HWP문서[ETRI 보도자료] ETRI, 25Gbps·30km 전송가능한 광원소자 상용화_F.hwp

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배포일자 : 2023.3.2.(목)

배포번호 : 2023-9호

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매수 : 보도자료 3매(사진 9매, 참고자료 3매)

배포처 : ETRI 홍보실

ETRI, 25Gbps·30km 전송가능한 광원소자 상용화

- ㈜엘디스와 25Gbps 전계흡수변조형 광원소자 국산화

- 5G망, 데이터센터 등 100Gbps 유선망시장 확대할것

국내 연구진과 중소기업이 힘을 모아 초당 250억 개 비트(bit)를 광섬유 케이블을 통해 장거리 전송이 가능한 광원소자를 국내 최초로 상용화하는데 성공했다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 광통신 전문기업인 엘디스와 함께 25Gbps 속도로 30km이상 데이터 전송이 가능한 전계흡수변조형 광원소자 상용화에 성공했다고 밝혔다. 이로써 데이터 트래픽 폭증에 대응하고 5G 이동통신 네트워크 수요에 대응할 수 있는 기술 기반을 다졌다.

그동안 5G 이동통신 등 대용량 통신서비스를 수용하기 위해서는 전류인가방식으로 광원을 직접 변조하여 온·오프해 왔다. 하지만, 이 방식은 광원소자의 전류 충·방전 시간 지연과 이에 따른 변조속도 감소와 신호품질 저하라는 한계가 있었다.

ETRI는 이러한 문제점을 해결하고자 전계흡수변조형 광원소자를 개발해 냈다. 이 방식은 일정한 세기로 빛을 방출하는 광원소자의 출력단에 전압인가에 따라 순간적으로 빛을 흡수해 광출력 세기를 조절한다.

이를 통해 연구진은 광원소자의 출력단에 온·오프 신호를 만들 수 있는 전계흡수 변조기(EAM)가 집적된 형태로 제작했다. 기존 직접변조 방식의 문제점이던 변조속도 감소와 신호품질 저하 문제의 해결이 가능해졌다.

전계흡수변조형 광원소자는 현재, 전 세계적으로 소수 기업만 시장공급이 가능해 본 기술개발로 향후 해외수입 의존에서 탈피할 수 있게 되었다.

연구진은 이번 연구결과가 그간 ETRI의 연구개발용 파운드리에서 선도적으로 축적해온 화합물 반도체 기술과 국내 화합물 광반도체 전문 기업체의 양산 기술을 성공적으로 융합한 사례라고 평가했다.

기존 고온에서 광출력세기 및 변조속도 등 광원소자의 성능 면에서는 유리하나 신뢰성이 떨어졌던 In-Al-Ga-As(인듐-알루미늄-갈륨-비소) 화합물 조성을 In-Ga-As-P(인듐-갈륨-비소-인) 조성으로 바꿨다. 향후 기업의 양산공정에서 신속한 사업화 고려와 초기 신뢰성 확보에 유리하게 변경한 전략이 주효했다.

현재까지 엘디스 양산공정에서 제작된 전계흡수변조형 광원소자는 상온뿐만 아니라 55고온에서도 25Gbps 전송이 가능하다.

아울러, 데이터센터 내부 네트워크에 적용할 수 있는 100Gbps급 변조속도도 확보했다. 글로벌 경쟁제품과 동등한 수준이다.

엘디스는 우선 25Gbps급 제품에 대한 양산 수율을 높여 국내·외 5G 시장에 공급하고, 내년 상반기 목표로 100Gbps급 제품을 출시한다는 목표이다.

향후, ETRI엘디스는 전계흡수변조형 광원소자의 성능 향상과 다각화를 통해 제품경쟁력 강화에도 지속적으로 협력할 계획이다. 반도체 공정 이후 특성 및 신뢰성 등 평가기술과 광모듈 적용을 통한 성능 최적화 등에도 노력할 계획이다.

ETRI 이종진 광패키징연구실장은연구진의 선행연구 성과가 기술 상용화로 이어진 우수한 사례라 의미가 크다 생각한다. 사업화 과정에서도 지속적인 협력을 통해 세계 최고의 제품이 되도록 지원하겠다고 밝혔다.

ETRI 한영탁 기술이전 책임자도공정 변수에 매우 민감한 화합물 광반도체의 경우 안정적인 파운드리 운영이 관건이다. 연구진의 파운드리가 세계 최고의 성과물을 창출할 수 있도록 노력하겠다고 말했다.

엘디스의 조호성 대표는 "그간의 정부의 소··장 산업 육성정책이 조금씩 결실을 보고 있다. EML과 같은 고부가가치 광원에 대한 국산화 성공을 계기로 국내 화합물 광반도체 전문 기업체가 대외 기술격차를 해소하고, 국산 광원소자로 해외시장에 진출하는 등 좀 더 많은 성과를 낼 수 있도록 정부출연연구원과 정부의 지속적인 지원이 필요하다고 설명했다.

본 성과는 과학기술정보통신부데이터센터 통신용량 증대를 위한 저전력 On-Board 집적 400Gbps 광송수신 엔진 기술과제와데이터센터 내부 네트워크용 800Gbps 광트랜시버 개발과제를 통해 이루어졌다. <보도자료 본문 끝>

참고 1

연구성과 개념도 및 추진성과

ETRI- (주)엘디스 협력으로 국내 최초 25Gbps EML 광원소자 상용화 성공

- ETRIInGaAsP EML 광원소자 기술이전

· O-band 대역 100GbpsPAM-4 변조를 위한 전계 흡수 변조 레이저(EML) 칩의 설계, 공정 및 특성 분석 기술 이전

- 엘디스의 양산공정 개발을 통한 국내 최초 25Gbps EML 시생산 성공

· ETRI EML 공정 기술의 엘디스 양산라인 이관을 통해 EML 상용화 개발 성공

- PAM4 변조를 통한 해외 상용제품 수준의 100Gbps 동작특성 확보

<ETRI엘디스 협력으로 국산화에 성공한 EML 광원소자 상용 시제품>

GVC 재편 대응, 소··장 자립 기반 확보 및 6G 선도기반 강화 기대

o 일본 Sumitomo, Mitsubshi, 미국 Lumentum사 등 소수의 제조사로부터 전량 수입에 의존, 글로벌 기업들의 부품 수급체계의 수직계열, 대일 무역역조 및 GVC 재편 등 대외환경 변화에 대응할 수 있는 국내 광통신 부품 자립 기반 강화

o 국가 초연결지능화인프라(DNA, Data-Network-AI) 경쟁력 강화와 함께 5G 및 6G 도국 위상 확보에 기여

. EML 고속 광원소자 기술은 AI 데이터센터의 네트워크와 5G 및 차세대 6G 이동통신 네트워크의 등 Tbps급 장거리 고속 데이터 전송을 위한 핵심 부품

참고 2

과제 개요

구 분

내 용

과제명

데이터센터 내부 네트워크용 800Gbps 광트랜시버 기술 개발

< 세부사업 : 방송통신산업기술개발 [분야 : 차세대 유선통신], 과기부(방발)>

수행기관

(주관)한국전자통신연구원(ETRI), 엘디스, 코셋, 옵티시스(주)

과제기간

‘21. ~ ‘24. (4년)

과제목표

데이터센터 내부 광네트워크용 800Gbps 광트랜시버, 광송수신 모듈 및 광소자 등 핵심 부품 5종 상용화 및 사업화

총연구비

136억원(국비 101.7억원, 민자 14.3억원), 보조율 : 75%

※ ‘21년 국비 : 20.7억원 [‘22 : 27억원 /‘23 : 27억원 /‘24 : 27억원]

과제내용

AI 데이터센터 내부 네트워크 연결을 위한 800Gbps 광트랜시버핵심 부품 상용화 개발

- 800Gbps 광트랜시버 개발

- 800Gbps 광서브모듈(TOSA/ROSA) 개발

- 100Gbps 8파장 광원소자(EML) 개발

- 100Gbps 8채널 수광소자(PIN-PD) 개발

광트랜시버는 AI 프로세서, 메모리, 스위치 등과 함께 초연결 지능화 인프라(DNA, Data-Network-AI) 구현을 위한 핵심부품

<데이터센터 네트워크용 800Gbps급 광트랜시버 기술 개요>

추진 배경

o (800Gbps 수요대비) 초연결 지능화 인프라(DNA) 기반 산업 활성화에 따른 AI 데이터센터용 테라비트급 광트랜시버 수요성장 대비 필요

- AI 데이터센터는 고속, 저지연, 저전력, 소형화 및 1$/Gbps 이하 저가격화를 위한 800Gbps급 광트랜시버 조기 상용화 요구

<Ethernet 표준화 전망, 출처 : Ethernet Alliance2019>

< 광트랜시버 수요 전망, 출처 : Lightcounting 2021>

- 국내외 5G 활성화와 함께 AI 빅데이터센터 인프라의‘25년 테라비트급 광트랜시버 수요대비 필요, 향후 5년이골든타임(Golden Time)으로 기술개발 시급

AI 빅데이터 산업 활성화로 데이터센터 네트워크 장비의 교체 주기는 3 ~ 5년, 이에 따른 광트랜시버 수요는 ‘16년 100기가 → ‘20년(現) 400기가 시작 → ‘25년 800Gbps제품 수요 대비 필요

o (800Gbps 기술선도는 지속성장의 관건) Global Top10 기업들과 기술격차 심화, ‘100Gbps 기술추격 → 800Gbps 기술선도 전환 시급

국내 광통신 부품 총 매출은 5G 상용망 구축에 따른 내수 활성화에 힘입어 5억$(‘17년) 7억$(‘19년) 규모로 성장 하였으나, 전 세계 5% 이하 (세계 154억$(‘19년) → 315억$(‘25년) (후지키메라2019))

국내 광트랜시버의 대외 기술격차는 약 1.6년으로 전 세계적으로 초기 단계인 800기가급 광 트랜시버 기술 조기 확보를 통한 시장 경쟁력 강화 필요

o (핵심부품 국산화 시급) 대외 환경변화에 따른 후방산업 위주의 국내 광통신 부품산업에 심각한 타격 우려

- 현재 국내 중소기업은 대부분 조립생산 위주의 후방산업에 집중되어 있으며 주력제품은 25Gbps 및 100Gbps급 광트랜시버로 400Gbps 이상 제품에 대한 경쟁력 미비

- 무역갈등코로나로 인한 GVC 재편 핵심 광부품 수급난 심화 우려

- Cisco, Huawei 등 글로벌 장비사들은 광통신 부품 수직계열화(Vertical Integration) 강화로 핵심부품 수급난 가중