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유리 기판: 차세대 반도체 혁명

일일 보고서 2024년 10월 02일
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목차

  1. 요약
  2. 유리 기판의 개념과 중요성
  3. 유리 기판 기술의 발전 현황
  4. 유리 기판 시장의 성장 전망
  5. 유리 기판의 적용 사례
  6. 유리 기판 기술의 도전과 한계
  7. 유리 기판 개발을 위한 협력과 투자
  8. 결론

1. 요약

  • 본 리포트는 차세대 반도체 기판 기술의 핵심인 유리 기판 기술의 동향과 발전 현황을 분석합니다. 유리 기판의 장점과 단점, 그리고 다양한 적용 사례를 통해 이 기술이 반도체 산업에 어떻게 기여하고 있는지를 살펴봅니다. 주요 기업인 삼성전기, LG이노텍, SKC 등은 유리 기판의 높은 온도 안정성과 변형 저항성을 바탕으로 반도체 성능을 향상시키는 데 집중하고 있습니다. 또한, 유리 기판의 사용 확대로 인해 시장 규모가 더욱 커질 전망이며, 반도체 제조사들은 이를 통해 고성능, 고효율 반도체를 개발하는데 주력하고 있습니다.

2. 유리 기판의 개념과 중요성

  • 2-1. 유리 기판의 정의

  • 유리 기판은 반도체 소자의 기초가 되는 기판으로, 기존의 플라스틱 기판에 비해 높은 온도 안정성과 변형 저항성을 제공합니다. 이는 반도체 제조 공정에서 요구되는 높은 정밀도 및 안정성을 보장하는 데 기여합니다. 이는 삼성전기가 발표한 내용에 따르면 AI 서버용 고사양 반도체에서의 활용도가 높을 것으로 예상됩니다. 유리 기판은 특히 고해상도 및 고도화된 반도체 기술이 반드시 요구되는 분야에서 주목받고 있습니다.

  • 2-2. 유리 기판의 주요 특성

  • 유리 기판의 주요 특성은 다음과 같습니다. 첫째, 유리 기판은 미세화와 대면적화에 유리한 특성을 보입니다. 둘째, 온도 변화에 따른 변형이 적어 높은 기계적 강도를 유지할 수 있습니다. 셋째, 신호 특성이 우수하여 전력 소모를 줄이는 데 기여할 수 있습니다. 삼성전기와 LG 이노텍은 이러한 유리 기판의 특성을 활용하여 반도체 시장의 새로운 기회를 창출하고 있습니다. 삼성전기는 “기존 기판 대비 회로 미세화, 기판 대형화에 유리하다”고 언급했으며, LG 이노텍은 북미 반도체 고객사들의 유리 기판에 대한 높은 관심을 반영하여 기술 개발을 적극 추진 중입니다.

3. 유리 기판 기술의 발전 현황

  • 3-1. 주요 기업들의 기술 개발 현황

  • 신재호 S.E.A 대표는 반도체 유리 기판 패키징 장비 사업이 본격적인 성장세를 보이고 있으며, 이에 따라 올해 처음으로 매출이 1000억원을 넘어설 것으로 기대된다고 밝혔습니다. 그는 이 사업이 중심이 되는 올해가 회사 성장의 변곡점이 될 것이라고 언급하였습니다. S.E.A는 2019년부터 국내 유력 기업과 협력하여 유리 기판 패키징 장비 개발을 시작하였으며, 유리 기판이 기존 플라스틱 기판에 비해 강력한 신호 속도와 전력 효율성을 제공할 수 있다는 점에서 AI 반도체와 같은 첨단 반도체용으로 주목받고 있다고 설명했습니다. 또한, 최태원 SK그룹 회장과 이재용 삼성전자 회장이 유리 기판의 기술 경쟁력을 강조하며 사업 개발 현황을 점검하고 있다는 보도도 있었습니다. 앱솔릭스와 같은 기업이 글라스 기판 양산 공장을 운영하고 있으며, 인텔도 글라스 기판 솔루션을 2030년까지 적용할 계획이라고 합니다.

  • 3-2. 유리 기판 전시 및 발표

  • LG이노텍은 주요 고객이 북미 반도체 회사이며, 이 회사가 유리 기판에 관심을 갖고 있다고 전했습니다. 과학 기업 코닝도 한국에서 관련 사업을 확장할 계획임을 밝혔습니다. 반도체업체 중에서는 인텔과 AMD가 유리 기판 도입에 적극적이며, 특히 인텔은 자사 제품뿐 아니라 파운드리 고객에게도 글라스 기판을 제공할 계획입니다. 일본의 이비덴 또한 글라스 기판 시장 진출을 고려 중입니다. 시장조사업체 마켓앤마켓에 따르면, 세계 글라스 기판 시장 규모는 2028년까지 11조원 이상으로 성장할 것으로 예상되고 있습니다. 이러한 현상은 인공지능(AI) 반도체 산업의 급성장에 힘입은 바가 큽니다.

4. 유리 기판 시장의 성장 전망

  • 4-1. 시장 규모 및 성장률 예측

  • 유리 기판 시장은 현재 약 2300만 달러(한화 약 311억원)로 평가되며, 오는 2034년까지 연 평균 약 5.9%의 성장을 거듭해 42억 달러(약 5조6826억원)까지 확대될 전망입니다. 또한, 유리기판 시장은 연평균 20% 이상의 고성장이 예상되며, 2030년에는 시장 규모가 수십억 달러에 이를 것으로 보입니다. 이는 전자, 자동차, 의료, 항공우주 및 방위, 태양광 등 최종 용도 산업에서의 수요 증가에 기인한 것으로 분석됩니다.

  • 4-2. 주요 시장 참여자 및 경쟁 동향

  • 현재 반도체 유리기판 시장은 초기 단계에 있으며, 주요 글로벌 기업들이 유리기판의 도입을 적극적으로 추진하고 있습니다. AMD, 애플, 인텔 등의 기업이 유리기판의 성능 평가를 진행하고 있으며, 이들은 다양한 제조사와 협력하여 공급망을 다변화하고 있습니다. 앱솔릭스는 SKC의 자회사로, 유리기판 양산을 위한 생산시설을 조지아에 건설 중이며, 삼성전기는 세종 사업장에 유리기판 파일럿 라인을 구축할 계획입니다. 일본의 다이니폰프린팅과 기판 업계 1위인 이비덴도 각각의 전략을 통해 유리기판 시장에서 경쟁에 나서고 있습니다.

5. 유리 기판의 적용 사례

  • 5-1. AI 반도체에서의 유리 기판 사용

  • AI 반도체 시장은 유리 기판의 중요한 적용 분야로 부상하고 있습니다. 특히 SK의 자회사인 SKC는 2022년 미국 조지아주 커빙턴에 약 3,000억 원을 투자하여 앱솔릭스를 통해 유리 기판의 시제품 양산을 시작했으며, 하반기 고객사 테스트를 통과할 경우 유리 기판의 상용화가 이루어질 전망입니다. 인텔은 2030년까지 자사 제품에 유리 기판 설루션을 적용할 계획을 세우고 있으며, 이러한 움직임은 반도체 산업 전반에 걸쳐 유리 기판의 수요를 증가시키고 있습니다.

  • 5-2. 자율주행 및 웨어러블 기기에서의 활용

  • LG이노텍은 북미 반도체 고객을 겨냥하여 유리 기판 사업 진출을 공식화하였습니다. 전반적으로 자율주행 및 웨어러블 기기에서 유리 기판의 중요성은 커지고 있으며, 이를 위해 미국 소재 과학 기업 코닝도 한국에서 관련 사업을 확대할 계획입니다. 이외에도 AMD와 인텔과 같은 글로벌 반도체 기업들이 유리 기판 도입을 적극적으로 추진 중이며, 이는 향후 반도체 기기의 성능 개선에 큰 역할을 할 것으로 기대됩니다.

6. 유리 기판 기술의 도전과 한계

  • 6-1. 기술적 난이도와 안정성 문제

  • 유리 기판 기술은 고성능 반도체를 위한 핵심 소재로 주목받고 있으나, 그 기술적 난이도와 안정성 문제는 여전히 해결해야 할 과제입니다. 필옵틱스는 유리관통전극(TGV) 기술을 개발하였으며, 기존 실리콘 기판의 한계를 극복할 수 있는 가능성을 보여주고 있습니다. TGV는 글래스 기판에 아주 작은 전극 통로를 만들어 전류의 고속도로를 뚫는 방식으로 구현되며, 물성 자체가 실리콘 대비 안정되어 전력 효율이 우수하다고 밝혔습니다. 하지만, 미세 공정 경쟁이 심화되는 현재, 반도체 제조사들은 부서지기 쉬운 실리콘 기판의 한계를 직면하고 있기에 고민이 지속되고 있습니다.

  • 6-2. 가격 및 생산 비용 이슈

  • 유리 기판의 도입이 활성화되기 위해서는 가격 및 생산 비용 문제 또한 중요한 요소입니다. 삼성전기는 유리 기판의 회로 미세화 및 기판 대형화가 고사양 반도체에서 활용 가능성을 높이고 있다고 설명하였으며, 2026년 이후 양산을 준비하고 있다고 밝혔습니다. 그러나 유리 기판 생산을 위하여 요구되는 기술적 인프라 투자와 생산 비용은 기존 실리콘 기판 대비 높은 것으로 나타나, 기업들은 가격을 경쟁력 있게 조정하는 방안을 모색해야 할 것으로 보입니다. LG이노텍 또한 유리 기판 사업 진출을 위해 관련 인력을 충원하는 등 준비를 하고 있으며, 이는 가격 및 생산 비용 문제 개선에 대한 의지를 나타내는 것입니다.

7. 유리 기판 개발을 위한 협력과 투자

  • 7-1. 기업 간 협력 사례

  • 삼성전기와 LG이노텍은 2024년 인천 송도에서 열린 ‘KPCA 쇼 2024’에 참석하여 차세대 반도체 기판을 선보였습니다. 이번 전시회는 한국PCB 및 반도체패키징산업협회(KPCA)가 주최하며, 국내외 240여개 업체가 참가하여 최신 기술 동향을 공유하는 국내 최대 규모의 기판 전시회입니다. 삼성전기는 양산 중인 하이엔드급 ‘AI·서버용 플립칩볼그리드어레이(FCBGA)’의 핵심 기술을 선보였으며, 20층 이상의 고다층 기판을 구현하여 신호를 고속으로 처리할 수 있는 제품을 전시하였습니다. LG이노텍 또한 FCBGA와 함께 패키지 서브스트레이트 및 테이프 서브스트레이트 분야의 혁신 제품과 기술을 함께 소개하였습니다. 이와 같이 두 기업 간의 협력은 유리기판 기술의 고급화를 촉진할 것으로 기대됩니다.

  • 7-2. 정부 및 기관의 투자와 지원

  • 업계 관계자에 따르면, 유리기판의 시장 전망은 양산 비용과 수요에 따라 달라질 것으로 보입니다. 고객사가 유리기판의 극복해야 할 문제인 높은 생산 비용과 기술적 난이도를 고려하는 가운데, 정부와 기관의 투자와 지원이 필수적입니다. 예를 들어, 인공지능(AI)과 서버 수요가 증가함에 따라 유리기판에 대한 수요는 앞으로도 지속적으로 증가할 것으로 예상됩니다. 업계 관계자는 양산이 본격화하는 내년 이후에 유리기판 대중화와 관련된 시장 전망치를 보다 명확히 파악할 수 있을 것이라고 언급하였습니다.

8. 결론

  • 유리 기판 기술은 반도체 산업의 미래를 밝히는 핵심 기술로 자리 잡고 있습니다. 삼성전기와 LG이노텍, 그리고 SKC와 같은 주요 기업들의 적극적인 기술 개발과 양산 노력은 유리 기판의 다양한 적용 가능성을 확인시켜 주었습니다. 특히, AI 반도체 및 고사양 컴퓨팅 분야에서 유리 기판의 역할이 점차 확대되고 있습니다. 그러나 높은 생산 비용과 기술적 난이도는 여전히 해결해야 할 과제로 남아 있습니다. 향후 연구와 협력을 통해 이러한 문제들을 극복하고, 유리 기판이 반도체 시장에서 중요한 위치를 차지할 것으로 기대됩니다. 정부 및 기관의 투자와 지원 또한 이 분야의 지속적인 성장을 도울 것입니다.

9. 용어집

  • 9-1. 유리 기판 [기술]

  • 유리 기판은 반도체 기판의 코어 소재로 사용되는 유리 재질을 의미하며, 전기 손실이 적고 신호 전달 속도를 개선하는 특성이 있습니다. AI 반도체 및 고성능 컴퓨팅에서 중요한 역할을 수행할 것으로 예상되며, 반도체 기술 고도화에 기여하고 있습니다.

  • 9-2. SKC [회사]

  • SKC는 미국 자회사 앱솔릭스를 통해 유리 기판 양산을 추진하고 있으며, 세계 최초로 유리 기판 상용화를 목표로 하고 있습니다. 반도체 기판 시장에서 중요한 플레이어로 부상하고 있습니다.

  • 9-3. 삼성전기 [회사]

  • 삼성전기는 차세대 반도체 기판 기술 개발에 주력하고 있으며, 특히 유리 기판 기술을 통해 AI 및 서버용 고성능 반도체 기판 시장을 선도하고 있습니다.

  • 9-4. 애플 [회사]

  • 애플은 AI 반도체 시장에서 유리 기판 도입을 검토하고 있는 주요 기업 중 하나로, 반도체 성능 개선에 유리 기판을 활용할 계획입니다.

  • 9-5. LG이노텍 [회사]

  • LG이노텍은 유리 기판 기술을 바탕으로 반도체 기판 사업을 확장하고 있으며, 다양한 혁신 기술을 통해 시장에서의 경쟁력을 강화하고 있습니다.

10. 출처 문서