독일 기업 머크가 새로운 광변조 소재 기술인 '강유전체 네마틱 액정(FNLC)'을 소개하여 실리콘 포토닉스 기술의 한계를 극복할 수 있다고 밝혔습니다. 이 소재는 기존 광변조기와 비교하여 구동 전압이 낮아지고 소자를 더 작게 만들 수 있어 데이터 전송 속도를 높일 수 있다고 설명했습니다.
머크 일렉트로닉스 통합 포토닉스 부문 총괄인 토마스 백룬드는 최근 열린 '전자신문 테크데이' 행사에서 "AI 기술은 3차원 고밀도 집적 구조로의 전환이 필요하다"며 "대규모 고성능 실리콘 포토닉스를 구현하기 위한 핵심은 새로운 소재에 있다"고 강조했습니다.
FNLC는 액체의 유동성을 유지하면서도 분자가 한 방향으로 정렬되어 거대한 분극을 형성하는 신소재로, 외부 전기장에 빠르고 선형적으로 반응하여 굴절률을 조절하는 '포켈스 효과'를 나타냅니다.
백룬드는 "포켈스 효과는 구동 전압을 낮추어 광변조기 소자 크기를 줄일 수 있어 소자의 초소형화를 가능케 하며, 이는 신호 지연 및 전력 손실을 줄이고 초고속 구동을 가능하게 합니다"라고 설명했습니다.
FNLC는 실리콘 포토닉스의 '실리콘-유기물 하이브리드 마하젠더 변조기(SOH-MZM)'에 적용될 수 있는데, 이는 광파와 전기장이 효율적으로 결합될 수 있다고 합니다. 이 구조는 낮은 구동 전압과 기생 용량을 유지하면서 100㎓ 이상의 초고대역폭 전송을 지원하여 레인당 400Gbps급 광통신 환경을 구현할 수 있다고 밝혔습니다.
머크는 FNLC의 양산 효율성을 강조하며, 웨이퍼 상에 쉽게 적용할 수 있고 반도체 후공정 파운드리 공정과 호환성이 높다고 설명했습니다. 이러한 소재는 100℃ 이상의 고온 환경에서도 안정적인 상태를 유지하고 동작 신뢰성을 확보할 수 있다고 밝혔습니다.
백룬드는 "머크의 FNLC 소재는 유기 소재의 우수한 광학적 성능과 실리콘 반도체의 대량 양산성 간의 격차를 줄일 것"이라며 "AI 데이터센터의 전력과 속도 문제를 해결하고 광변조기 성능 표준을 다시 정의할 것"이라고 강조했습니다.