초록 ▼

연구의 목적 및 내용
□ 연구개발목표
o Datacenter용 100Gb/s(25Gb/s×4) O-밴드 실리콘 포토닉스 수신엔진 시제품 개발
o Datacenter용 100Gb/s(25Gb/s×4) O-밴드 실리콘 포토닉스 송신엔진 시제품 개발

□ 최종 결과물
- 100Gb/s(25Gb/s×4)급 LGA 패키지 기반 실리콘 포토닉스 수신엔진 시제품/HW(모듈)
- 100Gb/s(25Gb/s×4)급 LGA 패키지 기반 실리콘 포토닉스 송신엔진 시제품/HW(모듈)
- 100Gb/s(25Gb/

연구의 목적 및 내용
□ 연구개발목표
o Datacenter용 100Gb/s(25Gb/s×4) O-밴드 실리콘 포토닉스 수신엔진 시제품 개발
o Datacenter용 100Gb/s(25Gb/s×4) O-밴드 실리콘 포토닉스 송신엔진 시제품 개발

□ 최종 결과물
- 100Gb/s(25Gb/s×4)급 LGA 패키지 기반 실리콘 포토닉스 수신엔진 시제품/HW(모듈)
- 100Gb/s(25Gb/s×4)급 LGA 패키지 기반 실리콘 포토닉스 송신엔진 시제품/HW(모듈)
- 100Gb/s(25Gb/s×4) CMOS 기반 TIA/LDD 시제품/HW(칩)

□ 1차년도 개발내용
o 실리콘 포토닉스 기반 O-밴드 대역 100Gb/s 송신 및 수신엔진 패키지 설계 및 성능 검증
- 실리콘 포토닉스 기반 100Gb/s(25Gb/s×4) LGA(Land Grid Array) 타입 송신 및 수신엔진 패키지 설계, Mock-up 샘플 개발
- O-band(1,300nm대역) 실리콘 포토닉스 광원 집적화를 위한 Electric Circuit Block (ECB), Optical Circuit Block(OCB) 기술개발, 구조 및 성능 최적화(고유 IP 확보)
- 100Gb/s 송·수신엔진 성능 검증(시뮬레이션)
- 100Gb/s 송·수신엔진 평가보드 설계 및 제작
- 수동소자 샘플 칩 제작 및 집적화 광원 구조 핵심 IP 확보
o 실리콘 포토닉스 기반 100Gb/s(25Gb/s×4) Ge 광검출기 설계 및 성능 검증
- 220nm SOI 플랫폼 기반 25Gb/s Ge 광 검출기 구조 설계-특성 최적화
- 220nm SOI 플랫폼 기반 100Gb/s (25Gb/s×4) Ge 광 검출기 구조 및 배치설계
- 100Gb/s(25Gb/s×4) Ge 광 검출기 성능 검증(시뮬레이션)
o 100Gb/s(25Gb/s×4) CMOS TIA 시제품 설계 및 프로토타입 개발
- 100Gb/s(25Gb/s×4) 40nm CMOS 공정기반 TIA 아날로그 구조 및 배치 설계
- 100Gb/s(25Gb/s×4) 40nm CMOS 공정기반 TIA 아날로그 기능 검증
o 실리콘 포토닉스 기반 O-밴드 광역다중화기(DEMUX) wide-passband 설계
- 실리콘 포토닉스 기반 O-밴드 광역다중화기(DEMUX) wide-passband 설계
- O-밴드 성능 측정 자동화 방안 연구

□ 2차년도 개발내용
o 실리콘 포토닉스 기반 O-밴드 대역 100Gb/s 수신엔진 시제품 제작
- 100G/s급 실리콘 포토닉스 기반 수신엔진 시제품 제작-실리콘 포토닉스 광소자 및 TIA 집적화 패키징 기술개발(세계최소형 패키지: ~7x10x2mm³）및 성능 최적화
- 실리콘 포토닉스 기반 100G(25Gb/s×4) LGA형 수신엔진(Ge 광검출기-TIA-역다중화기 집적화) 시제품 제작 및 신뢰성 시험
- 실리콘 포토닉스 및 초소형 광학엔진 분야 지적재산권 방어용 특허권리분석 및 사업화 전략 수립
o 실리콘 포토닉스 기반 100Gb/s(25Gb/s×4) Ge 광 검출기 제작, 성능측정 및 보완설계
- 220nm SOI 플랫폼 기반 100Gb/s (25Gb/s×4) Ge 광 검출기 칩 제작 (MPW, 1회)
- 100Gb/s (25Gb/s×4) Ge 광 검출기 칩 성능 측정
- 220nm SOI 플랫폼 기반 100Gb/s (25Gb/s×4) Ge 광 검출기 보완설계(역다중화 집적화)
o 측정환경구축 및 실리콘 포토닉스 기반 광역다중화기(DEMUX) wide-passband 구현
- 실리콘 포토닉스 기반 wide-passband O-밴드 광역다중화기 기능 구현 및 검증
- 실리콘 포토닉스 기반 wide-passband O-밴드 광역다중화기 파장 보정 설계
- O-band 성능 측정 환경 구축
o 실리콘 포토닉스 기반 O-밴드 대역 100Gb/s 송신 엔진 보완설계 및 기능검증
- 220nm SOI 플랫폼 기반 4 파장 레이저 공진기 구조설계（초소형 실리콘 필터 기반 외부공진기 레이저 방식 적용）
- 220nm SOI 플랫폼 기반 4 파장 레이저 공진기 칩 제작(MPW) 및 기능 검증
o 100Gb/s(25Gb/s×4) CMOS TIA 보완설계 및 시제품 제작
- 100Gb/s(25Gb/s×4) 40nm CMOS 공정기반 TIA 보완설계
- 100Gb/s(25Gb/s×4) TIA 시제품 제작(MPW) 및 기능검증

□ 3차년도 개발내용
o 실리콘 포토닉스 기반 O-밴드 대역 100Gb/s(25Gb/s×4) LGA 타입 송수신 엔진 사업화
- 100G/s(25Gb/s×4) 실리콘 포토닉스 기반 집적화 광원 개발
- 100G/s(25Gb/s×4) 송신 및 수신 엔진 시제품 보완 제작(MPW)-실리콘 포토닉스 광 소자 및 LDD 집적화 패키징 기술 적용
- 100G/s급 송신엔진 테스트보드 개발

o 100Gb/s(25Gb/s×4) CMOS LDD 설계 및 시제품 제작 및 기능 검증
- 100Gb/s(25Gb/s×4) 40nm (혹은 28nm) CMOS 공정기반 LDD 설계
- 100Gb/s(25Gb/s×4) LDD 시제품 제작(MPW) 및 기능검증
o 집적화를 위한 실리콘 포토닉스 기반 wide-passband O-band 광역다중화기 library 설계 및 기능검증
- 실리콘 포토닉스 기반 wide-passband O-band 광역다중화기 집적화 library 설계 및 기능 검증
o 실리콘 포토닉스 기반 100G급 송수신엔진 신뢰성 시험(수요기업 평가 및 공인인증시험)
o 실리콘 포토닉스 기반 100G급 송수신엔진 사업모델(비즈니스 모델) 고도화
- 글로벌 기업 대상 시제품 제공 및 샘플 판매 추진
- 양산체계 구축을 위한 민간 투자유치

연구개발성과

연구개발성과의 활용계획(기대효과)
o 기존기술 대비 가격, 크기 및 전력소비를 모두 1/10 이하로 줄일 수 있으며, 이로 인해 다양한 응용분야 적용 가능
- (대규모 데이터센터) Datacenter 내에서 상면적 축소 가능, 전력소비 절감 및 이에 따른 발열감소로 냉각비용까지 동반 감소
- (초고속 전송) 광전송 장비의 클라이언트 인터페이스 소형화 제공
- (수퍼 컴퓨팅) 수퍼 컴퓨터 내 노드와 노드 사이의 고속 인터페이스
- (이동통신 프론트홀) 클라우드 기지국용 광연결 고속화 제공
- (대형 TV) 8K UHDTV등에서 디스플레이 패널과 프로세서 간의 통신
- (칩간 통신) 메모리 반도체에서 프로세서와 저장장치간의 통신(현재의 DDR 기능 대체)
o 본 개발 제품과 관련된 시장(TAM)은 이더넷 광 트랜시버이며, 2020년에는 약 40억불의 시장 형성 전망. 또한 직접 시장(SAM)은 40G/100G 광 트랜시버이며, 2019년에 25억불에 이를 전망
- 이에 따른 경제적 파급효과는 2018-2022년까지 5년간 누적 생산유발효과 1조891억원, 부가가치유발효과 2,601억원 및 고용유발효과 2,975억원으로 예측

(출처 : 요약문 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• 목차 ... 7
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 8
• 1-1. 연구개발 목적 ... 8
• 1-2. 연구개발의 필요성 ... 9
• 가. 국내 기술 현황 ... 9
• 나. 국외 기술 현황 ... 10
• 1-3. 연구개발 범위 ... 24
• 가. 연구개발의 최종 목표 및 내용 ... 24
• 나. 연차별 개발 목표 및 내용 ... 27
• 2. 연구수행내용 및 성과 ... 32
• 2-1. 3차년도 개발 목표 및 연구 내용 ... 32
• 가. 개발 목표 ... 32
• 나. 3차년도 연구 개발 결과 ... 32
• 2-2. 연구 수행 방법 및 내용 ... 33
• 가. 기관별 연구 수행 방법 ... 33
• 나. 연구 내용 ... 35
• 2-3. 기술 개발 추진 체계 ... 78
• 3. 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ... 79
• 3-1. 목표 ... 79
• 가. 주관 기관 (옵텔라) ... 79
• 나. 참여 기관 (ETRI) ... 79
• 다. 참여 기관 (GIST) ... 79
• 라. 참여 기관 (포인투테크놀로지) ... 79
• 3-2. 목표 달성여부 ... 80
• 3-3. R&D 시험 검증 ... 81
• 가. 시험 검증 항목 및 시험 절차 사항 (제3자 검증) ... 81
• 3-4. 공인 시험 검증 ... 151
• 가. 동작 온도 시험 성적서 (공인 시험) ... 151
• 나. Damp Heat 시험 성적서 (공인 시험) ... 154
• 4. 연구개발성과의 활용 계획 ... 155
• 4-1. 향후 5년간 성과활용·확산 활용방안 및 계획 ... 155
• 4-2. 주요 성과활용 (기대)성과목표 ... 156
• 4-3. 성과활용·관리 추진체계 ... 158
• 붙임1. 사업화대상기술별 기술명세서 ... 160
• 붙임2. 연구 논문 성과 ... 168
• 붙임3. 자체 보안관리 진단표 ... 174
• 끝페이지 ... 175