더지엠뉴스 박소영 기자 | 전자 반도체가 마주한 전력과 확장성의 벽을 광으로 넘으려는 시도가 실험 단계를 벗어났다.

초고속·저전력이라는 광의 특성이 생성형 인공지능 연산에 직접 투입되면서 반도체 구조 자체가 달라지고 있다.

21일 중국 과학기술계에 따르면, 상하이교통대학교 연구진은 대규모 생성 모델을 전광 방식으로 구동하는 광계산 칩 ‘라이트젠’을 구현하고 관련 성과를 국제 학술지 사이언스에 공개했다.

라이트젠은 전자와 광을 섞는 기존 광전 혼합 방식이 아니라, 입력부터 이해·의미 조작·결과 생성까지 전 과정을 빛의 흐름으로 처리하는 구조를 채택했다.

기존 광계산 칩이 소규모 분류나 단순 연산에 머물렀던 것과 달리, 대규모 의미 기반 생성 작업을 직접 수행하도록 설계된 점이 핵심이다.

연구진은 단일 칩에 백만 단위 광학 신경원을 집적하고, 전광 차원 변환 기술과 정답 데이터에 의존하지 않는 광학 생성 학습 알고리즘을 동시에 구현했다.

이 세 요소를 하나의 칩에 통합함으로써, 대규모 생성 모델을 끝까지 전광 방식으로 처리하는 구조가 완성됐다.

실측 평가 결과, 입력 장치 성능이 제한된 조건에서도 기존 최고 수준의 디지털 칩 대비 연산 성능과 에너지 효율에서 두 자릿수 규모의 격차가 확인됐다.

라이트젠은 고해상도 이미지 생성, 3차원 구조 생성, 고해상도 영상 생성, 의미 기반 조절, 잡음 제거와 특징 이전 등 복합 생성 작업을 단일 구조에서 처리할 수 있다.

광계산은 전자가 아니라 빛의 전파와 간섭을 활용해 연산을 수행한다는 점에서 병렬성과 속도, 전력 소모 측면에서 구조적 이점을 지닌다.

이 때문에 고차원 연산과 대규모 데이터 처리가 필요한 생성형 인공지능, 과학 계산, 다중 감각 정보 처리 분야에서 대안 기술로 주목받아 왔다.

그동안은 행렬 크기 확대나 광 주파수 상승이 공정과 물리 한계에 근접하면서 실질적 도약이 쉽지 않았다.

중국 연구진들은 이에 대응해 병렬도 확장과 아키텍처 전환을 동시에 추진해 왔다.

앞서 중국과학원 상하이광학정밀기계연구소는 다중 파장 활용 구조를 통해 병렬도 100 이상을 구현한 광계산 칩을 선보인 바 있다.

이 시스템은 다중 파장 광원과 재구성 가능한 광계산 모듈, 대규모 광행렬 구동 구조를 결합해 단일 칩 기준 초고밀도 연산을 제시했다. 라이트젠은 이러한 흐름 위에서 생성형 인공지능이라는 구체적 응용 영역을 전면에 내세웠다는 점에서 방향이 분명하다. 광계산이 보조 가속 수단을 넘어, 차세대 생성 지능의 핵심 연산 기반으로 이동하고 있음을 보여주는 사례다.