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ABSTRACT
Intra- and inter- datacenter data traffic is rapidly increasing due to the spread of smart devices, cloud computing, and non-face-to-face services. Recently, 400-Gbps optical transceivers based on 100-Gbps/channel have been released primarily by major overseas companies. Various solutions for next-generation datacenter interconnect are being proposed by international standardization and multiple source agreement groups. Following this trend, ETRI has developed a 400-Gbps optical transmission/reception engine using 100-Gbps/channel light sources and photodetectors as well as a silica-based AWG. In the future, technologies of optical devices and components for intra-datacenter communication are expected to be developed based on a data rate of 200- Gbps/channel. Thus, 1.6-Tbps class optical transceivers will be released.   

KEYWORDS datacenter, light source, optical engine, optical transceiver, PAM4, photodetector

서론
최근 인공지능, AR/VR, IoT, 클라우드 등 대용량 데이터 서비스의 보급으로 데이터 트래픽이 급증함 에 따라 데이터센터의 통신 수요가 폭발적으로 증가하고 있다. Cisco에서 예측한 자료에 의하면 데이터센터 트래픽은 매년 평균 27%씩 증가하는 추이를 보이고 있으며[ 1], 전 세계 클라우드 서비스 공급자 들의 데이터센터 인프라 구축 규모가 급속히 확대 되고 있다. 

그 결과 Google, Arista 등 대형 데이터센터 운영 기업을 중심으로 400G 이더넷 기반의 12.8Tbps 스위치가 2020년을 기점으로 활발하게 상용화되는 가 운데, 이더넷 스위치의 처리용량이 2년마다 두 배 씩 증가하는 무어의 법칙에 따라 2022년부터 1RU 당 25.6Tbps 속도를 수용할 수 있는 스위치가 도입 될 전망이다. 이러한 추세에 따라 이더넷 기반의 대 용량 스위치를 구현하기 위해 고밀도 장착이 가능 한 테라비트급 저전력 광모듈의 개발에 대한 요구 가 증가하고 있다. 

기존 2~10km의 단일모드 광섬유를 이용한 400G 이더넷 규격의 경우, LWDM 또는 CWDM 기반 파 장분할 다중화 방식을 통해 전송용량을 증가시키 는 방식을 채택하고 있으며[ 2], 주로 이종 물질 간 의 하이브리드 집적 또는 실리콘 포토닉스, InP 기 반의 단일 집적 방식을 통해 구현되고 있다. 따라 서, 800Gbps 이상의 테라비트급 광모듈을 구현하 기 위해서는 기존 400Gbps 광모듈에 적용된 채널당 100Gbps 동작용 광소자 대비 변조속도 향상 및 고 차 변조방식 수용이 가능한 초고속 반도체 광원/광 검출기와 함께 초소형 WDM Mux/DeMux 소자뿐 만 아니라 DSP칩을 활용한 고속 신호처리 기술이 필요하다.

본고에서는 데이터센터 내부 데이터 전송을 위한 채널당 100Gbps 이상급 광소자, 광부품, 광트랜시 버 기술 동향을 살펴보고, 이와 관련하여 최근 수년 간 ETRI에서 개발한 초고속 광소자 및 광부품 제작 기술을 소개한다.

저자
한영탁       (Y.-T. Han, frenclin@etri.re.kr)                        광통신부품연구실    책임연구원
이동훈       (D.-H. Lee, dhlee@etri.re.kr)                               광통신부품연구실    책임연구원
김덕준       (D.-J. Kim, djkim@etri.re.kr)                                  광통신부품연구실    책임연구원
신장욱       (J.-U. Shin, shju@etri.re.kr)                                     광통신부품연구실    책임연구원
이서영       (S.-Y. Lee, sylee84@etri.re.kr)                           광통신부품연구실    선임연구원
윤석준       (S.-J. Yun, yunseokjun@etri.re.kr)             광통신부품연구실    연구원
백용순       (Y. Baek, yongb@etri.re.kr)                                   광무선원천연구본부    책임연구원/본부장