유리기판은 반도체 기판 분야에서 중요한 혁신을 가져올 것으로 기대된다. 기존의 인터포저 기술의 한계를 극복하고, 경제성 및 성능 면에서 우수한 대안을 제공하기 때문이다. 이 글에서는 유리기판의 개념, 공정 과정, 그리고 향후 시장에서의 가능성에 대해 살펴본다.
유리기판의 정의와 특징
유리기판의 기본 개념
유리기판은 반도체 기판의 인터포저를 제거하고 패키지 기판의 핵심을 유리로 대체하는 기술입니다. 패키지 기판은 반도체 칩을 메인 기판과 연결하는 중개 역할을 수행하며, 인터포저는 그 중개자의 역할을 합니다. 현재 인터포저에는 주로 유기 인터포저와 실리콘 인터포저가 사용되고 있으며, 각각의 기술적 한계가 존재합니다.
유기 인터포저는 낮은 탄성계수와 높은 열팽창계수로 인해 대면적화에 적합하지 않으며, 이는 AI 칩에서 발열로 인한 휨 현상을 초래할 수 있습니다. 반면 실리콘 인터포저는 높은 평탄도와 낮은 열팽창계수를 가지고 있지만, 비용이 유기 인터포저에 비해 10배 이상 비쌉니다. 유리기판은 이러한 한계를 극복할 수 있는 대안으로 주목받고 있으며, 미세회로 구현이 가능하여 인터포저를 대체할 수 있는 가능성을 가지고 있습니다.
유리기판의 장점
유리기판은 기존 유기소재 패키지 기판에 비해 여러 가지 강점을 지니고 있습니다. 첫째, 비용 효율성입니다. 유리기판은 열 관리와 같은 요소에서도 유리한 특성을 가지며, 이는 반도체 소자의 성능을 극대화하는 데 기여할 수 있습니다. 둘째, 유리기판은 미세회로 구현에 유리한 특성을 지니고 있어, 새로운 기술 개발을 통한 경쟁력을 높일 수 있는 기회를 제공합니다.
유리기판의 제조 공정
유리기판 제조 과정
유리기판을 생산하기 위한 공정은 여러 단계로 구성됩니다. 먼저, TGV(Thermal Glass Via) 공정이 수행되며, 이는 레이저 및 습식 에칭, 금속화, 구리 도금 등을 포함합니다. 이후 회로 빌드업 단계에서는 ABF, DSM/ELP, 리소그래피, 도금, 에칭 등이 수행됩니다. 마지막으로 SRSF(Singulated Routing Substrate Fabrication) 및 싱귤레이션 단계가 진행됩니다.
제조 과정 중 미세한 균열이나 흠집이 발생하지 않도록 주의해야 하며, 이러한 이유로 공정 기술이 지속적으로 진화해야 합니다. 현재 표준화된 방식은 없지만, 다양한 업체들이 각자 다른 방법을 적용하고 있습니다.
TGV 공정의 중요성
TGV 공정은 유리기판 제조의 핵심 기술로, 유리 기판에 구멍을 만드는 과정입니다. 이 과정에서는 실리콘이나 FR-4 기판과의 속성 차이로 인해 가공이 어려운 점이 있습니다. TGV 공정의 성공적인 구현은 유리 인터포저와 유리 코어 기판의 생산에 필수적이며, 고난도의 기술이 요구됩니다. 특히, TGV 공정의 난이도가 높기 때문에 기판 업체는 기술 경험이 있는 외주 업체에 이를 위탁하는 경향이 있습니다.
유리기판의 시장 현황
유리기판의 상용화 및 표준화
유리기판의 상용화 및 표준화 과정은 아직 초기 단계에 있으며, 대량 생산 체제로의 전환이 필요합니다. 현재 유리기판의 제조 공정이 다양하므로, 최종적으로 어떤 방식으로 유리기판을 구현할지에 대한 명확한 합의가 필요합니다. 이러한 합의가 이루어진 후에는 Fab 건설 과정이 이어지며, 이에는 최소 2년이 소요될 것으로 예상됩니다. 따라서 고객사에 대한 대량 공급은 2028년 이후로 전망됩니다.
시장 수혜업체 분석
유리기판 시장에서 수혜를 받을 업체는 TGV 공정에 주목해야 합니다. TGV 공정은 유리 가공 기술의 최전선에 있으며, 이후 회로 빌드업 및 싱귤레이션 공정도 TGV 공정이 선행되어야 가능합니다. 현재 Absolics는 에프앤에스전자와의 독점 계약을 통해 TGV 장비 협약을 맺고 있으며, 2024년 첫 샘플을 출하할 예정입니다. 또한, 삼성은 켐트로닉스와 중우엠텍과 같은 경험이 풍부한 업체와의 협력을 통해 유리기판 시장에 진출할 가능성이 높습니다.
유리기판 투자 전략
투자 방향성 및 주가 차별화
유리기판 시장에서의 투자 전략은 차별화된 종목 선정이 중요합니다. 현재 유리기판의 가치사슬은 삼성과 Absolics를 중심으로 형성되어 있으며, 이들의 주가는 개별 이슈에 따라 움직이는 경향이 있습니다. AI 고성능 칩 수요 증가와 유리기판 상용화에 따른 기업 실적 향상이 주가에 영향을 미칠 것으로 보입니다.
유리기판의 방향성이 명확하다고 판단되며, 구체적인 준비를 하고 있는 업체에 주목해야 합니다. 특히, 앱솔릭스와 삼성전기는 유리기판 상용화를 위한 구체적인 계획을 가지고 있어 주목할 만합니다.
기술적 우위를 가진 업체 선정
유리기판에서 가장 중요한 것은 유리에 대한 가공 기술입니다. Display 산업에서의 기술적 우위는 유리기판 시장에서도 큰 장점이 될 것입니다. 켐트로닉스는 유리 가공 기술 및 가치사슬을 구축하고 있어 최선호주로 추천되며, SKC와 필옵틱스는 유리기판 시장에서 빠르게 성장할 가능성이 있는 종목입니다.
유리기판의 미래 전망
유리기판 기술은 반도체 산업의 미래를 변화시킬 잠재력을 지니고 있다. 유리기판의 상용화가 이루어질 경우, 비용 절감과 성능 향상을 통해 반도체 시장에서 새로운 혁신이 나타날 것으로 보인다. 앞으로의 기술 개발과 기업들의 전략적 투자에 따라 유리기판의 성장이 가속화될 것이다.