- 본 이전기술은 과학기술정보통신부 ETRI연구개발지원금사업의 일환으로 수행되는 “광 클라우드 네트워킹 핵심 기술 개발’ 과제의 일환으로 수행한 연구 수행 및 결과물로 '400Gb/s 고집적 광인터커넥션 모듈 기술'이다.
- 고집적 광인터커넥션 모듈 기술은 크게 400Gb/s 광인터커넥션 송신 모듈 (OIM Tx)과 400Gb/s 광인터커넥션 수신 모듈 (OIM Rx)으로 이루어져 있다. 광송신 모듈은 실리콘 포토닉스 칩 기반 광송신 모듈이며, 광수신부는 기존 III-V 화합물 기반 포토다이오드 기반 광수신 모듈이다.
- OIM Tx 및 Rx는 표면 실장 형태로 메인 기판에 실장되는 구조를 가지며, 광섬유가 연결된 형태의 광인터커넥션 모듈임.
- OIM Tx 및 Rx는 소켓에 의한 물리적 압력 접촉 방식으로 모듈의 교체성이 용이한 형태임.
- OIF에서 Co-Packaged Optics (CPO) 표준화를 진행중에 있으며, 소켓 기반 모듈 구조에 대해서도 논의중에 있음. 표면 실장형 모듈의 전기 신호 패드는 0.6mm pitch로 표준에 논의되고 있는 사양임.
- 광전송 시장별 전망 자료에 따르면 5G, 초연결 서비스, 그리고 네트워크 연결 장치 등의 급증에 따라 데이터 센터 네트워크 및 5G 모바일 네트워크의 데이터 트래픽이 급증하고 있으며, 이에 관련 시장도 향후 5년간 빠르게 성장할 것으로 예상됨.
- 광트랜시버의 소형화 및 저가화를 위하여, 기존의 NRZ 변조 방식 대비 심볼 레이트를 2배로 증가시킬 수 있는 PAM-4 변조방식 광트랜시버가 시장에서 주목받고 있으며, 관련 표준들이 IEEE 802.3 이더넷 표준화 그룹에서 제정 완료 (IEEE 802.3bs: 200Gb/s and 400Gb/s) 또는 개발 진행 중 (IEEE 802.3cd: 50Gb/s, 100Gb/s, and 200Gb/s) 임
- 본 기술이전을 통해 데이터센터내 광인터커넥션에 대한 고집적화를 통해 스위칭 칩에 최근접하여 배치되는 수준의 고집적 광인터커넥션 기술 선점
■ 광연결의 핵심부품인 광트랜시버는 광송신기 (TOSA), 광수신기 (ROSA)가 주요 기능을 담당하며 광트랜시버 단가의 60% 이상 차지
■ 본 기술 이전은 고집적형 모듈로서 광송신기 (TOSA) 및 광수신기 (ROSA) 기능이 표면 실장되는 고집적 광인터커넥션 기술임.
■ 본 기술은 소켓 기반 표면 실장형 고집적 광인터커넥션 구조를 가지며 아래와 같은 장점을 가짐.
● 전기적 신호 연결을 소켓을 적용함으로써 광인터커넥션 모듈 교체의 용이성 제공
● 광인터커넥션 모듈을 표면 방향으로 실장함으로써 스위칭 칩 또는 고속 전자소자에 최근접하여 배치 가능
● 400Gb/s급 광송신 및 광수신 기능을 가지며, 광섬유 병렬 접속 구조를 가짐
● 본 기술은 또한 웨이퍼 레벨 패키징 기술을 적용한 광인터커넥션 모듈에 대한 구조로서 높은 양산성 및 저비용 광인터커넥션 모듈 실현
● 고집적화를 통해 전송용량 등의 확장성 가능
(1) 광입출력단 기술
- FAB 기반 광입출력 설계 및 제작
(2) 광결합 기술
- 광입출력부↔파장분리 블록↔광원 및 수광소자 광결합 기술
(3) 고속 전기 신호 경로 설계 및 성능 평가 기술
- 패키지, 기판, 및 평가보드 설계
- 모듈 성능 검증 기술
(4) 고속 소켓 설계 및 제작
(5) 웨이퍼 레벨 패키징 기반 광인터커넥션 구조 및 공정 설계
(6) 고집적 광인터커넥션 모듈에 대한 host 기판 구조 설계 및 제작
(1) 기술문서
- 요구사항 정의서, 설계서, 시험절차/결과서 제공
(2) 모듈 설계 및 성능 검증 방법 지원
- 고속 신호 경로 (패키지, 기판, 소켓, 평가보드 등) 설계 지원
- 모듈 성능 시험 환경 구축 및 성능 검증 지원
- 기타 설계 참고 자료 제공
■ [직접시장] 이전 기술을 이용하여 5G 및 6G 이동통신 광액세스망에 필요한 고속 광트랜시버 시장 및 데이터센터내 광연결 시장
■ [간접시장] 이전 기술과 동등한 신호 속도를 요구하는 고속·대용량 광연결(Optical Inter-connectivity)의 Optical HDMI, Super Computer, 항공·선박 광통신망, 스마트 시티 등의 간접 활용 가능
■ ‘공정 단순화’, ‘저가화’, ‘국산화’의 추가 경쟁 요인을 갖출 수 있는 핵심 기술 확보