반도체 유리기판은 반도체 패키징 분야에서 혁신적인 기술로 주목받고 있다. 기존의 플라스틱 소재 기판을 대체할 가능성이 높으며, 이는 고성능 반도체 칩의 신호 전달 속도를 향상시키고 전력 효율성을 개선하는 데 기여하게 된다. 유리기판을 통해 반도체 산업이 나아갈 방향과 관련 업체들의 동향을 살펴보겠다.
반도체 유리기판의 필요성 및 장점
유리기판의 혁신적 역할
반도체 유리기판은 기존 PCB의 대체재로서 중요한 역할을 하고 있다. 유리기판은 매끄러운 표면과 얇은 두께를 자랑하며, 이는 신호 전달 속도를 개선하고 전력 소비를 줄이는 데 기여한다. 특히 AI 반도체 및 고성능 컴퓨팅(HPC) 칩에서 유리기판을 사용하는 이유는 이러한 특성 때문이다. 유리기판의 사용은 기판 두께를 25% 줄일 수 있으며, 소비 전력을 30% 이상 절감할 수 있다. 이러한 효율성은 반도체 패키징의 성능을 크게 향상시킨다.
기존 PCB의 한계와 유리기판의 장점
기존 PCB는 플라스틱으로 제작되어 휘어짐과 열에 대한 저항력이 떨어지는 단점이 있다. 반면 유리기판은 대형 패널로 가공이 가능하고, 초미세 선폭 반도체 패키징 구현에 적합하다. 또한, 유리기판은 절연성이 높고 전기 신호 손실이 적어 신호 전달 속도에서도 우수한 성능을 보인다. 이러한 특징들은 특히 고주파 무선주파수(RF) 분야에서 유리기판의 필요성을 더욱 부각시킨다.
반도체 유리기판과 인터포저 기술
인터포저의 역할과 중요성
반도체 기판의 주요 기능 중 하나는 칩과 메인보드 간의 매끄러운 연결을 제공하는 것이다. 이를 위해 ‘인터포저’라는 중재자 역할이 필요하며, 이는 고성능 칩 간의 연결을 강화하는 데 필수적이다. 최근 이종집적 구조가 부각되면서, 칩과 기판 사이에 인터포저의 필요성이 더욱 커지고 있다. 이러한 변화는 반도체 기판의 설계 및 제조에 새로운 도전을 제시하고 있다.
기존 인터포저 기술의 문제점
현재 사용되는 인터포저 기술로는 실리콘과 유기 인터포저가 있다. 유기 인터포저는 가격이 저렴하지만, 기능적 한계로 인해 고성능 칩의 요구를 충족하기 어렵다. 반면 실리콘 인터포저는 고급 공정을 구현할 수 있지만, 가격이 비싸고 기술적 장벽이 높다. 유리기판은 이러한 두 기술의 장점을 결합하여 가격과 성능을 모두 개선할 수 있는 잠재력을 지닌 대안으로 평가받고 있다.
반도체 유리기판 개발 현황
유리기판의 장점과 상용화 과제
유리기판은 기존 FR4 소재에 비해 더 높은 열 저항성과 평탄성을 제공한다. 이는 고집적 패키지 기판에 필요한 특성으로, 최근 AI 반도체의 수요 증가로 인해 유리기판의 상용화 가능성이 높아지고 있다. 그러나 유리기판을 상용화하기 위해서는 TGV 공정의 고도화와 정밀한 가공 기술 개발이 필요하다. 구멍 형성과 구리 채우기 기술 등도 안정적으로 이루어져야 상용화가 가능하다.
글로벌 시장 동향
글로벌 반도체 시장에서 유리기판의 수요는 점차 증가하고 있다. 인텔과 AMD를 비롯한 주요 반도체 기업들이 유리기판 채택을 위한 연구와 투자를 활발히 진행하고 있으며, 이는 국내외 소재 및 부품 산업에 큰 변화를 가져올 것으로 예상된다. 인텔은 2030년까지 유리기판을 도입할 계획이며, AMD는 2026~2026년부터 유리기판을 사용할 것으로 보인다. 이러한 흐름은 반도체 산업의 경쟁력을 높이는 데 기여할 것이다.
반도체 유리기판 생산관련업체 현황
유리기판 제조업체 및 경쟁 구도
삼성전기는 2024년에 유리기판 시험 라인을 구축하고, 2025년부터 시제품을 생산할 예정이다. 이를 위해 삼성전기와 삼성디스플레이가 협력하고 있다. 앱솔릭스는 SKC의 자회사로, 유리기판 상용화를 위해 미국에 생산시설을 건설 중이다. 이 외에도 일본의 다이니폰프린팅과 이비덴은 각각 TGV 기술 개발과 연구개발을 진행하고 있다.
유리기판 관련주 및 소재·부품·장비 업체
유리기판과 관련된 소부장 업체들도 활발히 움직이고 있다. 필옵틱스는 TGV 및 유리 절단 장비를 개발하고 있으며, 에스에프에이는 유리기판용 습식 장비를 공급하고 있다. 해외에서는 코닝과 쇼트가 각각 저열팽창 유리와 초박형 유리를 생산하고 있으며, 이는 유리기판의 생산에 큰 기여를 할 것으로 예상된다. 이러한 업체들은 유리기판 산업의 성장에 기여하고 있으며, 향후 시장에서 중요한 역할을 할 것이다.
유리기판 제조업체 현황
| 업체명 | 주요기술, 제품 | 생산목표 |
|---|---|---|
| 삼성전기 (한국) | 유리기판 제조 | 2024년 파일럿라인 구축 |
| 앱솔릭스 (한국) | 유리기판 제조 | 2024년 시제품 양산 |
| 다이니폰프린팅 (일본) | TGV 등 핵심기술 | 2027년 양산계획 |
| 이비덴 (일본) | 유리기판 연구개발 | – |
결론
반도체 유리기판은 고성능 반도체의 필요에 부응하는 혁신적인 기술로 자리잡고 있다. 이를 통해 반도체 패키징의 성능을 크게 향상시킬 수 있으며, 관련 업체들의 연구와 투자가 활발히 진행되고 있다. 유리기판이 상용화되면 반도체 산업에 많은 긍정적인 영향을 미칠 것으로 기대된다. 지금 바로 이 혁신적인 기술의 발전에 주목할 필요가 있다.