반도체 '게임 체인저' 떠오른 유리기판… 삼성·LG·SK 경쟁 '후끈'

AI 시대 고성능·고사양 반도체 기판 필요성 확대

SKC가 지난 7~10일(현지시간) 미국 라스베이거스에서 열린 'CES 2025'에 전시한 글라스 기판. / 사진=SKC

인공지능(AI) 반도체 수요가 증가하면서 성능을 대폭 개선할 수 있는 유리기판 개발에도 속도가 붙고 있다. 유리기판은 초미세회로 구현이 가능하고 기존 기판 대비 데이터 처리 속도를 크게 향상시킬 수 있어 반도체 산업의 '게임 체인저'로 평가받는다. 국내에선 SKC를 비롯해 삼성전기와 LG이노텍 등이 개발에 박차를 가하고 있다.

15일 업계에 따르면 AI 시대 대용량 빅데이터의 효율적 처리를 위해서는 고성능 메모리를 비롯해 GPU(그래픽처리장치)·CPU(중앙처리장치) 등 반도체 패키지가 필요하다.

하지만 기존 플라스틱 기판 기반의 패키지로는 반도체 사양을 높이는 데 한계가 있다. 표면이 균일하지 않고 열과 압력을 가할 때 뒤틀리는 등 취약점이 있어서다.

유리기판은 이 같은 단점을 보완해 최적의 성능을 구현할 수 있는 솔루션으로 꼽힌다. 유리기판은 기존 실리콘·유기소재 대신 유리 코어층을 채용, 미세회로 구현에 용이하고 열과 휘어짐에 강하다.

플라스틱 기판에 비해 평탄도가 우수해 미세 배선이 유리하고 실리콘 기판에 비해 전기적 손실이 적은 것은 물론 열팽창계수를 최적화해 대면적 기판에서의 신뢰성 향상이 가능하다.

패키지용 유리기판은 현재 미국 코닝, 독일 쇼트, 일본 아사히글라스 등 소수 해외 기업들이 기술을 선점하고 있다. 최근 AI가 다양한 산업 현장에 적용됨에 따라 유리기판 수요는 빠르게 증가할 것으로 보인다.

시장조사업체 마켓앤마켓에 따르면 유리기판 시장 규모는 2023년 71억달러에서 2028년 84억달러로 18%가량 성장할 전망이다.

국내 기업들도 경쟁에 뛰어들고 있다. SKC는 최근 미국 라스베이거스에서 열린 세계 최대 산업박람회 'CES 2025에서 유리기판을 선보였다.

해당 기판은 기존 기판 대비 데이터 처리 속도는 40% 빨라지고 전력소비와 패키지 두께는 절반 이상으로 줄어 든다. AI 데이터센터에 글라스 기판을 적용하면 센터의 면적과 전력 사용량을 획기적으로 감소시킬 수 있다.

최근엔 일부 글로벌 고객사에 공급 성과가 있었던 것으로 보인다. 최태원 SK그룹 회장은 이번 CES 2025 기간 중 SK 전시관을 찾아 SKC의 유리기판 모형을 손으로 들어 올리면서 "방금 팔고 왔다"고 말해 관심을 집중시킨 바 있다.

삼성전기와 LG이노텍도 유리기판 사업에 속도를 내고 있다. 삼성전기는 세종사업장에 파일럿 라인을 구축한 데 이어 올해 고객사 샘플 프로모션을 진행한다. 양산 시점은 2027년 이후가 될 것으로 보인다.

LG이노텍도 장비 투자를 통해 올해 말부터는 유리 기판에 대해 본격 시양산(시제품 양산)에 돌입할 예정이다. 문혁수 LG이노텍 대표는 "유리기판은 2, 3년 후에는 통신용 반도체에서 양산에 쓰이기 시작할 것으로 예상되고 서버용도 5년쯤 후에는 주력으로 유리 기판이 쓰일 것"이라고 전망했다.

그러면서 "(유리기판은)가야만 하는 방향이고 상당히 많은 업체들이 양산 시점을 저울질하고 있는 그런 단계"라며 "LG이노텍도 늦지 않도록 준비하고 있다"고 강조했다.

이한듬 기자 mumford@mt.co.kr