현재까지 AI 관련 테마의 핵심은 엔비디아 반도체, 대규모 전력 설비 그리고 브로드컴 등장 정도로 생각해 볼 수 있습니다. 이에 더해 최근 유리기판에 대한 관심이 쏟아지고 있습니다. 이미 작년부터 관련 테마에 대한 이슈가 있었지만 AI 반도체의 성능 향상과 자체 수율 이슈로 이제서야 본격적으로 이야기되기 시작했습니다. 아래에서 AI 새로운 게임체인저 유리기판에 대해 전해 드리겠습니다.
꿈의 유리기판
유리기판은 2~3년 내 상용화 될 예정으로 AI 칩을 최적화하기 위해 빅테크들이 찾을 예정입니다. 실제 이 분야에서 가장 앞서 있는 국가는 한국으로 관련 기업들의 실적이 파격적으로 성장할 것으로 보입니다.
유리기판은 기존 플라스틱 기판 대비 전력 소모가 30% 적고 데이터 처리 속도가 40% 빠르다는 장점이 있는 차세대 반도체 소재입니다. 이 때문에 게임 체인저로 불리는데, 최근 CES 2025에서 최태원 SK 회장이 젠슨 황을 만나 유리기판을 팔고 왔다고 하여 시장이 들썩였습니다. 이에 SK의 소재기업인 SKC의 주가가 작년 12월 9일 90,300원에서 1월 9일 167,100원까지 급등하였습니다.
이 기판은 반도체 병목현상을 해결할 수 있어 더욱 주목받고 있습니다. 현재 TSMC가 AI 반도체 제조를 위한 첨단 패키징을 장악하고 있고 이 회사의 2.5D 패키지 기술인 CoWoS 공정 처리 능력은 시장 수요에 비해 부족한 상황입니다. 이 공정은 여러 개의 칩 조각을 만든 후 기판 위에 인터포저로 연결하는 방식으로 이를 통해 신호 전송 품질을 높이고 전력 효율을 향상시킬 수 있습니다.
다만, 제조 난이도가 높고 CoWoS 공정 비용이 갈수록 비싸지기에 이를 대체할 수 있는 유리기판이 대안으로 떠오른 것입니다. 이 기판은 플라스틱에 비해 강도가 높고, 고온에 휘지 않아, 넓은 면적의 기판 제작에 유리합니다. 또한 전기가 통하지 않아 신호 손실도 적습니다. 이에 더 높은 성능을 위해 칩 면적이 더 커지고 있는 AI 반도체에 유리기판 사용을 검토 중인 것으로 알려져 있습니다.
다만, 장점만큼 유리 소재라서 잘 깨진다는 단점과 두께를 줄이는데 어려움이 있습니다. 또한 유리기판에 회로를 새기고 전기적으로 연결하기 위해 유리 사이 전기가 통할 수 있는 구멍을 뚫는 유리관통전극(TGV) 기술이 필요한데 이 기술의 성숙도에 따라 도입 시기가 늦춰질 수 있습니다. 이 때문에 양품의 비율인 수율 문제가 있을 수 있고 상용화가 쉽지 않아 사용처가 비싼 하이엔드급으로 제한될 수도 있습니다. 이러한 유리 자체의 한계 뿐 아니라 공정 전체를 변경해야 하는 한계도 있습니다.
현재 인텔, AMD, 브로드컴, 엔비디아 등 AI 관련 기업들이 앞다퉈 이 기판을 도입하려고 움직이고 있습니다. 시장조사업체에 따르면 유리기판 시장 규모는 2023년 71억 달러(10조 4,400억원)에서 2028년 84억 달러(12조 3,500억원)으로 18% 확대될 예정입니다.
유리기판 기업
앞서 말씀드렸듯 기판 시장은 국내 기업이 선도하고 있습니다. 그 중에서 가장 앞서 있는 기업은 SKC로 2021년 미국 장비업체 어플라이드머터리얼즈와 합작해 자회사 앱솔릭스를 출범하여 기판 시장에 진출하였습니다. 2024년에 미국 조지아에 기판 생산 공장을 완공하였으며, 올해 상반기에 대량 생산에 나설 예정입니다.
앱솔릭스 CTO는 CES 2025에서 유리기판 시제품을 선보이면서 현재 고객사와 본격적인 공급을 위한 품질 테스트가 진행 중이라고 밝혔습니다. 또한 이미 수요가 생산 예정 물량을 넘어섰기에 공급 확대를 위한 투자를 지속할 계획이라고 언급했습니다. SK가 HBM에 이어 기판까지 선두가 된다면 AI 반도체 시장에서 엄청난 시너지를 낼 것으로 보입니다.
경쟁사는 삼성전기, LG이노텍이 있습니다. 삼성전기는 세종 사업장에 파일럿 생산 라인을 구축했으며 올해 시제품을 출시하고 2026년에는 양산을 시작할 예정입니다. 삼성전기 장덕현 사장은 특정 고객사는 언급할 수 없지만 여러 고객사와 협의하고 있으며, 올해 2~3개 고객에게 시제품을 공급할 계획이라고 밝혔습니다. LG이노텍 역시 올해 말 시제품을 양산할 예정으로 유리기판은 2~3년 후 통신용 반도체를 시작으로 5년 후 서버용으로 쓰일 것으로 전망하고 있습니다. 대기업 외 중소기업으로는 30년 업력의 커버 글라스 기업인 제이앤티씨도 2024년 기판 개발에 선공해 2025년 하반기쯤 양산을 할 예정입니다.
해외에서는 인텔이 10년 넘게 투자하였고 2024년에 이 기판을 적용한 반도체 시제품을 공개하였으며 2030년에 상용화하겠다고 선언하였습니다. 다만 기존 공정 설계를 바꿔야 하는 문제가 있어 검증에 시간이 필요하다고 예상하여 여유있게 목표를 잡은 것으로 보입니다. 이미 미국 애리조나 공장에 10억 달러를 투자해 유리 연구개발 라인을 설립하였고 현재 주요 파트너사와 생태계 구축을 추진중입니다.
이러한 유리기판 제조 기업 뿐 아니라 관련 소부장 기업도 주목할 필요가 있습니다. SKC 자회사 앱솔릭스에 유리관통전극(TGV) 홀 드릴링 장비를 공급하는 필옵틱스, 기판 패턴 검사 장비(AOI)를 공급하는 HB테크놀러지, 야스, 기가비스, 포토레지스트와 같은 화학 재료를 공급하는 와이씨켐, 건식 식각 장비를 조달하는 아이씨디, 에프엔에스테크, 켐트로닉스, 태성 등이 대표적입니다.
이상 AI 새로운 게임 체인저 유리기판에 대해 전해드렸습니다.
감사합니다.
