집적 회로 (IC)는 스마트폰, 컴퓨터 및 기타 전자 기기 내부에 내장된 것과 같이 기능적인 회로를 구성하는 전자 소자들로 이루어진 칩을 말하며,광집적회로( 포토닉 집적 회로 , PIC)는 빛(광자)을 이용해 작동하는 소자인광학 소자들을포함하는 칩을 말합니다.
전자 칩에서는 전자 흐름이 저항, 인덕터, 트랜지스터, 커패시터와 같은 전기 소자를 통과하는 반면, 광자 칩에서는 광자가 도파관(저항이나 전선에 해당), 레이저(트랜지스터에 해당), 편광판, 위상 변환기와 같은 광학 소자를 통과합니다.
PIC는 레이저 소스를 사용하여 광자를 주입함으로써 소자를 구동하는데, 이는 스위치를 켜서 전류를 흘려 전자 소자를 구동하는 것과 유사합니다. 본질적으로 PIC는 전자 대신 광자를 사용하여 정보를 처리하고 전달합니다. 광학 칩 내에서 광자는 도파관, 레이저, 편광판, 위상 변환기 등의 광학 소자를 통과합니다.
전기가 아닌 빛을 활용하는 집적 광학 기술은 집적도 및 발열과 같은 전자공학의 한계를 해결하여, 소자를 한 차원 더 높은 수준으로 끌어올리며, 데이터 전송 용량과 속도를 향상시키는 이른바 ‘모어-댄-무어(More Than Moore)’ 개념을 실현합니다. PIC(집적 광학 회로)는 소형화, 고속화, 낮은 열 영향, 높은 집적 용량, 기존 공정 흐름과의 호환성 등의 장점을 제공하여 높은 수율, 대량 생산 및 가격 인하를 가능하게 합니다. 집적 광학의 응용 분야는 데이터 통신과 센싱부터 자동차 산업 및 천문학 분야에 이르기까지 매우 광범위합니다.
PIC의 주요 응용 분야 중 하나는 데이터 통신이며, 그 다음으로 센싱(예: 농업 및 자율 주행용), 랩온어칩(lab-on-a-chip) 장치와 같은 생의학 응용 분야, 그리고 국방 및 항공우주 산업과 천문학 분야의 응용이 뒤를 잇습니다. 그 밖의 응용 분야로는 저전력 LED, 의료 및 산업용 고체 레이저, 그리고 휴대폰 카메라, 스캐너, 자동차 센서 등의 기기에 탑재된 소형 광센서 등이 있습니다.
설계자들이 집적 광학이 유용하게 활용될 수 있는 새로운 기술적 과제를 계속해서 탐구함에 따라, PIC의 개선 사항과 추가적인 응용 분야가 지속적으로 등장하고 있으며, 타당성 조사를 통해 이러한 과제에 대한 해결책이 될 수 있는지 여부를 판단할 수 있습니다. 이러한 연구를 위한 서비스는 전 세계의 PIC 컨소시엄, 설계 전문 기업, 심지어 일부 대학에서도 제공되고 있습니다.
광자 컴퓨팅의 등장으로, 기존의 전자 기반 인쇄 회로 기판과 광전자 회로가 탑재된 집적회로(IC)는 보완되거나 결국 대체될 수 있다.
전자 집적 회로의 집적 한계에 도달함에 따라, PIC는 데이터 통신(데이터센터 간 및 데이터센터 내 통신), 자율 주행을 위한 라이다(LiDAR) 솔루션, 항공우주 및 항공 분야의 센싱, 그리고 새로운 기술 시대의 예측할 수 없는 미래 응용 분야에서 선호되는 기술이 될 잠재력을 지니고 있습니다.
적절한 설계 및 PIC 공정 흐름은 복잡할 수 있습니다. 구체적인 단계는 응용 분야와 파운드리마다 다르지만, 기본적인 단계는 다음과 같습니다:
광학 소자, 시스템 및 집적 회로를 위한 업계 유일의 원활한 설계 흐름.