[인더스트리뉴스 조창현 기자] 포토닉스 장비 제조에서 가장 중요한 과제는 광 소자에 대한 정확한 정렬이라고 할 수 있다. 이에 PI(피아이)는 포토닉스 제조 확장을 위해 AI 기반 실시간 실행 기능을 갖춘 PILightning 알고리즘을 새롭게 선보였다고 밝혔다.

피아이가 Lightning-Fast Photonics Alignment를 위한 새로운 알고리즘을 선보인다. [사진=피아이]

새로운 프로세스는 첫 번째 광을 찾는 소요 시간을 큰 폭으로 단축하고 수동 개입에 대한 필요성을 제거해 광 얼라인먼트를 해야 되는 상황에서 테스트 및 조립 비용을 크게 절감할 수 있다는 게 피아이의 설명이다.

피아이는 새로운 알고리즘이 인간이 반응하는 시간을 능가하는 빠른 속도로 신호를 감지하는 현상을 보고 번개처럼 빠른 속도라는 의미에서 ‘PILightning’이라는 이름을 붙이게 됐다고 전했다.

FMPA, 광신호 감지 어려움 존재

피아이에 따르면 FMPA(Fast Multichannel Photonics Alignment)는 다양한 채널과 컴포넌트, 자유도에 걸쳐 병렬로 최적화를 수행해 포토닉스 장비 제조 및 테스트에 소요되는 시간과 비용을 줄이고 수율 향상에 도움이 된다.

다만 최적화 프로세스가 시작되기 이전에 노이즈 레벨 이상인 광신호를 감지해야 하며, 첫 번째 광을 찾는 작업은 웨이퍼 프로빙 및 소자 패키징을 포함한 모든 산업용 포토닉스 얼라인먼트에서 많은 시간이 소요되는 절차로 치부되고 있다. 특히 임계값을 위해 양쪽을 정렬해야 하는 입출력 장비에서는 보다 많은 시간이 소요되는 경향이 있다.

PILightning은 사용자가 첫 번째 광을 찾는 시간 큰 폭으로 단축할 수 있도록 지원한다. [사진=피아이]

포토닉스 관련 공정 시간 단축 위한 기술 개발

피아이는 지금까지 포토닉스가 이룬 성장은 낡은 방법론과 하드웨어로 인해 발목을 잡혀 왔다고 말한다. 실제로 실리콘 포토닉스 테스트 및 조립에서 작업자는 주요 병목 현상을 일으키는 첫 번째 광 감지 문제를 해결해야 한다는 어려움을 직면하는 경우가 많았다. 또 생산 중인 광 회로를 대규모로 테스트하고 조립할 수 있는 새로운 기술도 필요했다.

이에 PI는 포토닉스 기기에 대한 정밀 얼라인먼트 및 테스트와 기타 자동화된 신호 검색에 필요한 시간을 획기적으로 단축하는 새로운 기술을 개발했다. PILightning은 통합 AI 기반 실시간 실행 기능을 갖춘 검색 방법을 바탕으로 한다. 완전히 자동화된 고속 프로세스이기에 광범위한 보정이나 수동 개입이 필요하지 않다.

아울러 새로운 기술은 고주파 데이터 샘플링이 미세 피치 스캐닝을 대체하기에 정렬 속도 향상에도 도움이 된다. 피아이는 FMPA 고속 그래디언트 서치(gradient search) 알고리즘은 첫 번째 광이 감지되면 실시간 피드백 제어를 통해 자유도와 채널에 걸쳐 병렬로 빠르게 정렬을 최적화하며, 추적 알고리즘은 애플리케이션에 따라 최대 결합 효율을 유지하도록 작동한다고 설명했다.

수차례 걸친 테스트서 긍정적 결과

피아이는 실제 광신호 데이터 시뮬레이션을 통해 새로운 기술을 실행하고, 현재 존재하는 최첨단 방식과 비교해 정렬 시간을 정량적으로 특성화했다. 피아이는 일반적인 정렬 조건을 가진 시나리오에서 시뮬레이션했을 시 첫 번째 신호 감지에서 수배에 달하는 개선이 나타났다고 실험 결과를 공유했다. 또 고속 피에조 메커니즘을 사용해 자유 공간 레이저 결합 및 광섬유와 광소자 결합을 수차례 테스트했고, 긍정적인 결과가 나왔다고 부연했다.

한편 피아이는 사용자가 자사에서 제공하는 에어베어링 기반 F-142 및 F-143 다축 포토닉스 얼라인먼트 시스템과 ACS 기반 나노큐브(NanoCube), 스티어링 미러 컨트롤러에서 새로운 PILightning 알고리즘을 바로 사용할 수 있다고 강조했다. 피아이는 신기술이 실리콘 포토닉스 테스트 및 조립 솔루션에 적용돼 얼라인먼트에 사용되는 시간과 비용이 대폭 단축될 수 있기를 기대하고 있다.

[조창현 기자 (news@industrynews.co.kr)]

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