아야르 랩스(Ayar Labs)- 광학 I/O(입출력) 솔루션을 개발(2025.04.12)

2025.04.12

 

AI 시대 앞당길 '빛의 반도체' 실리콘 포토닉스..TSMC가 또 삼성 제치고 엔비디아에 선택받은 이유? 사실 삼성은 잘 되는 게 더 이상하다는데..ㅣ반도체탐구생활

 

 

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Driving Next-Gen AI Architecture Design with Optical I/O | Ayar Labs

 

미국 실리콘밸리에 본사를 둔 **아야르 랩스(Ayar Labs)**는 실리콘 포토닉스(Silicon Photonics) 기술을 기반으로 한 광학 I/O(입출력) 솔루션을 개발하는 선도적인 스타트업입니다.

 

이 회사는 기존 전기 기반의 데이터 전송 방식에서 발생하는 병목 현상과 전력 소비 문제를 해결하기 위해, 빛을 활용한 고속·저전력 데이터 전송 기술을 상용화하고 있습니다.

 

Optical I/O is Essential to Eliminate

Bottlenecks Ayar Labs’ in-package optical I/O technology solves the problem of data transfer bottlenecks caused by traditional interconnects. By letting nodes effectively function as a single, giant GPU, optical I/O powers today’s AI workloads — and tomorrow’s.

 

병목 현상 제거를 위한 필수 기술, 광학 I/O

아야르 랩스(Ayar Labs)의 인-패키지 광학 I/O 기술은 기존 인터커넥트가 초래하는 데이터 전송 병목 문제를 근본적으로 해결합니다.

이 기술을 통해 각 노드가 마치 하나의 거대한 GPU처럼 효과적으로 동작할 수 있게 되며,
이는 오늘날의 AI 워크로드는 물론, 미래의 AI 컴퓨팅까지도 견인하는 핵심 동력이 됩니다.

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핵심 기술 및 제품

 

1. TeraPHY™ 광학 I/O 칩렛

기존 전기 인터커넥트 대비 5~10배 높은 대역폭, 4~8배 향상된 전력 효율성, 10배 낮은 지연 시간을 제공합니다.​

 

 

2. SuperNova™ 광원

외부에서 레이저 광을 공급하여 칩 내부에서 빛을 생성할 필요 없이, 안정적이고 효율적인 광 신호 전송을 가능하게 합니다.​

 

 

TeraPHY Optical I/O Chiplet | Silicon Photonics | Ayar Labs

TeraPHY™ Optical I/O Chiplet

 

 

 

🤝 주요 투자자 및 파트너

 

아야르 랩스는 엔비디아(NVIDIA), AMD, 인텔(Intel) 등 주요 반도체 기업들로부터 투자를 받았으며,

이들과 협력하여 차세대 AI 인프라 구축을 위한 광학 기반 상호 연결 기술을 개발하고 있습니다.

 

기술 응용 분야

AI 및 머신러닝: 대규모 모델 학습 시 발생하는 데이터 전송 병목 현상을 해결하여 학습 속도와 효율성을 향상시킵니다.​

데이터 센터: 서버 간 고속 데이터 전송을 통해 전력 소비를 줄이고, 시스템 성능을 개선합니다.​

 

고성능 컴퓨팅(HPC): 대량의 데이터를 빠르게 처리해야 하는 과학 계산 및 시뮬레이션 분야에서 활용됩니다.​

 

시장 전망

실리콘 포토닉스 기반의 광학 I/O 기술은 AI, 클라우드 컴퓨팅, 고성능 컴퓨팅 등 다양한 분야에서 필수적인 기술로 부상하고 있습니다. 아야르 랩스는 이러한 기술을 통해 차세대 컴퓨팅 인프라의 핵심 기업으로 자리매김하고 있습니다.​

 

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아야르 랩스(Ayar Labs)의 인-패키지 광학 I/O 기술을 적용한 제품이 있나요?

 

 

아야르 랩스(Ayar Labs)의 인-패키지 광학 I/O 기술은 실제 제품에 적용되어 상용화 단계에 진입하고 있습니다.​

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🔧 주요 제품 및 기술 구성

1. TeraPHY™ 광학 I/O 칩렛
   이 칩렛은 실리콘 포토닉스와 CMOS 공정을 결합하여 개발된 업계 최초의 인-패키지 광학 I/O 칩렛입니다. 기존 전기 인터커넥트를 대체하여 칩 간 통신의 병목 현상을 해소하고, 전력 효율성과 대역폭을 향상시킵니다.
2. SuperNova™ 다중 파장 광원
   최대 16개의 파장을 제공하는 이 광원은 TeraPHY 칩렛과 함께 작동하여 최대 4.096 Tbps의 총 양방향 대역폭을 구현합니다. 이는 기존 전기 기반 인터커넥트 대비 5-10배 높은 대역폭과 48배 향상된 전력 효율성을 제공합니다 .

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🧪 실제 적용 사례

• Intel FPGA와의 통합
  아야르 랩스는 Intel의 FPGA와 자사의 광학 I/O 칩렛을 통합하여 4 Tbps의 광학 인터커넥트 솔루션을 시연한 바 있습니다.
• 이 통합은 고성능 컴퓨팅 및 AI 워크로드에서의 데이터 전송 병목을 해소하는 데 기여합니다 
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• NVIDIA와의 협력
  아야르 랩스는 NVIDIA와 협력하여 차세대 AI 인프라를 위한 고대역폭, 저지연, 초저전력 광학 기반 상호 연결 아키텍처를
• 개발하고 있습니다. 이 협력은 AI/ML 애플리케이션의 성능 향상과 데이터 볼륨 증가에 대응하기 위한 것입니다 .​StorageReview.com

 생태계 및 표준화

아야르 랩스의 광학 I/O 솔루션은 UCIe(Universal Chiplet Interconnect Express) 표준을 지원하여

다양한 벤더의 칩렛 간 호환성을 보장합니다.

 

또한, CW-WDM MSA(Continuous-Wave Wavelength Division Multiplexing Multi-Source Agreement) 사양을 준수하여

광학 인터페이스의 표준화를 추진하고 있습니다 .​

 

이러한 기술과 제품은 AI, 고성능 컴퓨팅(HPC), 데이터 센터 등 다양한 분야에서의 데이터 전송 효율성을 높이고,

시스템의 확장성과 성능을 향상시키는 데 기여하고 있습니다.

 

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**실리콘 포토닉스(silicon photonics)**는
“실리콘 위에서 빛(광)을 다루는 기술”로,
기존 전기 회로 대신 빛을 이용해 데이터를 처리하거나 전송하는 첨단 반도체 기술입니다.

아주 쉽게 말하면,
전기를 흘려 보내던 회로를, 이제는 빛이 지나가는 고속도로로 바꾸는 것입니다.

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✅ 실리콘 포토닉스란?

**실리콘 포토닉스(Silicon Photonics)**는
실리콘 반도체 공정 위에 광회로(optical circuit)를 만들고,
전기 신호 대신 빛(레이저)을 이용해 통신이나 연산을 수행하는 기술입니다.

• 실리콘은 통신 회로로는 적합하지 않지만,
  특수한 설계와 구조를 통해 빛을 통과시키거나 조절할 수 있음
• 기존 CMOS(전통 반도체) 공정과 호환 가능해서 저렴하게 대량 생산 가능

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🔧 어떤 일을 하나요?

기능설명

빛으로 신호를 전송	전기 신호 대신 레이저 빛으로 데이터 전송
전기↔광 변환	전기 신호를 빛으로, 빛을 다시 전기로 바꿈
고속 통신	멀리까지 빠르게 신호를 전달 (데이터센터, 서버 간)
저전력	전자보다 발열이 적고, 에너지 효율이 뛰어남

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🧩 구성 요소 예시

구성 요소기능

레이저 다이오드	빛을 발생시키는 장치 (보통 외부에서 공급)
광변조기(Modulator)	전기 신호를 빛의 진폭/위상으로 변조
광도파로(Waveguide)	빛이 지나가는 길 (회로 내에서 광을 유도)
포토다이오드	빛을 다시 전기 신호로 바꾸는 센서
다중 파장(Mux/Demux)	여러 색깔(파장)의 빛을 동시에 사용해 데이터 전송

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🌐 어디에 쓰이나요?

분야활용 방식

데이터센터	서버 간 초고속 통신 (예: GPU 간 연결)
AI 컴퓨팅	광학 I/O를 통해 칩 간 연결을 고속·저전력화
5G/6G 통신	광백홀(backhaul) 전송
양자통신	정확한 광 제어가 필요한 시스템
센서	자율주행 차량의 LiDAR, 바이오 센서 등

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📊 왜 중요한가요?

기존 방식한계

전기식 회로 (구리선, PCIe 등)	전력 소모 큼, 발열 큼, 거리 제한
실리콘 포토닉스	고속, 저전력, 장거리 전송 가능
→ AI, 데이터센터, 클라우드 인프라의 핵심 기술

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✅ 예시 기업

• 아야르 랩스(Ayar Labs): 인-패키지 광학 I/O 구현
• 인텔(Intel): 실리콘 포토닉스 제품군 자체 개발
• TSMC: 실리콘 포토닉스 기반 공정 플랫폼 COUPE 제공
• AMD, NVIDIA: 광학 통신 인터페이스 통합 검토 중

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실리콘 포토닉스 회로와 전통 회로와 비교한 도식

 

 

 

**실리콘 포토닉스(silicon photonics)**와 **기존 광섬유 통신(fiber optics)**은 모두 빛을 이용한 통신 방식이지만, 사용 위치, 통합 방식, 목적, 기술 구조에서 뚜렷한 차이가 있습니다.

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✅ 핵심 차이 요약

항목실리콘 포토닉스기존 광섬유 통신

사용 위치	칩 내부 또는 칩렛 간	서버 간, 장거리(도시·국가 간)
목적	고속 칩 간 데이터 전송 (짧은 거리)	장거리 고속 통신 (수 km~수천 km)
통합 구조	반도체(칩) 내부에 직접 집적됨 (on-chip)	외부 트랜시버 및 모듈 형태로 연결됨
구성 방식	CMOS 공정 기반 포토닉 회로	광 트랜시버, 레이저 모듈, 광섬유 케이블
전송 거리	밀리미터~미터 (랙 내, 칩 간)	수 킬로미터 이상 (도시 간, 해저 케이블)
주요 장점	전력 효율, 집적도, 초저지연	장거리 전송 안정성, 대규모 커버리지
예시 기술	아야르 랩스, 인텔 포토닉스, COUPE	QSFP28/56, DWDM 시스템, Ciena, Infinera 등

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🔍 쉽게 비유하자면

비유설명

실리콘 포토닉스	칩 내부의 초고속 내부도로 (데이터가 칩 사이를 빠르게 이동)
광섬유 통신	도시 간 연결된 고속도로 또는 해저 케이블 (서버와 데이터센터를 연결)

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🔬 예시 상황

• 실리콘 포토닉스:
  AI 서버 내에서 여러 개의 GPU 칩렛이 병렬 연산을 하기 위해 서로 빠르게 데이터를 주고받을 때 사용
• 기존 광섬유 통신:
  서울의 데이터센터와 부산의 데이터센터를 10~100Gbps로 연결할 때 사용

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📌 결론

| 구분 | 실리콘 포토닉스는 칩 내·근거리 통신을 위한 내장 기술,
기존 광섬유는 서버·도시 간 장거리 전송을 위한 외부 연결 기술입니다.
두 기술은 목적과 범위가 다르며, AI 인프라와 데이터센터에서는 둘 다 중요하게 활용됩니다.