머크, 실리콘 포토닉스 소재 시장 본격 공략

독일 화학·소재 기업 머크(Merck KGaA)가 실리콘 포토닉스(Silicon Photonics) 분야를 차세대 핵심 사업으로 선정하고, 관련 소재 개발 및 공급 체계 구축에 본격 착수했다고 전자신문이 보도했다. 머크는 반도체 소재, 디스플레이 소재, 생명과학 소재를 3대 축으로 하는 글로벌 특수소재 기업으로, 연간 매출이 약 220억 유로에 달한다.

실리콘 포토닉스는 빛(광자)을 이용해 데이터를 전송하는 기술로, 기존 전기 신호 방식 대비 전력 소비와 발열을 대폭 줄일 수 있다. AI 데이터센터에서 GPU 간 고속 데이터 전송이 폭발적으로 늘면서, 광인터커넥트(Optical Interconnect) 수요가 급격히 증가하고 있다.

EE타임스에 따르면 글로벌파운드리스(GlobalFoundries)는 2분기 실적 발표에서 데이터센터 관련 매출이 전년 대비 45% 증가했다고 밝혔다. 특히 실리콘 포토닉스 칩 생산 수요가 AI 인프라 병목 해소의 핵심 요소로 부상하면서, 관련 소재 공급망에도 투자가 집중되고 있다.

머크가 공략하는 시장은 포토닉스 칩 제조에 필요한 특수 에칭(식각) 소재, 저손실 광학 박막 소재, 포토레지스트 등이다. 이 소재들은 기존 전기 반도체용 소재와 화학적 특성이 다르며, 광 손실을 최소화하는 고순도 제조 기술이 요구돼 진입 장벽이 높다.

머크는 이미 EUV 포토레지스트, 반도체 공정 가스 등 반도체 소재 전반에서 강자 지위를 구축하고 있다. 포토닉스 소재로의 진출은 기존 역량을 활용하면서 새로운 고성장 시장을 선점하려는 전략으로 읽힌다. 머크의 반도체 소재 부문은 연간 약 40억 유로의 매출을 올리고 있다.

국내 반도체 소재 기업들에게 이번 흐름은 기회이자 경쟁 심화 요인이다. 동진쎄미켐, 솔브레인, 이엔에프테크놀로지 등 국내 소재 기업들도 포토닉스 관련 소재를 차세대 아이템으로 검토하고 있다. 다만 머크, JSR, 신에츠화학 등 글로벌 대형사들이 선점에 나서면서 경쟁이 치열해질 전망이다.

시장 규모로 보면, 글로벌 실리콘 포토닉스 시장은 2025년 약 32억 달러에서 2030년 120억 달러로 연평균 30% 이상 성장이 예상된다. 소재 시장은 전체의 약 15~20%를 차지하는 것으로 추산돼, 2030년에는 18억~24억 달러 규모로 성장할 것으로 보인다.

포토닉스 소재 시장의 핵심 특성은 '락인(Lock-in)' 효과가 강하다는 점이다. 칩 제조사가 특정 소재로 공정을 개발하면, 변경 비용이 크기 때문에 장기 공급 관계가 형성된다. 머크가 지금 시장에 진입하려는 이유가 여기에 있으며, 선점 효과가 향후 10년 이상의 매출 기반이 될 수 있다.

정책 지원 환경도 포토닉스 소재 투자를 가속화하고 있다. 미국은 반도체법(CHIPS Act)에 포토닉스 인프라 구축 예산을 별도로 배정했으며, EU도 유럽 포토닉스 산업 육성을 '유럽 반도체 전략'의 핵심 축으로 삼고 있다. 한국도 차세대 반도체 로드맵에 포토닉스 소재를 포함시키고 있다.

국내 반도체 장비 기업 관점에서도 변화가 감지된다. 포토닉스 칩 제조에는 기존 전기 반도체와 다른 증착·식각 공정이 필요해, 관련 장비 수요도 늘어날 전망이다. 국내 원익IPS, 피에스케이 등이 포토닉스 공정 장비 개발을 검토 중인 것으로 알려졌다.

장기 전망을 보면, AI 가속기의 발열 문제가 심화될수록 광인터커넥트 채택이 필수적이 된다. 반도체 다이제스트에 따르면 AI 가속기 패키지의 발열량은 이미 700W를 넘어섰으며 1,000W를 향해 가고 있어, 전력 효율적인 광통신 소재 수요는 구조적으로 증가할 수밖에 없다. 포토닉스 소재 시장에서 누가 선제적 입지를 구축하느냐가 향후 반도체 소재 산업의 새로운 경쟁 축이 될 것이다.