NLM Photonics·LIGENTEC, 상업용 플랫폼 최초 NOH 변조기 제작 성공

세 기관의 역할 분담과 소자 구조

이번 NOH 변조기는 기관별 역할이 명확히 구분된 협업으로 완성됐다. NLM Photonics는 자체 개발한 유기 전기광학(OEO) 소재 Selerion™와 폴링(poling) 공정을 담당하고, LIGENTEC은 저손실 실리콘 질화물(SiN) 웨이퍼 플랫폼과 후공정(BEOL) 금속화 단계를 제공했다. Spark Photonics는 이종 집적에 필요한 레이아웃 및 PDK 설계를 맡았다. 기존 수동 SiN 기판 위에 OEO 소재와 금속화 층을 BEOL 단계로 추가하는 방식이어서 기존 SiN 생산 라인과의 공정 호환성을 유지할 수 있다는 점이 기술적 이점으로 꼽힌다.

왜 실리콘이 아닌 실리콘 질화물인가

일반적인 실리콘 광집적회로는 가시광 대역에서 광흡수가 발생해 능동 변조 기능이 통신 대역(텔레컴 밴드)으로 한정된다. 이와 달리 SiN은 가시광에서 2.5 마이크로미터 근적외선에 이르는 넓은 투명 창(transparency window)을 유지하면서 전파 손실도 낮게 유지된다. 이 특성은 원자 트랩 시스템의 가시광 레이저 제어, 단파장 큐비트 조작처럼 기존 실리콘 포토닉스로는 접근하기 어려운 영역에서 SiN을 유력한 기반 소재로 만든다.

양자 기술 응용 방향

협업이 겨냥하는 응용 분야는 크게 세 가지다. 첫째, 광자 큐비트의 온칩 라우팅, 둘째, QKD 시스템에서의 능동 변조, 셋째, 포획이온 및 중성원자 기반 양자 플랫폼의 레이저 제어다. 가시광 대역 능동 변조가 단일 칩 수준에서 구현되면 자유공간 광학 요소를 부분적으로 대체하거나 시스템 소형화에 기여할 수 있다. 다만 현 단계는 단일 웨이퍼 개념 검증에 머물러 있어, 수율·신뢰성·소자 수명 등 양산 전환 과정에서 검증해야 할 과제가 남아 있다.

공급망 강화와 투자 확대

기술 시연과 병행해 NLM Photonics는 반도체 소재 공급망 및 멀티파운드리 생산 기반을 위한 투자 유치를 완료했다. 신규 투자자로 Pangaea Ventures와 미쓰비시 화학 계열 Diamond Edge Ventures가 참여했으며, Emerald Technology Ventures·도쿄응화공업(TOK)·이데미쓰코산·Oregon Venture Fund·StoryHouse Ventures가 추가 참여했다. 이 투자 신디케이트는 산업용 화학 원료 조달과 패키징 지원을 제공해 유기 하이브리드 변조기의 볼륨 양산화 전략을 뒷받침할 것으로 기대된다.

기술적 의미와 남은 과제

NOH 변조기는 실리콘 포토닉스의 파장 제약을 SiN과 유기 소재의 이종 조합으로 극복하려는 시도로, 양자광학 소자 집적화의 새로운 경로를 제시한다. 상업용 파운드리 공정에 BEOL 방식으로 적용된다는 점에서 확장성 측면의 장점이 있다. 그러나 유기 OEO 소재의 장기 열적·화학적 안정성, 대면적 균일도, 복수 파운드리 환경에서의 재현성은 단일 웨이퍼 시연 단계에서 확인되지 않은 변수로 남는다.