삼성·SK·LG 모두 뛰어든 유리기판…"투자 검증 더 해봐야" 우려도
삼성·SK·LG 등 국내 주요 기업의 전자 계열사들이 차세대 반도체 유리(글라스) 코어 기판 시장에 앞다퉈 뛰어들고 있다. 다만 실무단에서는 유리기판 상용화에 대한 반대 의견도 적지 않은 상황으로 기술적 난제와 최종 고객사, 시장성에 대한 불확실성 등이 해결 과제로 지적된다. 18일 업계에 따르면 국내외 주요 반도체 및 기판 업체들은 유리 코어 기판 상용화 전략을 두고 의견이 엇갈리고 있다. 유리기판은 기존 반도체 패키징 소재인 PCB(인쇄회로기판)을 유리로 대체해, 전력 효율성 및 내열 특성을 높이는 기술이다. 특히 기존 기판 대비 워피지(휨) 개선에 유리해 향후 AI 반도체에서 수요가 증가할 것으로 전망되고 있다. AI 반도체는 성능 극대화로 칩 사이즈가 계속 커지는 추세인데, 이 경우 워피지에 취약해지는 문제점이 발생하기 때문이다. 이러한 관점에서 국내 주요 기업들도 유리기판의 시장 확대를 염두에 두고 상용화를 적극 추진 중이다. 삼성그룹 내에서는 삼성전기, SK그룹 내에서는 앱솔릭스, LG그룹 내에서는 LG이노텍이 각각 유리기판 사업의 선봉을 맡고 있다. AI용 고성능 기판 필요…삼성·SK·LG 유리기판 상용화 경쟁 불붙어 삼성전기의 경우, 세종사업장 내 유리기판 시생산 라인을 구축하고 올해 가동을 시작했다. 이달엔 글로벌 빅테크 기업인 B사에 첫 샘플을 납품할 예정이다. 또한 지난 5일에는 일본 스미토모화학그룹과 유리기판 소재 제조와 관련한 합작법인(JV) 설립 검토를 위한 양해각서(MOU)를 체결했다. 당시 장덕현 삼성전기 사장은 “글라스 코어는 미래 기판 시장의 판도를 바꿀 핵심 소재"라며 "앞으로 기술 리더십을 강화하고, 첨단 패키지 기판 생태계 구축에 앞장설 것"이라고 밝힌 바 있다. SKC 자회사 앱솔릭스는 지난 2022년 미국 조지아주에 유리기판 공장 착공에 나서, 지난해부터 잠재 고객사를 대상으로 샘플을 공급해 왔다. 해당 공장은 총 2단계로 구성되며, 현재 연산 1만2천㎡ 규모의 1공장이 건설됐다. 7만2천㎡ 규모의 2공장은 건설을 계획 중이다. SKC는 올 3분기 실적발표 컨퍼런스콜을 통해 "해당 분기 조지아 공장에서 유리기판 첫 양산 샘플을 제작하고 고객사 인증 과정을 시작했다“며 "매우 긍정적인 피드백이 오고 있고, 내년도 상업화를 위한 퀄(품질) 테스트를 목표로 노력하고 있다"고 밝혔다. LG이노텍 역시 구미 공장에서 유리기판 시생산 라인을 구축하고 있다. 올 연말 시제품을 제조하고, 2027년~2028년 양산에 나서는 것이 목표다. 반도체 업계 "검증 더 필요해야…과잉 투자 우려" 이들 각 기업은 경영진을 필두로 유리기판을 회사의 신성장동력으로 적극 홍보하고 있다. 다만 실무단에서는 여전히 유리기판 상용화에 대한 고민이 깊은 상황이다. 기술적 난제와 시장의 불확실성이 가장 큰 원인으로 지목된다. 유리는 기존 기판 소재 대비 가공 난이도가 매우 어렵다는 평가를 받는다. 유리 원장을 절단(싱귤레이션)하거나, TGV(유리관통전극) 구멍을 뚫고 도금하는 과정에서 미세 균열이 발생하는 경우 기판 전체에 크랙(깨짐) 현상이 발생하기 쉽다. 때문에 유리기판용 장비를 제조하는 기업들은 고종횡비의 TGV 형성을 위한 기술 개발에 주력하고 있다. 또한 유리기판이 매우 평평하고 매끄러운 성질을 지녀, 기판 위 구리 소재와 쉽게 접착되지 않는다는 문제점이 있다. 두 소재 간 열팽창계수가 달라 고온 환경에서 칩의 불량을 야기하는 경우도 발생할 수 있다. 반도체 업계 한 패키징 사업부문 임원은 "유리기판의 신뢰성 및 호환성 문제가 여전히 해결되지 않았고, 패키징 업계에서 반드시 유리기판을 유일한 해결책으로 정해놓고 기술 개발을 하고 있지도 않은 상황"이라며 "실무단에서 평가하는 수준에 비해 너무나 많은 투자가 검증 없이 진행되고 있는 것 같아 걱정된다"고 말했다. 엔비디아·이비덴 등 주요 기업은 '미온적' 유리기판에 대한 확실한 수요처가 없다는 지적도 제기된다. 전 세계 주요 빅테크 기업들이 유리기판에 대한 샘플 테스트를 진행하는 것은 익히 알려져 있으나, 평가 단계일 뿐 상용화를 확정해 발표한 기업은 아직 없는 상황이다. 또 다른 반도체 패키징 업계 고위 관계자는 "최근 논의해 본 빅테크 기업들은 유리기판을 양산이 아닌 기술 탐색적인 의미에서 접근하는 경향이 강하다"며 "브로드컴·마벨 등이 유리기판 샘플을 요청하기도 하나, 이들 역시 최종 고객사가 아니라 디자인하우스(칩을 대신 설계 및 제작해주는 기업)로서 기술 영역을 넓히려는 의도"라고 설명했다. 실제로 AI 반도체 시장의 핵심 기업들은 유리기판에 미온적인 태도를 취하고 있다. 대표적인 사례가 일본 이비덴이다. 현재 이비덴은 엔비디아의 고성능 AI 가속기에 사용되는 반도체 기판의 90% 가량을 공급 중인 회사다. 그만큼 엔비디아의 기술적 변화에 민감할 수 밖에 없다. 그럼에도 이비덴은 유리기판에 대한 구체적인 상용화 로드맵을 제시하지 않고 있다. 현재 초기 샘플 단계에서 연구개발만을 진행 중인 것으로 알려졌다. 앞선 관계자는 "AI 시장을 주도하는 엔비디아가 유리기판을 크게 고려하지 않고 있다. 만약 상용화에 적극적으로 나섰다면 이비덴에도 개발 압력을 넣었을 것"이라고 말했다. 대신 엔비디아는 기존 2.5D 패키징에 유리 인터포저를 채용하는 'CoPoS(칩-온-패널-온-서브스트레이트)' 기술을 준비 중이다. 2.5D 패키징은 반도체와 기판 사이에 얇은 막 형태인 인터포저를 삽입해 칩 성능을 높이는 기술이다. 기존에는 유기재료가 쓰였으나, TSMC는 이를 유리 패널로 대체해 대형 패키징을 구현할 계획이다. 양산 목표 시점은 이르면 오는 2028년이다. 성장 잠재력 높다지만…"실제 시장성 따져봐야" 유리기판이 지닌 시장성에 대해서도 의견이 엇갈린다. 유리기판이 AI 반도체 업황과 맞물려 폭발적인 성장세를 기록할 것이라는 전망과 실제 수요는 초고성능 분야에 국한되기 때문에 시장 규모 자체가 크지 않을 것이라는 비판이 동시에 나온다. 기판업계 한 관계자는 "반도체 패키지 시장 규모 자체를 10조~20조원 수준으로 추산하는데, 유리기판이 이 중 10%의 비중을 차지한다면 1조원대 시장을 두고 국내 주요 기업들이 경쟁하게 되는 상황"이라며 "국내 업계에서 유독 과열 양상을 보이고 있다"고 말했다. 반도체 전문 시장조사업체 욜(Yole) 그룹도 유리기판이 기판 시장 전체를 대체하는 것이 아닌, 고성능 제품에만 우선 적용될 것으로 보고 있다. 욜 그룹은 오는 2028년 고성능 IC(집적회로) 기판 시장 규모가 약 40조원에 달할 것으로 전망하면서, 유리기판은 580억원으로 0.14%의 비중을 차지할 것으로 분석했다. 유리기판 시장이 성장 잠재력을 지니고는 있으나, 단기간 내 급격한 성장세를 이뤄내기에는 무리가 있다는 의견으로 풀이된다. 유리기판 관련 장비업체 대표는 "유리기판에 대한 의구심이 당연히 있을 수 있으나, 기술 개발 및 시장 상황에 따라 급격히 대중화될 가능성도 배제할 수는 없다"며 "새로운 기술에 대한 검증은 반드시 필요하며, 현재로선 유리기판의 성공 가능성을 5대5 정도로 보고 있다"고 말했다.
