반도체 기판 소재는 기술 발전과 함께 지속적으로 변화해왔으며, 현재 유리 기판이 주목받고 있다. 15~20년 주기로 변화한 소재들은 주로 트랜지스터 집적도와 신호 처리의 필요성을 충족하기 위한 과정에서 발전해왔으며, 이러한 변화는 반도체 산업의 성장을 이끌고 있다. 현재의 유기 기판은 미세회로에서의 한계에 직면해 있으며, 유리 기판의 도입은 새로운 전환점을 제공할 것으로 기대된다.
유리 기판의 장점과 현재의 상황
유리 기판의 혁신적 특성
유리 기판, 즉 Glass Core Substrate(GCS)는 기존의 유기 기판을 대체할 수 있는 혁신적인 소재로 부각되고 있다. 유리 기판은 높은 투명도와 내구성, 내열성을 갖추고 있으며, 금속 기판보다 가벼운 장점이 있다. 이러한 특성 덕분에 OLED와 LCD 제조에 필수적인 부품으로 자리잡고 있다. 특히, 최근 데이터 처리량이 증가하는 AI 가속기와 서버 어플리케이션에서 유기 기판의 열에 대한 취약성 문제가 대두되고 있어, 유리 기판의 필요성이 더욱 강조되고 있다. 유리 기판은 휘어짐이 거의 없고, 회로 패턴 왜곡을 줄이며, 높은 평탄도를 제공해 미세화 회로 구현에 유리하다.
유리 기판의 도전 과제
유리 기판의 도입에도 불구하고 해결해야 할 도전 과제가 존재한다. 유리의 특성상 외부 충격에 취약하고, 제조 과정에서 수율을 높이기 어려운 문제가 있다. 특히, 유리 기판의 생산 과정에서 발생하는 압력은 수율을 크게 저하시키는 원인으로 작용하고 있다. 이러한 문제에도 불구하고, 유리 기판은 높은 영률과 평탄도 덕분에 미세화 회로 구현이 가능하다는 점에서 큰 잠재력을 가지고 있다.
유리 기판 제조 공정의 현황
TGV 공정의 발전
유리 기판의 제조 공정 중 가장 주목받고 있는 방법은 TGV(Through Glass Via) 공정이다. 이 공정은 레이저를 이용해 유리 기판을 뚫는 방식으로, 기존 기판과 유사한 공정을 따르지만 유리의 특성을 감안해야 한다. TGV 형성을 위해 필요한 기술적 방식으로는 레이저, 화학적 에칭, 그리고 미세한 연마제를 사용하는 물리적 가공 방식이 있다. 이러한 기술들은 각각의 장단점이 있으며, 유리 기판의 특수성을 고려하여 적절히 선택해야 한다.
공정의 난이도와 대안
유리 기판의 생산 과정에서 발생하는 난이도는 여러 가지 요소로 인해 복잡하다. 특히, TGV에 전도성 소재를 충진하는 과정에서 동도금 공정의 난이도가 높아지는 문제를 해결해야 한다. 또한, 기존 광학 계측 시스템의 한계로 인해 유리 기판의 검사 과정에서도 어려움이 따를 수 있다. 따라서, 제조 공정의 향상을 위한 지속적인 연구와 기술 개발이 필요하다.
주요 기업들의 유리 기판 개발 현황
인텔의 선도적 접근
인텔은 유리 기판을 반도체 후공정에 적극적으로 도입하고 있으며, 이미 10년 전부터 상용화를 위한 준비를 해왔다. 애리조나에 투자한 10억 달러는 유리 기판 제조설비 구축에 집중되었으며, 2023년에는 유리 기판을 적용한 반도체 시제품을 공개했다. 인텔은 2030년 이전에 양산을 목표로 하고 있어 주목받고 있다.
삼성전자의 협력과 도전
삼성그룹은 유리 기판 상용화를 위해 여러 전자 계열사 간의 공동 연구를 진행 중이다. CES 202에서 미래 신사업으로 유리 기판 사업을 발표하며, 세종 파일럿 라인 가동을 시작으로 2026년부터 본격 양산에 착수할 계획이다. SK하이닉스와의 경쟁에서 뒤처진 삼성전자가 혁신적인 기술을 도입함으로써 유리 기판 수요 확보에 나설 것으로 보인다.
기타 기업들의 시장 진입
Apple과 AMD는 유리 기판을 차세대 반도체 기판으로 고려하고 있으며, 다양한 업체들이 유리 기판에 대한 샘플 테스트를 진행하고 있다. 또한, 앱솔릭스는 UV 드릴러 기술을 통해 유리 기판 양산에 나설 계획이며, SKC의 자회사로서 반도체 기판 시장에서의 경쟁력을 높이고 있다.
유리 기판 수혜 기업과 시장 전망
주요 수혜 기업 분류
유리 기판의 상용화로 인해 수혜를 받을 기업들이 증가하고 있다. 기가비스는 유리 기판 검사장비의 테스트를 완료하여 양산 준비를 하고 있으며, 주성엔지니어링은 TGV 장비 개발에 박차를 가하고 있다. 이외에도 여러 기업들이 유리 기판과 관련된 기술 개발에 힘쓰고 있으며, 지속적인 시장 성장이 기대된다.
투자 및 미래 전망
유리 기판의 장점이 부각되는 상황에서, 많은 기업들이 시장 진입을 위한 준비를 하고 있다. 유리 기판의 특성을 극복하기 위한 기술들이 발전하고 있으며, 이에 따른 수익 증대가 예상된다. 유리 기판의 도입은 반도체 산업의 미래를 변화시킬 중요한 요소로 작용할 것이다.
결론
유리 기판은 반도체 산업의 혁신을 위한 중요한 전환점으로 자리 잡고 있다. 유리 기판의 특성과 제조 공정의 발전은 반도체 기술의 한계를 극복하는데 기여할 것으로 예상된다. 향후 유리 기판의 수요는 증가할 것이며, 이와 함께 관련 기업들의 성장이 기대된다. 지금 유리 기판에 대한 조사를 통해 기회를 잡는 것이 중요하다.