AI 광통신이 여는 길… 마이크로 LED, 디스플레이 시장 진입 앞당긴다
LightBundle™ — Using microLEDs to “move data” (사진=Avicena)
The performance of an interconnect (사진=Avicena)
차세대 디스플레이 기술로 주목받아온 마이크로 LED가 새로운 응용처에서 상용화 가능성을 찾고 있다. 낮은 수율과 복잡한 제조 공정으로 디스플레이 시장 진입이 지연돼 왔지만, 최근 AI 반도체 간 고속 광통신(Co-Packaged Optics, CPO) 수요가 증가하면서 Micro-LED의 실용성이 다시 주목받고 있다. CPO 분야는 소형, 고속, 저전력이라는 Micro-LED의 특성과 잘 맞아떨어지는 분야로, 이 시장에서의 상용화가 디스플레이 진입을 가속화할 수 있는 전환점으로 작용할 가능성이 크다.
Micro-LED는 OLED와 LCD의 장점을 결합해 고휘도, 긴 수명, 번인 없는 특성, 우수한 색 재현력을 제공하는 디스플레이 기술이다. 다만 본격적인 시장 확대를 위해서는 해결해야 할 기술적· 제조적· 경제적 과제가 존재한다.
기술적으로는 수 μm 크기의 RGB 칩을 수백만 개 정밀하게 배열하고 접합해야 하며, 이를 위한 전사(Mass Transfer) 공정은 속도, 정밀도, 수율 면에서 여전히 개선 여지가 있다. 접합 공정에서도 열 스트레스나 정렬 오차와 같은 정밀 제어 기술이 지속적으로 고도화될 필요가 있다.
제조 공정 역시 최적화가 요구된다. 하나의 픽셀 이상이 전체 화면 품질에 영향을 줄 수 있기 때문에 고정밀 검사와 보정 기술의 고도화가 필수적이며, 현재 수율은 파일럿 라인 기준으로 약 10~30% 수준에 머물러 있다. 자동화 수준과 검사 장비의 정밀도 향상도 앞으로의 생산성 확보를 위한 주요 개선 과제다.
경제성 측면에서는 수율과 공정 비용 구조의 효율화가 요구된다. 예를 들어, 삼성전자의 110인치 Micro-LED TV ‘The Wall’은 현재 150,000달러 선에서 판매되고 있으며, 소재·장비 생태계도 본격 양산 체계 확립을 위한 추가적인 확장이 필요하다.
현재 Micro-LED는 초고급 TV와 상업용 대형 사이니지를 중심으로 프리미엄 시장에 도입되고 있으며, 향후 AR, IT 기기 등 다양한 제품군으로의 확장이 기대된다. 업계 전반에서도 공정 표준화와 공급망 구축이 점차 진전을 보이고 있으며, 이러한 흐름은 시장 확대의 실질적인 기반으로 이어질 전망이다. 여전히 다양한 기술·공정 관련 과제가 존재하지만, 개선과 진화를 통해 해결될 수 있는 단계적 과제로 인식되고 있다.
특히 비디스플레이 분야에서의 기술 적용 확대는 Micro-LED의 실용성과 신뢰성을 검증하는 데 긍정적인 기회로 작용하고 있다. AI 서버 및 고성능 반도체 시스템은 고속·저전력 광통신 환경을 필요로 하며, 이는 Micro-LED가 보유한 기술적 특성과 정확히 맞물린다. 기존 전기 기반 인터커넥트는 발열과 대역폭 병목 등의 한계를 보이고 있으며, 이를 해결하기 위해 광신호 기반 통신 구조인 CPO 기술이 빠르게 채택되고 있다.
미국의 스타트업 Avicena는 이 분야를 선도적으로 개척하고 있는 대표 기업으로, Micro-LED 기반의 광통신 기술인 LightBundle™ 솔루션을 통해 AI 및 HPC 시스템에 적합한 고속·저전력 인터커넥트를 구현하고 있다. Avicena는 수천 개의 Micro-LED 어레이를 병렬로 구동해 수십~수백 Gbps의 전송 속도를 실현하며, 기존 VCSEL 대비 낮은 발열, 낮은 구동 전압, 소형화 및 병렬화 측면에서 기술적 우위를 보여주고 있다. 또한 CMOS 공정 기반으로 제작 가능해 반도체 패키지와의 통합에도 유리하다.
광통신용 Micro-LED는 디스플레이용에 비해 구현 조건이 단순하다. 다색 소자나 고해상도가 필요하지 않으며, 칩 수량도 수천~수만 개 수준으로 제한되기 때문에 수율이 다소 낮더라도 제품화가 가능하다. 실제로 Avicena를 비롯한 일부 기업들은 Micro-LED 기반 광통신 솔루션을 통해 AI 서버 시장에 진입하고 있으며, 이 시장에서는 수율보다는 실질적인 통신 성능과 장기 신뢰성 확보가 핵심 경쟁 요소로 작용하고 있다.
AI 광통신 시장에서의 수요 확대는 Micro-LED의 양산 기반을 강화하는 중요한 촉매가 되고 있다. 생산량 증가, 장비 투자, 소재 공급망의 확대는 디스플레이 시장에서도 수율 개선, 공정 자동화, 비용 절감 등의 선순환 효과로 이어질 수 있다. 실제로 일부 장비 업체는 디스플레이용과 광통신용 공정을 동시에 대응할 수 있는 통합 장비를 개발 중이며, 이는 산업 생태계 전반에 긍정적인 신호로 작용하고 있다.
Micro-LED는 이제 단순한 디스플레이 기술에 머무르지 않는다. AI 광통신이라는 실용적인 응용처에서 먼저 기술적 가능성을 입증하며 상용화 기반을 다지고 있으며, 이러한 기반은 디스플레이 시장으로의 본격 진입을 현실화하는 중요한 열쇠가 될 것으로 기대된다.
유비리서치 한창욱 부사장/애널리스트(cwhan@ubiresearch.com)
유비리서치 마이크로 디스플레이 보고서
