이미지 확대보기SKC 자회사 앱솔릭스의 유리 기판 소재 이미지(사진=SKC) 반도체 칩의 미세화에 따라 유리 기판이 주목받고 있다. 이는 유리 기판이 반도체 퍼포먼스는 올리고 전력소모는 줄이기 때문이다.
2일 관련업계에 따르면 유리 기판은 유리소재를 사용한 기판이다. 유리 소재는 전기신호 손실을 감소한다. 실제 플라스틱 기판은 5.0dB인 반면 유리는 4.4dB로 전기신호 손실이 감소한다.
또 전력사용량 역시 기존 플라스틱 기판 대비 반 이상 줄어든다. 반면 데이터 처리량은 8배 이상 증가한다.
유리 기판은 수율도 올려주는 역할을 한다. 특히 플라스틱 소재를 사용할 경우 휨 현상(Warpage)이 해소된다. 또 노광의 초점 심도도 개선돼 불량률을 줄여 수율을 올릴 수 있다.
이외에도 공정 단순화를 통해 생산 비용이 절감되고 실리콘 소재에 비해 기간이 단축된다.
실제 플라스틱 소재는 4개월이지만 유리 소재는 1.5개월로 줄어드는 것으로 알려졌다.
유리 기판의 구조는 MLCC 내장을 통한 추가 공간 확보가 가능하다. 때문에 더 많은 칩의 실장이 가능하다.
반도체 패키지 두께도 감소된다. 실리콘 중간기판의 경우 3.9mm이지만 1세대 유리 기판은 1.8mm에 불과하다. 이로 인해 높은 수준의 미세화 구현이 가능하다.
하이엔드 제품 시장에 대응을 위해 유리 기판의 역할이 중요해진 셈이다.
앞서 언급한 데이터 처리량이 빨라진 것은 칩과 MLCC 간 거리 축소로 고속으로 신호가 전달 되기 때문이다.
현재 알려진 바에 따르면 유리 기판의 신호 전달 속도는 기존 mm대에서 nm대로 달라진다.
유리기판은 전원 공급 및 신호 라우팅에 대한 설계 과정에서 넓은 선택폭을 제공할 수 있다.
유리 기판은 이종 칩 간의 결합(Heterogeneous Integration) 및 칩렛(Chiplet) 구조가 가능하다.
칩간 신호 속도 증가 및 칩 사이즈 축소가 가능하고 생산 비용 면에서 여러 개의 작은 칩을 만들기 때문에 수율 확보에 유리하다.
각 기업의 주력 칩 제조에 집중 투자할 수 있어 산업 전반에 투자 효율과 지원 집중이 가능하다.
◆유리 기판 관련주는 어디일까?
유리기판의 소재 기업으로 3개 기업이 대표적이다. 먼저 미국의 유리 소재 기업인 코닝이다. 코닝은 애플의 강화유리 공급 업체로 고성능 유리 및 세라믹 제품을 생산한다.
코닝의 유리 기판 제품은 초박막 및 대형 기판을 포함한 다양한 폼팩터로 제공이 가능하다.
코닝은 20억 달러 규모의 유리 기판 생산 시설을 애리조나 주에 설립 중이며 2025년 완공 예정이다.
이어 독일의 Schott사도 소재 기업으로 손에 꼽힌다.
Schott사는 특수 유리 및 재료 기술 업체로 2022년 반도체 유리 기판용 소재를 개발했다.
Schott사는 유리 웨이퍼와 기판 기술을 예전부터 보유해왔다. 현재 이 회사는 유리 기판 캐파를 2023년 30만장에서 2025년 60만장까지 늘릴 계획이다.
또 Schott사는 레이저 가공업체인 LPKF와 함께 인텔의 글라스 기판 개발에 참여하고 있다.
마지막으로 일본의 NEG(Nippon Electric Glass)다.
NEG는 코닝, AGC와 함께 꼽히는 세계 3대 유리 기판 생산업체로 기판용 소재 생산 중으로 알려졌다.
NEG는 글라스 세라믹 기판인 Neoceram N-0 개발 중이며 이 기판은 글라스 기판 대비 내열성과 내구성이 더 뛰어나고 대면적 제작이 가능한 것으로 알려지고 있다.
현재 샘씨엔에스가 국내 유리기판 소재 상장사로 세라믹 기판을 개발 중이지만 기술적 우위 등은 확인되지 않은 상태다.
기판 제조사는 인텔과 앱솔릭스, 삼성전기가 대표적인 기업으로 꼽힌다.
미국 반도체 IDM 기업인 인텔은 2030년 내 글라스 기판을 적용한 제품 양산 계획을 발표하며 주목 받았다.
인텔은 양산 제품을 오는 2025에서 2030년에 주요 고객사에 납품할 예정이다.
인텔은 지난해 기준 1.3조 원 규모의 유리 기판 연구개발 라인을 구축한 상태로 현재 관련 특허 600건 이상을 확보하고 있다.
특히 대면적화 및 소자 내장 기술보다 EMIB(실리콘 기반 브릿지에 의해 복수의 다이를 2차원으로 연결하는 기술)를 유리로 대체하는 용도의 기술을 먼저 개발 중으로 알려졌다.
이어 SKC의 자회사인 앱솔릭스다.
앱솔릭스는 TGV(글라스관통전극) 형성부터 후공정까지 모두 내재화를 목표로 하고 있다.
앱솔릭스는 올해 4분기 미국 1공장(SVM)에서 시생산 및 양산 제품 인증이 가능할 것으로 예상된다.
또 4,700억 원을 투자해 2공장(HVM)의 캐파 증설도 계획하고 있다.
AMD에서 분사한 앱솔릭스는 현재 SKC가 지분 투자한 패키징 스타트업 칩플렛 통해 AMD를 타겟 고객사로 협업 중이다.
이 회사는 여타 경쟁사보다 유리 기판 제조가 한 발 앞서 있다는 평가를 받는다.
삼성전기도 글라스 기판 제조사로 알려졌다.
기존 패키징과 MLCC에 초점을 맞추고 있지만 올해 9월 파일럿 라인 장비 반입을 시작으로 본격적인 유리 기판 제조 시장에 뛰어들 것으로 전망된다.
삼성전기는 2025년 시제품 양산과 2026년 양산을 본격화한다는 계획이다.
특히 삼성전기는 HPC용 턴키 패키징 비즈니스(파운드리+HBM+패키징) 적용 가능하고 인텔과 유사하게 실리콘 인터포저만 글라스로 바꾸고 가장 하단의 FC-BGA 기판은 유지하는 방식으로 진행할 것으로 보인다.
◆유리 기판 장비는 어디가 좋을까?
유리 기판은 기존 반도체 장비사들과 디스플레이 장비사들의 기술력이 그대로 투영되는 분야다. 때문에 이분야에서 전통의 강호인 국내 장비업체가 주요 업체로 평가 받고 있다.
먼저 한국 반도체 전공정 ALD 장비 및 디스플레이 장비를 생산하는 주성엔지니어링이다.
주성엔지니어링은 현재 북미 고객사와 함께 유리 기판 내 via를 증착하는 장비 테스트 중이며 3분기 중 파일럿 라인 테스트를 진행할 것으로 알려졌다.
주성엔지니어링은 기존 기판의 via보다 스케일이 훨씬 작은 나노급 ALD 증착 기술을 보유하고 있기 때문에, 기술력 면에서 우위를 점하고 있다는 평가다.
또 주성엔지니어링은 디스플레이 장비 통해 유리 기판 제조 과정 중 다양한 공정에 경험이 충분한 만큼 유리 기판 분야에도 신규 진입할 가능성이 높다.
한국 디스플레이 장비사인 필옵틱스도 유리 기판 장비주에서 주목받고 있다.
필옵틱스는 TGV 형성하는 장비와 레이저 절단 장비 등 4개 장비 라인업 구축이 가능하다. 현재 일부 장비는 고객사에 샘플 납품 중으로 알려졌다.
필옵틱스는 대형 기판 고객사 두 곳 확보해 국내 장비사들 가운데 가장 선제적으로 유리 기판 장비 확산에 대응하고 있다.
반도체 기판 검사 장비를 만드는 기가비스도 유리 기판 시장에서 주목받는 장비사 중 하나다.
기가비스는 반도체 기판의 내층을 검사하는 AOI 및 AOR 장비사로, FC-BGA 검사 장비를 통해 유리 기판 검사 장비로 업력을 확장 중이다.
관련업계에 따르면 기가비스는 지난해 개발 완료한 2μm AOI 장비 샘플 테스트 후 올해 납품 예상하고 있다.
특히 기가비스는 기존 코어 기판을 플라스틱 대신 유리로 만드는 과정에서 적층 시 빛 반사 에 대응하는 특허를 확보하고 있어 유리기판의 단점을 커버 가능한 장비 납품이 가능하다.
HB테크놀러지도 유리 기판 검사 장비 업체다.
HB테크놀러지는 현재 파일럿 양산용 유리 기판 검사 및 리페어 장비 3대를 납품한 것으로 알려졌다.
특히 HB테크놀러지는 경쟁사의 1μm 수준 대비 0.2μm 수준까지 검사가 가능해 기술적 우위를 점유하고 있다.
반도체 테스트용 실리콘 러버 소켓대표 기업인 ISC도 최근 유리 기판 장비사로 떠오르고 있다.
ISC는 포고 타입의 소켓에 비해 절대적으로 높은 원가 경쟁력을 가진 실리콘 러버 소켓 대표 기업이다.
때문에 유리 기판의 강점인 대면적화를 비용 면에서 효율적으로 대응할 수 있다.
ISC는 현재 유리 기판 양산 준비 중에 있는 SKC 자회사인 앱솔릭스와 함께 협업할 가능성이 크다는 점에서도 주목된다.
ISC는 향후 유리 기판의 대량 양산 시에는 단가 경쟁력 면에서 앱솔릭스 이외 고객사 진출이 용이할 것으로 점쳐진다.
이외에도 반도체 포토레지스트 공급업체인 와이씨켐과 디스플레이 장비사인 켐트로닉스도 주목해 볼만 하다.
와이씨켐은 반도체 노광 공정에서 사용되는 포토레지스트를 공급하는 업체로 CMP 슬러리, Wet Chemical, PR 린스 등의 소재 생산이 가능하다.
특히 와이씨켐은 지난해 개발 완료한 유리 기판 소재 3종(PR, 스트리퍼, 디벨로퍼)의 고객사 평가가 완료된 상태로 양산 인증 평가에 진입을 앞두고 있다. 와이씨켐은 빠르면 올해 하반기 관련 소재의 공급이 가능할 전망이다.
켐트로닉스는 삼성전기의 LPKF-LPKF 코리아와 함께 4자 간 기술 협약 체결하고 삼성전기 향 장비 공급 가능성이 크다.
켐트로닉스는 삼성디스플레이의 OLED 패널 제조 공급망에 속한 상태로 현재 식각 공정 장비 공급자로 알려졌다.
마지막으로 레이저 기술 기반 반도체 장비도 이오테크닉스도 유리 기판 시장에 본격화 되면 주목해 봐야 한다.
이오테크닉스는 UV 레이저 드릴링 장비를 미국 고객사와 테스트 진행 중으로 알려졌다.
특히 이오테크닉스는 일본 경쟁사 대비 정밀도가 높아 10μm 미만의 초정밀 기판에 적용 확대 예상된다.
◆SKC를 다시 확인해야 하는 이유
반도체는 기존 패키징으로 고도화가 어려워지자 글라스 기판까지 이르게 된다. 특히 데이터센터는 발열이 상당해 이를 관리하는게 중요한 요소가 되며 유리기판의 발열관리가 AI시대 기판 소재로 떠오른다.
현재까지 유리 기판은 개발단계이며 개발부문에서는 SKC가 선두로 꼽힌다.
지난해 60조 첨단 패키징 산업은 오는 2028년 100조 원 시장까지 커질 것으로 보여 향후 유리 기판의 중요도는 커질 수 밖에 없다.
특히 초기 시장에 근접한 회사가 시장 점유율을 가져갈 가능성이 크다.
SKC의 자회사인 앱솔릭스는 올해 하반기 시제품을 내놓고 잠재 고객들의 테스트를 거쳐 빠르면 올해말 이나 내년 초 양산을 목표로 하고 있다.
때문에 유리 기판 시장이 열릴 경우 가장 큰 수혜가 가능하다. 지난 4~5년간 다양한 시행착오를 거친 만큼 양산에는 문제가 없을 것으로 업계는 판단하고 있다.
국내 기업에서는 삼성전기가 오는 2026년 양산을 예고하고 있다. 삼성전기의 경우 양산이 늦어질 수 있지만 삼성디스플레이와의 공조로 예상보다 빠른 양산도 가능할 전망이다.
LG이노텍도 유리 기판 시장을 준비중이지만 삼성전기 이후가 될 것이라는 것이 업계의 중론이다.
미국의 인텔은 오는 2030년 양산을 목표로 하고 있고 일본의 DNP와 아비덴은 아직 의미있는 규모와 양산 일정이 미정인 상태다.
특히 유리 기판 역시 특허들이 많아 후발주자들의 추격은 쉽지 않을 전망이다.
SKC 관계자는 “유리기판의 경우 양산만 되면 얼마든지 가져다 쓰겠다는 고객사가 많다”며 “ 유리 기판은 양산과 동시에 매출로 이어질 수 있다”고 설명했다.
이현종 더인베스트 기자 shlee4308@theinvest.co.kr
