삼성전자와 TSMC가 2나노 미세공정의 수율 늪에 빠져 있는 사이, 일본이 전혀 다른 접근으로 반도체 판을 뒤집으려 하고 있다. ‘빛의 반도체'(광반도체, Optical Semiconductor) — 전기 대신 빛(광자)으로 데이터를 전송하고 연산하는 차세대 기술이다.
핵심은 NTT가 개발 중인 IOWN(Innovative Optical and Wireless Network) 기술이다. 기존 반도체가 전자(Electron)를 움직여 연산하는 방식이라면, IOWN은 광자(Photon)를 사용한다. 이론적으로 전력 소비를 100분의 1로 줄이고, 전송 용량을 125배 늘리며, 지연 시간을 200분의 1로 단축할 수 있다.
이 기술이 주목받는 이유는 AI 시대의 근본적 병목 — 전력과 발열 — 을 해결할 수 있기 때문이다. 엔비디아 GPU 클러스터가 소도시만큼의 전력을 소비하는 현재 구조에서, 광반도체가 상용화되면 AI 데이터센터의 에너지 효율이 획기적으로 개선된다.
IOWN 광전융합 vs 기존 전자 반도체
지표
기존 (전자)
IOWN (광자)
전력 소비
기준
1/100
전송 용량
기준
125배
지연 시간
기준
1/200
발열
심각 (냉각 필수)
최소
NTT + SK하이닉스 + 인텔 — 450억 엔 한미일 연합 프로젝트
일본 정부가 약 450억 엔(약 4,200억 원)을 투입해 NTT 주도의 광반도체 개발을 지원하고 있다. 이 프로젝트에는 SK하이닉스(한국)와 인텔(미국)이 함께 참여하는 한미일 연합 구조다.
역할 분담은 명확하다. NTT는 광전융합 원천 기술과 IOWN 표준을 주도한다. SK하이닉스는 HBM(고대역폭메모리) 기술과 광 인터커넥트를 결합하는 역할을 맡는다. 인텔은 실리콘 포토닉스(실리콘 기반 광학 기술) 역량으로 CPU-광학 통합을 담당한다.
목표는 2030년 보급 전망인 6G의 국제 표준을 선점하는 것이다. 6G는 5G 대비 속도 50배, 지연 1/10을 목표로 하는데, 이를 실현하려면 광전융합 네트워크가 필수다. IOWN이 6G의 핵심 인프라가 되면, NTT는 글로벌 통신 표준을 장악하게 된다.
실리콘 포토닉스 — 기존 반도체 공장에서 빛의 칩을 만든다
광반도체의 현실적 구현 형태가 실리콘 포토닉스(Silicon Photonics)다. 기존 실리콘 반도체 공정에 광학 소자(레이저·도파관·광검출기)를 통합하는 기술로, 기존 팹(반도체 공장)을 활용할 수 있어 양산 비용을 낮출 수 있다.
인텔이 이 분야에서 가장 앞서 있으며, NTT의 IOWN 표준과 결합하면 데이터센터 내 서버 간 통신을 전기→광으로 전환할 수 있다. 현재 데이터센터의 에너지 소비 중 30~40%가 서버 간 데이터 전송(인터커넥트)에 사용되는데, 이를 광으로 바꾸면 전력 소비를 대폭 줄일 수 있다.
라피더스(Rapidus)의 2나노 첨단 공정과 NTT의 광전융합 기술이 결합하면, 빛으로 통신하고 빛으로 연산하는 반도체 생태계가 일본 내에서 완결되는 구조가 만들어진다. 이것이 일본 반도체 전략의 궁극적 그림이다.
한국 관련 — SK하이닉스 참여+국내 실리콘 포토닉스 기업
SK하이닉스(000660)는 이 프로젝트의 핵심 파트너로서, HBM+광 인터커넥트의 결합이라는 차세대 메모리 기술을 선점할 기회를 갖는다. HBM4 이후의 미래가 광학 인터커넥트에 있다면, 이 프로젝트 참여는 전략적으로 매우 중요하다.
국내에서는 라이트론(069540)이 광송수신 모듈 전문 기업으로, 데이터센터·5G용 광통신 소자를 공급하고 있다. 오이솔루션(138080)은 광통신용 반도체 레이저 다이오드 전문 기업이다. 옵티시스(109080)는 광트랜시버 전문 기업으로 AI 데이터센터용 800G 광모듈을 개발 중이다.
광반도체·실리콘 포토닉스 관련주
기업
티커
분야
핵심 기술
NTT
도쿄 9432
IOWN 광전융합
원천 특허+6G 표준
SK하이닉스
000660
HBM+광 인터커넥트
한미일 연합 참여
라이트론
069540
광송수신 모듈
데이터센터·5G용
오이솔루션
138080
레이저 다이오드
광통신용 반도체
옵티시스
109080
광트랜시버
800G AI 데이터센터
체크리스트
① 기술 성숙도: IOWN의 100분의 1 전력·125배 용량은 이론치다. 상용 제품에서 이 성능이 어느 정도 실현되느냐가 핵심이다.
② 6G 표준 경쟁: 미국·중국·유럽도 6G 표준 선점에 나서고 있다. NTT의 IOWN이 6G 핵심에 채택되느냐가 장기 승부를 결정한다.
③ AI 데이터센터 수요: AI 전력 문제가 심각해질수록 광반도체에 대한 수요가 구조적으로 증가한다. 시점이 빨라질 수 있다.
④ 한국 기업 참여 확대: SK하이닉스 외에도 삼성전자·국내 광통신 기업의 추가 참여 가능성을 주시.
Q: 광반도체가 기존 전자 반도체를 대체하나?
A: 완전 대체는 아니다. 연산(Computing) 자체는 당분간 전자 반도체가 담당하고, 데이터 전송(인터커넥트)을 광으로 전환하는 것이 첫 단계다. 장기적으로는 광 연산까지 가능해지면 진정한 광반도체 시대가 열리지만, 이는 2030년대 이후의 비전이다.
Q: NTT 주식에 직접 투자할 수 있나?
A: NTT(도쿄 9432)는 일본 최대 통신사로 도쿄증시에 상장돼 있다. 해외주식 계좌로 직접 매수 가능하다. 다만 NTT의 매출 대부분은 전통 통신 사업이고, IOWN은 아직 R&D 단계라 즉각적 실적 기여는 제한적이다.
Q: 실리콘 포토닉스 관련 ETF가 있나?
A: 실리콘 포토닉스 전용 ETF는 아직 없다. 광통신 ETF(FCOM 등)에 일부 관련 기업이 포함돼 있고, 국내에서는 라이트론·오이솔루션·옵티시스를 개별주로 접근해야 한다. 코스닥 소형주라 변동성이 크므로 분할 매수 필수.
Summary: While Samsung and TSMC struggle with 2nm yields, Japan is taking an orthogonal approach with ‘optical semiconductors’ — using photons instead of electrons for data transmission and eventually computation. NTT’s IOWN technology promises 1/100th power consumption, 125x capacity, and 1/200th latency compared to electronic systems. Japan has committed 45 billion yen to a trilateral project with SK Hynix (Korea) and Intel (US), targeting 6G standard dominance by 2030. When combined with Rapidus’s 2nm fabrication, Japan aims to create a self-contained ecosystem of light-based communication and computing. Korean beneficiaries include SK Hynix (HBM+optical interconnect) and KOSDAQ optical component makers Lightron, O2Solution, and Opticus.
※ 본 기사는 글로벌이코노믹, 서울경제, 해동일본기술정보센터, 전자부품뉴스 등 복수 매체 보도를 재가공한 것입니다. 투자 판단은 본인 책임입니다.
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