AI 데이터, 빛으로 옮겨간다…글로벌파운드리스, 싱가포르 AMF 통합
글로벌파운드리스가 실리콘 포토닉스 전문기업인 싱가포르 소재 어드밴스드 마이크로 파운드리(AMF)를 인수했다. 이번 인수는 광학 기술을 인공지능 인프라의 핵심으로 끌어올리는 계기가 될 전망이다. 공개되지 않은 인수 조건에 따라 AMF의 15년 넘는 포토닉스 제조 경험과 지식재산이 글로벌파운드리스의 글로벌 사업 기반과 결합한다. 양사 경영진은 통합 사업이 매출 기준 세계 최대 실리콘 포토닉스 전문 파운드리가 돼 AI 데이터센터, 고속 통신, 센싱, 신흥 양자 시스템 수요에 대응할 것이라고 밝혔다. 이번 인수와 함께 싱가포르 과학기술연구청(A*STAR)과 새로운 연구 협력을 시작하며, 차세대 소재와 초당 400기가비트 링크에 초점을 둔 실리콘 포토닉스 우수센터 설립도 추진한다.
목차
실리콘 포토닉스는 도파관과 변조기 같은 빛 기반 부품을 실리콘 위 표준 전자회로와 함께 구현하는 기술이다. 근거리와 장거리 데이터 링크에서 구리 배선을 광섬유와 집적 광학 소자로 대체한다. 이에 따라 전력 소비와 발열이 줄고 서버, 가속기 랙, 스토리지 시스템 사이에 훨씬 넓은 대역폭을 제공할 수 있다. AI 학습 클러스터가 데이터센터 안에서 매시간 페타바이트 규모의 데이터를 주고받고 구리 연결이 물리적 한계에 가까워지면서 광학 경로가 업계의 우선 과제로 떠올랐다.
AI와 첨단 네트워크에서 실리콘 포토닉스가 중요한 이유
현대 AI는 방대한 GPU와 맞춤형 가속기, 고속 스토리지 네트워크에 의존한다. 이 구성 요소 사이의 데이터 이동은 전력 예산과 성능을 좌우하는 주요 요인이다. 구리 케이블과 전기식 SerDes 링크는 주파수가 높아지거나 거리가 멀어지면 신호가 약해져 리피터와 더 큰 전압 스윙이 필요하다. 이는 에너지 소비와 지연 시간을 늘린다. 광 링크는 데이터를 빛으로 전송해 손실과 누화가 매우 적은 상태로 장거리 이동시키며, 비트당 에너지도 훨씬 적게 쓴다.
실리콘 포토닉스는 제어 전자회로와 함께 실리콘 웨이퍼에 광학 기능을 집적한다. 파운드리는 빛을 전달하는 도파관, 데이터를 인코딩하는 변조기, 빛을 다시 전기 신호로 바꾸는 광검출기를 제조한다. 집적 방식은 개별 트랜시버 모듈을 더 작고 발열이 적으며 대체로 저렴한 광 엔진으로 대체한다. 그 결과 랙당 처리량이 높아지고 냉각 부담이 줄며, 하이퍼스케일 데이터센터와 통신망의 신뢰성이 향상된다.
이 기술은 적용 범위도 넓다. 기존 스위치를 업그레이드하는 플러그형 트랜시버를 지원하는 한편, 스위치나 가속기 실리콘과 같은 패키지 안에 광 엔진을 배치하는 공동 패키징 광학도 구현할 수 있다. 공동 패키징 광학은 패키지 내부 전기 경로를 몇 밀리미터로 줄인 뒤 더 먼 구간은 광섬유로 연결한다. 링크 속도가 400G에서 800G 이상으로 높아질수록 이 설계는 에너지 효율과 신호 무결성을 개선한다.
AMF 인수가 글로벌파운드리스에 더하는 것
어드밴스드 마이크로 파운드리는 최초의 실리콘 포토닉스 전문 파운드리로 알려져 있다. 2017년 싱가포르 A*STAR 산하 마이크로일렉트로닉스연구소에서 분사한 이 회사는 통신, 데이터센터, 라이다, 센서 분야 고객을 대상으로 제조와 시제품 제작, 테스트 서비스를 제공한다. 직원은 약 250명이며, 200밀리미터 웨이퍼 플랫폼을 기반으로 전 세계 고객사에 서비스를 제공한다. 생산량 증가에 맞춰 300밀리미터로 확대하는 로드맵도 마련했다.
AMF 인수로 글로벌파운드리스는 성숙한 공정 설계 키트와 소자 라이브러리, 광소자 집적과 테스트 분야의 풍부한 경험을 갖춘 팀을 확보한다. 장거리 광통신과 데이터센터 내부 연결은 물론 자동차 센싱, 양자 포토닉스 같은 특수 시장의 수요에도 대응할 수 있다. 통합된 사업 규모는 고객이 여러 지역에서 제품을 조달하고 이원 공급처를 인증할 수 있게 해 핵심 인프라 프로젝트의 공급 위험을 낮춘다.
글로벌파운드리스는 미국 내 기존 실리콘 포토닉스 역량에 싱가포르 생산 기반을 더해 전 세계 고객을 지원할 것이라고 밝혔다. 광 트랜시버와 공동 패키징 광학, 집적 포토닉스 솔루션의 시장 출시를 앞당겨 AI와 클라우드 사업자의 늘어나는 대역폭 및 효율 요구에 부응하는 것이 목표다.
싱가포르에 새 연구개발센터 설립…A*STAR와 장기 협력
글로벌파운드리스는 싱가포르에 실리콘 포토닉스 우수센터를 설립하고, A*STAR와 함께 초당 400기가비트 이상 링크를 겨냥한 소재 및 소자 연구를 진행할 계획이다. 이 속도는 현재 데이터센터의 업그레이드 주기와 맞닿아 있다. 400G와 800G는 스위치와 서버 연결의 표준 구성 요소이며, 사업자들은 이미 차세대 모듈을 평가하고 있다.
회사는 싱가포르 연구개발 활동의 성과를 포토닉스 플랫폼과 제품 로드맵에 직접 반영할 것이라고 밝혔다. 포토닉스와 양자 연구에 대한 싱가포르의 선제적 투자, 기존 반도체 인력 기반은 소자 물리와 공정 혁신을 추진하면서 제조를 확대하기에 유리한 여건이다. 글로벌파운드리스는 싱가포르에서 여러 팹을 운영하며 약 3,800명을 고용하고 있어 연구 성과를 생산 라인으로 옮기는 데 도움이 된다.
이번 움직임은 공공 연구가 상업적 역량으로 이어지는 사례이기도 하다. A*STAR 마이크로일렉트로닉스연구소에서 출발한 AMF의 역사는 학술 연구에서 산업 규모 솔루션으로 이어지는 경로를 보여준다. 새 협력은 더 높은 속도와 낮은 손실, 적은 전력 소비를 지원하는 신소재를 포함해 차세대 포토닉스 플랫폼 개발 기간을 단축하는 것을 목표로 한다.
양사 경영진의 발언
팀 브린 글로벌파운드리스 최고경영자(CEO)는 실리콘 포토닉스가 현재와 미래의 AI 인프라에 필수적인 요소라고 강조했다. 그는 AMF의 생산 역량과 전문성을 활용해 데이터센터 내부와 광역 네트워크에서 전력 소비를 줄이고 처리량을 높이는 광학 솔루션 제품군을 확대하겠다고 밝혔다.
실리콘 포토닉스 기술은 AI 인프라에 필수적입니다. 데이터 이동이 빨라지고 작업 부하가 더욱 복잡해지면서 더 빠르고 정밀하며 전력 효율적으로 정보를 전달하는 역량은 이제 AI 데이터센터와 첨단 통신망의 기본 요건이 됐습니다.
자그디시 CV AMF CEO는 양사의 사업적 궁합과 더 폭넓은 제품군으로 더 많은 시장에 진출할 가능성을 강조했다.
AMF와 GF는 차별화된 솔루션을 제공하기 위해 혁신과 긴밀한 고객 협력을 추구한다는 같은 비전을 갖고 있습니다. 서로 보완적인 기술 포트폴리오를 바탕으로 더 다양한 시장과 고객을 위해 실리콘 포토닉스를 발전시켜 나가길 기대합니다.
광 연결을 둘러싼 글로벌 경쟁에서 이번 변화의 의미
광 링크는 업계 전반에서 전략적 우선순위가 됐다. 네트워크 칩 업체와 하이퍼스케일 사업자들은 AI 규모의 클러스터 수요에 맞추기 위해 플러그형 광학과 공동 패키징 광학을 추진하고 있다. 엔비디아 같은 기업은 주요 파운드리와 협력해 네트워킹 실리콘과 광 연결을 패키징해 왔다. 아이아 랩스, 셀레스티얼 AI, 라이트매터 등 벤처 투자 기반 기업은 칩 간 광 연결을 개발하고 있으며, 일부는 제조에 글로벌파운드리스를 이용한다. 양자 컴퓨팅 분야에서 글로벌파운드리스는 대규모 양자 시스템용 포토닉스 기반 칩을 개발하기 위해 PsiQuantum과 협력하고 있다.
미국과 유럽의 기존 사업에 싱가포르 생산 역량을 더하면 글로벌파운드리스의 제조 기반이 다변화된다. 이는 핵심 부품을 여러 지역에서 조달하려는 클라우드 사업자와 통신사에 도움이 된다. 또한 데이터 통신과 센싱, 컴퓨팅 분야에서 채택이 확산되는 가운데 싱가포르가 실리콘 포토닉스 설계와 제조, 테스트 거점으로 자리 잡는 데 힘을 보탠다.
이번 인수는 글로벌파운드리스와 싱가포르의 오랜 관계도 확장한다. 글로벌파운드리스는 2010년 차터드 세미컨덕터를 인수해 싱가포르 내 사업 기반을 넓혔다. AMF 인수는 현재 AI 인프라 투자가 확대되는 흐름에 부합하는 포토닉스 전문성을 더한다.
기술 해설: 웨이퍼 크기부터 공동 패키징 광학까지
이번 거래가 포토닉스 도입 속도를 바꿀 수 있는 이유를 이해하려면 웨이퍼 크기와 패키징이라는 두 가지 요소를 살펴볼 필요가 있다.
200밀리미터에서 300밀리미터 웨이퍼로
AMF는 현재 200밀리미터 웨이퍼를 사용해 생산한다. 글로벌파운드리스는 고객 수요가 늘어남에 따라 300밀리미터로 확대할 계획이다. 웨이퍼가 커지면 웨이퍼당 다이 수가 늘고 규모의 경제가 개선되며, 더 발전된 장비를 활용할 수 있는 경우가 많다. 포토닉스 플랫폼을 300밀리미터로 전환하면 기능당 비용을 낮추고 트랜시버와 광 엔진의 생산량을 늘릴 수 있다. 다만 도파관의 낮은 전파 손실과 웨이퍼 전반의 일관된 변조기 동작 등 광학 성능을 유지하려면 신중한 공정 이전과 인증이 필요하다.
플러그형 모듈에서 공동 패키징 광학으로
네트워크 장비는 수십 년간 스위치 전면에 꽂는 플러그형 광 모듈을 사용해 왔다. 시스템 전체를 교체하지 않고도 광학 장치를 업그레이드할 수 있어 이 모듈은 앞으로도 중요하게 쓰일 것이다. 공동 패키징 광학은 여기에 변화를 가져온다. 광 엔진을 스위치 ASIC 또는 가속기와 같은 기판에 배치해 전기 배선을 매우 짧게 만든다. 이는 신호 손실을 줄이고 전력 소비를 낮추며, 섀시당 총 대역폭을 높인다. 파운드리 수준에서 포토닉스와 전자회로를 집적하는 기술은 이 구조를 가능하게 하는 핵심 요소이며, 글로벌파운드리스 로드맵의 주요 분야다.
400G가 중요한 이유
AI 데이터센터의 최신 랙은 100G 레인의 배수로 데이터를 전송한다. 일반적인 400G 트랜시버는 100G 레인 4개를 사용하며, 800G는 이를 두 배로 늘린다. 낮은 전력 소비로 400G와 800G를 대규모로 안정적으로 구현하는 것은 테라비트급 링크로 나아가는 실질적인 디딤돌이다. 해당 속도를 위한 소재와 변조기, 저손실 도파관 연구는 데이터센터 네트워크 설계를 좌우하는 두 가지 지표인 비트당 비용과 비트당 전력 소비를 낮추는 데 도움이 된다.
위험 요인과 통합 과제, 주목할 점
실리콘 포토닉스 플랫폼을 확대하는 일은 쉽지 않다. 수율은 광 손실과 소자 균일성, 패키징 정렬, 테스트 범위에 따라 달라진다. 200밀리미터에서 300밀리미터로 옮기려면 더 많은 다이와 새로운 장비 전반에 걸쳐 공정을 관리해야 한다. 고객의 설계 규칙을 안정적으로 유지하려면 팀과 PDK를 신중하게 통합해야 한다. 레이저와 소재, 첨단 패키징 공급망도 웨이퍼 생산량에 맞춰 확대돼야 한다.
고객사의 도입 주기도 변수다. 많은 클라우드 사업자는 스위치 실리콘과 네트워크 패브릭 구조의 교체 주기에 맞춰 수년에 걸쳐 광학 장치를 업그레이드한다. 플러그형 모듈에서 공동 패키징 광학으로 전환하도록 고객을 설득하려면 검증된 신뢰성과 서비스 모델, 현장에서 광학 부품을 수리하거나 교체할 수 있는 역량이 필요하다.
경쟁도 치열하다. 주요 파운드리와 네트워크 실리콘 업체 모두 광 인터커넥트에 투자하고 있다. 높은 수율의 제조와 탄탄한 설계 생태계, 강력한 패키징 파트너십을 결합하는 기업이 차세대 스위치와 AI 클러스터에서 더 많은 공급 기회를 확보할 것이다.
싱가포르와 아시아 반도체 생태계에 미칠 영향
싱가포르는 포토닉스와 양자 연구, 반도체 제조에 수년간 투자해 왔다. 반도체 산업은 싱가포르 국내총생산에서 상당한 비중을 차지하며, 공공기관은 설계와 첨단 패키징, 특수 소재를 강화하는 사업을 시작했다. 연구기관에서 분사해 세계 공급업체로 성장한 AMF가 이제 선도적인 반도체 위탁생산 업체의 일원이 된 과정은 공공 지원 과학기술이 수출 가능한 전문성을 키울 수 있음을 보여준다.
새 우수센터와 생산 확대는 아시아에서 광 엔진을 설계하고 제조하면서 북미와 유럽의 파운드리 생산 역량도 이용하려는 스타트업과 다국적 기업을 끌어들일 수 있다. 중립적이고 안정적인 거점으로서 싱가포르의 위상은 공급망 복원력 측면에서 매력적이다. 포토닉스와 양자, 센싱 분야 딥테크 스타트업은 같은 생태계 안에서 시제품 제작과 파일럿 생산, 양산 확대를 더 쉽게 진행해 시장 출시 기간을 단축할 수 있다.
글로벌파운드리스에서 통신 인프라와 데이터센터 부문은 이미 가장 빠르게 성장하는 사업 분야 중 하나다. 경영진은 현재 추세대로 도입이 이어질 경우 실리콘 포토닉스 사업이 10년이 끝나기 전에 연매출 수십억 달러 규모에 이를 수 있다고 밝혔다. AMF 인수와 A*STAR 협력은 생산 역량을 늘리고 혁신을 앞당기며 지역별 병목을 줄여 성장세를 이어가도록 설계됐다.
핵심 내용
- 글로벌파운드리스가 실리콘 포토닉스 생산 역량과 기술을 확대하기 위해 싱가포르 기반 어드밴스드 마이크로 파운드리를 인수했다. 재무 조건은 공개되지 않았다.
- 통합 사업은 글로벌파운드리스를 매출 기준 세계 최대 실리콘 포토닉스 전문 파운드리로 자리매김하게 한다.
- 싱가포르의 새 실리콘 포토닉스 우수센터는 A*STAR와 협력해 400G 이상 광학 기술을 개발한다.
- AMF는 200밀리미터 플랫폼과 성숙한 공정 설계 키트, 글로벌 고객 기반을 더하며, 300밀리미터로 확대할 계획이다.
- 실리콘 포토닉스는 구리보다 전력 소비와 지연 시간을 줄이면서 빛으로 데이터를 전달해 AI 데이터센터와 통신망의 핵심 기술로 꼽힌다.
- 글로벌파운드리스는 데이터 통신과 컴퓨팅을 위한 플러그형 트랜시버부터 공동 패키징 광학까지 제품 개발을 앞당기려 한다.
- 아이아 랩스, 셀레스티얼 AI, 라이트매터와 양자 컴퓨팅 업체 PsiQuantum 등 스타트업도 광 연결 확산에 참여하고 있다.
- 주요 실행 과제는 수율 확보와 대형 웨이퍼로의 공정 이전, 첨단 패키징, 고객 도입 주기다.
