'무어의 법칙' 한계 넘나…빛으로 계산하는 '광전자 칩' 부상

인공지능(AI)과 고성능 컴퓨팅 기술이 발전하면서 기존 전자 컴퓨팅 시스템의 한계를 극복할 대안으로 '광전자 컴퓨팅 칩'이 주목받고 있다.

중국 란저우대학교 연구팀은 고성능 광전자 컴퓨팅 칩의 연구 진행 상황과 핵심 과제, 미래 동향을 종합적으로 분석한 논문을 국제학술지 '포토닉스 시너지(PhotoniX Synergy)'에 발표했다.

연구팀에 따르면 전통적인 전자 컴퓨팅 시스템은 연산 밀도가 높아지는 반면, 칩 내부의 데이터 대역폭이나 에너지 효율이 이를 따라가지 못하는 병목 현상에 직면했다.

광전자 컴퓨팅은 높은 대역폭과 낮은 지연 시간 등 빛(광자)이 가진 고유의 장점을 활용해 기존 전자 컴퓨팅의 속도와 효율 한계를 돌파할 새로운 길을 제시한다. 이는 광학 장치의 고속 병렬 연산 능력과 전자 시스템의 저장·제어 능력을 결합한 기술이다.

연구팀은 광전자 컴퓨팅 칩의 성능을 ▲연산 능력 ▲연산 정확도 ▲전력 소비 ▲기능 통합 ▲재구성 가능성 ▲신규 패러다임 등 6가지 핵심 차원으로 나누어 분석했다. 또한 각 분야의 기술적 해결책을 종합하고 시스템 수준의 완전한 평가 체계를 구축했다.

논문의 교신 저자인 톈융후이 교수는 "광전자 컴퓨팅은 기존 전자 컴퓨팅을 단순히 대체하는 것이 아니다"라며 "광자와 전자의 고유한 장점을 최대한 활용해 차세대 고성능 컴퓨팅을 위한 새로운 융합 아키텍처를 구축하는 것"이라고 설명했다.

또 다른 교신 저자인 샤오후이푸 연구원은 "이 분야는 시스템 통합의 핵심 단계에 진입했다"며 "향후 발전은 장치, 아키텍처, 알고리즘, 이종 통합 등 여러 계층에 걸친 협력적 설계를 필요로 한다"고 밝혔다.