삼성 ‘빛의 반도체’ 전략, AI 전력 난제 돌파구로

삼성이 차세대 반도체 산업에서 다시 한 번 방향타를 쥐었다. 기사에 따르면, 삼성전자가 기존 구리선 기반 전기 반도체 한계를 넘어서는, 소위 ‘빛의 반도체(광(光) 집적회로, Photonic ICs)’를 파운드리 생산라인에 본격적으로 도입한다. 이 기술은 현재 데이터센터와 AI 인프라의 근본적 병목이 되고 있는 전력 효율 문제에 대한 해법으로 부상한다. 현재 AI 서비스 확산 속도와 고성능 컴퓨팅(HPC) 시장의 폭발적 성장 속에서, 반도체 산업은 기존의 다층 금속선, 구리선 기반 전송 구조의 속도·발열·소비전력 한계를 분명히 목격하고 있다. 엔비디아, 구글, 아마존 등 글로벌 ICT 리더조차도 ‘전력 파산(Power Bankruptcy)’ 우려에서 자유롭지 않은 상황. 전통적으로 AI·서버용 반도체 생산에서 파운드리 기업들의 경쟁 포인트는 미세공정, TSV(Through Silicon Via) 등 집적도와 신호 손실 최소화, 패키지당 효율 극대화에 집중돼 왔다. 하지만 이번 삼성의 전략 변화는 이 구도를 근본적으로 흔드는 시도다. 광신호 처리 기반 IC가 본격 상용화될 경우, 데이터 전송 속도, 대역폭 확대, 소비전력 대폭 절감 등에서 전통적 전자회로 방식의 물리적 한계를 뛰어넘을 수 있다.

업계 내부적으로는 구체적 프로세스와 설계 IP 확보가 유효성과 확장성의 관건으로 꼽힌다. 삼성전자는 2026년 2분기 내 파운드리 양산라인 일부를 광집적회로 적용 라인으로 전환해 글로벌 AI 서버 고객사와의 공동개발(NRE,Cofab) 프로젝트를 추진한다고 밝힌 것으로 파악된다. 이미 TSMC, 인텔 등 경쟁 파운드리도 포토닉 칩 연구는 하고 있으나, 대규모 상업생산에 가까운 단계에서 노광장비 전환·웨이퍼 프로세스 재구성 등에서 난항을 겪는 중이다. 삼성이 밝힌 ‘구리선 뽑기’ 선언은, 단순한 상징이 아니라 실제 전면적 전자-광 복합전송공정 확대를 통한 확장성 실험으로 평가 가능하다. 핵심은 패키지 내/칩 간 데이터 전송에 광파이버 혹은 Si-photonics(실리콘-광 집적)이 결합되는 방식으로, 다층구조+구리선의 발열과 신호손실을 일거에 줄일 수 있다는 점이다. 전력 효율성이 가장 중요한 AI 추론칩, 데이터센터 네트워킹 칩, HBM 메모리 인터페이스 등에서 효용이 가장 클 것으로 상정된다.

기술적 전환의 파급 범위는 기존 반도체 서플라이 체인의 재편과 직결된다. 구리선 공급망, 전통적 패키징업체, EMI(전자파 간섭) 관련 부품산업까지 연쇄적 변화를 피할 수 없다는 것. 삼성의 선제적 ‘빛의 반도체’ 도입은 한국 내 소재·부품 기업에도 시급한 체질 개선 신호다. 미국·유럽은 이미 차세대 광집적 하드웨어 생태계(예: Lumentum, Intel Photonics, Inphi) 경합에 정책 지원을 강화한다. 일본 역시 광도파로, 광섬유+칩 융합 신기술에 열을 올리며, ‘전력=미래안보’라는 인식까지 깔려 있다. 삼성은 이런 글로벌 경쟁구도에서 핵심 IP확보, 양산 가격경쟁력, 전방 AI 인프라 기업과의 초격차 동맹이라는 3박자를 동시에 노린다. 특히 클라우드∙엔터프라이즈 AI 시장조차 서버 대수 확충이 곧 전력 인구(Consumption Cap) 한계에 걸리는 지점에서, 실제 전력사용량(PUE, Power Usage Effectiveness)을 획기적으로 줄일 수 있는 하드웨어가 국가 산업경쟁력의 ‘기초 체력’이 되는 상황이다. 기사에서 언급된 ‘게임 체인저’는 허언이 아니다.

하지만 상업화 속도와 생태계 구축은 단일 기업의 선언만으로 보장되지 않는다. 실리콘 기반 포토닉 회로는 CMOS 공정 호환성과 신뢰성, 내구성, 테스트 자동화 등 실제 대량생산에서 치러야 할 관문이 많다. 파운드리 주도권을 쥔 삼성, TSMC, 인텔 간의 다음 경쟁 국면은 미세공정 경쟁과 동시에 ‘전자+포토닉 플랫폼’ 주도권으로 격화될 가능성이 높아졌다. 삼성의 도전은 그 자체로 한국 반도체 제조 생태계, 소비전력 정책, 소재부품 기술 전략에 과감한 변화를 촉발할 신호탄이 될 전망이다.

— 서하준 ([email protected])