대만 UMC, 싱가포르서 ‘광자 칩’ 양산… 반도체 고속 연결망 전쟁터 진입

글로벌 첨단 기술 제재와 지정학적 공급망 마찰 속에서 인공지능(AI) 데이터센터의 가장 큰 병목 구간으로 꼽히는 ‘칩 간 데이터 전송 속도’를 해결하기 위한 광자 반도체(실리콘 포토닉스) 전쟁이 본격화하고 있다.

대만 2위 파운드리(반도체 위탁생산) 대기업인 UMC(유나이티드 마이크로일렉트로닉스)가 싱가포르 생산기지를 핵심 축으로 삼아 차세대 ‘광자(포토닉) 칩’ 양산 체제를 전격 가동하며 글로벌 빅테크 공급망 공략에 나섰다.

7월 14일(현지시각) 닛케이 아시아(Nikkei Asia) 보도와 글로벌 반도체 가치사슬 분석 내용을 보면, UMC는 싱가포르에 위치한 자사 12인치(300mm) 웨이퍼 공장에서 첨단 광자 칩의 첫 상업용 초도 물량 양산에 전격 돌입했다.

G.C. 헝 UMC 수석 부사장은 인터뷰를 통해 “실리콘 광학과 공동 포장 광학(CPO, Co-Packaged Optics) 기술은 향후 몇 년간 메모리 및 프로세서 시장의 가장 강력한 핵심 성장 동력이 될 것”이라고 단언했다.

이번 양산의 가장 중대한 기축 이정표는 기존의 전통적인 8인치 웨이퍼 생산 라인에 머물렀던 광자 칩 공정을 고도화된 12인치 첨단 공정으로 성공적으로 이전 정착시켰다는 점이다.

헝 수석 부사장은 “더 세밀하고 진보된 12인치 제조 장비와 공정 아키텍처를 도입함으로써 칩 내부의 광학 손실을 획기적으로 줄였다”며 “이로 인해 전력 효율성과 컴퓨팅 데이터 처리 성능이 동시에 대폭 향상됐다”고 설명했다.

실리콘 포토닉스 기술은 칩 내부와 서버 유통망 간의 데이터 송수신 시 전기 신호 대신 ‘빛(광자)’을 활용하는 기술이다. 구리 배선의 물리적 성능 한계를 돌파해 데이터 전송 대역폭을 극대화하면서도 전력 소비와 발열을 대폭 상각할 수 있어, 전력 공급 및 냉각 펜스에 짓눌린 차세대 AI 데이터센터 설계의 치명적인 구명줄로 평가받는다.


UMC의 첫 상업용 광자 칩 양산을 이끌 파트너이자 주요 고객사는 싱가포르에 본사를 둔 실리콘 포토닉스 전문 설계사(팹리스)인 ‘실리스 테크놀로지(Silith Technology)’로 확정됐다. 양사는 공동 개발 18개월 만에 1.6T(테라비트) 실리콘 광학 인터커넥트 플랫폼을 시범 단계에서 대량 양산 및 칩 수율 안정화 단계로 성공적으로 도달했다고 발표했다.
반도체 수송망 소식통에 따르면, 실리스의 주력 고객 장부에는 글로벌 AI 대장주인 엔비디아(Nvidia)와 구글(Google)의 핵심 하청 생태계를 구성하는 세계 최대 광 트랜시버 제조사 이노라이트(Innolight) 및 코히런트(Coherent) 등이 대거 등재되어 있다.

UMC가 실리스의 1.6T 광자 칩 파운드리를 독점 수주함으로써 글로벌 하이퍼스케일러 데이터 전송 시장에 강력한 인센티브 구조를 셋팅한 셈이다.


UMC는 생태계 저변 확대를 위해 벨기에의 세계적인 나노전자 연구소 IMEC과도 연대 전선을 구축했다.

양사는 12인치 실리콘-온-인슐레이터(SOI) 공정 기반의 오픈 실리콘 포토닉스 생산 플랫폼을 공동 구축 중이며, 오는 2027년부터 전 세계 다양한 다국적 팹리스 고객사들이 UMC의 공정을 통해 광자 칩을 손쉽게 주문 및 양산 설계 장부에 올릴 수 있도록 지원할 계획이다.

아울러 UMC는 내년부터 광학 칩을 인터포저(특수 기판)에 탑재해 프로세서와 초밀착 연결하는 첨단 패키징 서비스를 개시한다. 나아가 2028년까지는 차세대 광학 신소재인 박막 리튬 니오베이트(TFLN) 칩렛을 통합할 수 있는 개방형 플랫폼을 선보일 계획이다.

TFLN 기술은 기존 실리콘 대비 변조 대역폭을 극대화하여 초고속 전송 하에서도 기저 발열 발생을 원천 차단하는 미래 기술로 통한다.


초미세 나노 공정 주권에 올인하는 대만의 1위 거두 TSMC와 달리, UMC는 가격 변동성 방어와 틈새 시장 선점을 위해 전력관리칩(PMIC), 마이크로컨트롤러(MCU), 차량용 센서, 커넥티드 통신 칩 등 ‘특화 성숙 공정(Specialty Mature Node)’ 생태계를 장악하는 전략을 구사해 왔다.

이 같은 틈새 포지셔닝은 대규모 AI 데이터센터 인프라 구축에 수천만 개씩 유입되는 보조 지원 칩의 수급난 속에서 가치를 입증했으며, 최근 원자재 및 부품 가격 압박을 명분으로 단가 인상까지 전격 단행했다.

여기에 싱가포르를 첨단 가전 패키징 및 광자 칩 제조 자강론의 해외 제2허브로 집중 육성(100명 이상의 핵심 R&D 인력 배치 및 확충 계획)하기 시작하면서, UMC의 주가는 자본 시장의 뜨거운 러브콜을 받아 올해에만 200% 이상 폭등하는 기염을 토했다.

서방의 무역 관세 펜스 안팎에서 공급망 영토를 다변화하고 차세대 광학 칩 제조 주권을 선점하려는 UMC의 이번 싱가포르 12인치 팹 양산 시나리오는 하반기 글로벌 AI 네트워크 속도전과 패키징 시장의 패권을 가를 중대한 통상 변수로 부상하고 있다.


신경원 글로벌이코노믹 기자 shincm@g-enews.com