티칩 모듈 확대로 광소자·반도체·기판·광섬유·레이저가 고밀도로 통합되면서 열팽창, 뒤틀림, 본딩, 광 정렬 등 시스템 수준의 신뢰성 검증 중요성이 커지고 있다.
TSMC·Intel·Samsung 등 주요 반도체 업체도 실리콘 포토닉스 상용화를 가속하고 있으며, JESD264는 설계사·파운드리·OSAT·모듈·시스템 업체 간 검증 기준을 통일하는 기반으로 활용될 전망이다.

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