나노광학 손잡고 연산 병목 뚫는다…큐씨테크, 샌디아와 광학 AI 프로세서 실증 착수

미국 광학 컴퓨팅 개발사 큐씨테크놀로지스가 2026년 9월 30일(현지시각) 미국 에너지부 산하 샌디아 국립연구소와 인공지능 추론용 광학처리장치 개발을 위한 공동 연구 협약을 맺고 연간 예산 50억 달러(약 6조 7850억 원) 규모의 국책 연구 인프라를 활용하기로 했다.

미국 경제 통신사 글로브뉴스와이어는 이날 나스닥 상장사인 큐씨테크놀로지스가 샌디아 국립연구소 소속 통합나노기술센터와 나노광학 부품과 확장 가능한 광학 인공지능 하드웨어 물리 구성 요소 실증에 착수했다고 보도했다. 기존 전자식 그래픽처리장치가 전력 소모와 데이터 전송 대역폭 한계에 직면한 상황에서 빛의 간섭 현상을 활용한 연산 아키텍처 검증 작업이 본격화했다.


큐씨테크놀로지스는 빛의 물리 성질인 간섭을 활용해 복잡한 연산을 자연스럽게 처리하는 차세대 광학 컴퓨팅 플랫폼을 개발해 왔다. 이번 공동 연구 거점인 통합나노기술센터는 미국 에너지부 국가핵안보국 산하 다목적 연구기관인 샌디아 국립연구소 소속 연구 시설이다.
샌디아 국립연구소는 상주 인력 약 1만 7000명과 연간 50억 달러 안팎의 예산을 집행하는 대형 연구기관이다. 이곳은 미세전자와 광자공학, 고성능 컴퓨팅, 시스템 엔지니어링 분야에서 독자적 기술 자산을 축적해 왔다.

양 기관은 나노광학 부품과 확장 가능한 광학 인공지능 연산에 필요한 물리 구성 요소를 실증하는 데 연구 역량을 집중한다. 기존 칩의 점진적 스케일링을 넘어 광학 기반 인공지능 하드웨어 로드맵을 구축하는 작업이다.


연구진은 광학처리장치 구조에 최적화한 광학 연산 기술을 선별하고 다섯 가지 핵심 과제를 다룬다. 비선형 연산 처리, 메모리 연동, 연산 정밀도 확보, 광신호 손실 억제, 기존 전자 시스템과의 통합이 주요 검증 대상이다.

조슈아 실버맨 큐씨테크놀로지스 집행위원장은 인공지능 인프라가 전력 소비와 대역폭, 확장성 제약에 직면한 상황에서 광학 컴퓨팅은 연산 집약 작업 처리 방식을 근본적으로 바꿀 잠재력을 지녔다고 밝혔다. 요세프 에를리히만 최고기술책임자는 이번 협업이 기초 광학 기능에서 통합 광학처리장치 구조로 나아가는 경로를 정립하는 계기가 될 것이라고 설명했다.

회사는 기술 실증을 뒷받침하기 위해 최근 미국 샌프란시스코에 4800평방피트(약 446㎡) 규모의 통합 광자공학 연구실을 구축했다. 자체 연구실에서 축적한 엔지니어링 역량과 통합나노기술센터의 나노 연구 인프라를 결합해 물리적 소자 검증을 가속한다는 구상이다.

광학 연산 장치는 연산 코어를 빛으로 구동하더라도 데이터 입출력과 저장을 위해 기존 전자식 메모리와 결합해야 한다. 이에 따라 고속 실리콘 포토닉스 소자와 전기-광 변환 인터페이스 기술 확보가 필수 요소로 꼽힌다.

반도체 산업 전반에서 광학 칩렛을 메모리와 한 기판 위에 묶는 공동 패키징 광학 기술 논의가 이어져 왔다. 광학처리장치의 상용화 로드맵이 구체화할 경우 장기적으로 첨단 파운드리와 후공정 패키징 공정에서 광학 인터페이스 결합 기술에 대한 산업적 관심이 확대될 수 있다.

다만 광신호 변환 과정에서 발생하는 손실률을 충분히 낮추지 못하거나 광-전기 인터페이스 통합 비용이 기존 전자식 가속기 대비 전력 절감 이득을 웃돌 경우 상용화 일정이 지연될 수 있다. 통합나노기술센터와의 공동 실증 과정에서 비선형 연산 소자의 물리적 수율과 전자 시스템 통합 안정성이 실증되는지 여부가 향후 기술 상용화의 핵심 분수령으로 꼽힌다.


김주원 글로벌이코노믹 기자 park@g-enews.com