반도체 유리기판은 기존 플라스틱과 실리콘 소재로 만든 기판의 한계점을 극복할 수 있는 차세대 인쇄회로기판(PCB)로 주목을 받고 있습니다. 이번 글에서는 반도체 유리기판 관련주를 기판 생산 및 소재 관련주, 장비 및 가공 관련주, 검사 및 테스트 장비 관련주로 나누어서 설명해 드리겠습니다.
반도체 유리기판이란?
반도체 유리기판을 이해하려면, 기판(Substrate)이 무엇인지 먼저 알아야 합니다. 반도체 기판은 CPU, GPU 같은 고성능 칩과 메인보드를 연결해 주는 중재자 역할을 하는 부품입니다. 쉽게 말해, 반도체 칩이 제대로 작동할 수 있도록 전력을 공급하고 신호를 주고받는 길을 만들어주는 판이라고 보면 됩니다.
수십 년간 이 기판의 소재로 “플라스틱(유기 소재) 또는 “실리콘”이 사용되어 왔습니다. 그런데, AI 반도체 시대가 되면서 이 두 가지 소재 모두 한계에 봉착하게 되었습니다.
기존 기판의 한계에 대해 알아보면, 실리콘 인터포저1는 데이터 전송 속도가 빠르다는 장점이 있지만, 공정이 복잡하고 제조 비용이 많이 드는 한계가 있습니다.
플라스틱 기판은 열에 약해 고온 환경에서는 쉽게 휘고, 기판이 커질수록 휘어짐이 더 심해져서 평탄도를 유지하기 어렵다는 한계가 있습니다. 특히 AI 반도체 칩에서 나오는 열에 의해 틀어지게 되면, 미세공정이 집약된 고성능 반도체 패키징 성능이 떨어지게 됩니다. 또한, 플라스틱 표면이 거칠어 미세회로를 구현하기 어렵다는 점도 있습니다.
즉, 반도체 칩은 점점 작아지고 발열은 더 심해지는데, 기존 소재가 그 변화를 따라가지 못하고 있는 상황이 된 것입니다.
그래서 새롭게 등장한 것이 바로 “유리기판”입니다.
유리기판은 기존의 실리콘이나 유기 기판(플라스틱)이 아니라 얇고 단단한 유리 재질로 만들어진 기판입니다. 기존 기판 대비 열팽창률이 낮아 고열에서 휨 현상(Warpage2)이 거의 없고, 같은 면적에서도 최대 10배 만은 전기적 신호 전달이 가능하다는 장점을 가고 있습니다.
유리기판 핵심 장점
유리기판은 표면이 고르고 반듯해서 미세한 회로를 작업하기가 훨씬 수월하고 기판 두께 자체를 얇게 만드는 것도 가능합니다. 현재의 유기 기판(플라스틱, 수지 소재)은 표면이 거칠어서 굵은 회로부터 시작하고 층을 쌓으면서 얇은 회로를 쌓아가는 형태인데, 유리기판은 고르고 반듯한 표면에 곧바로 초미세 회로를 새김으로써 중간층을 제거할 수 있어 두께가 매우 얇아집니다.
열팽창계수가 낮아 휨 현상이 대폭 감소합니다. 유리기판은 CCL3 대비 상온에서 휨이 30% 감소하고, 고온에서는 90% 이상 감소합니다.
SKC 자회사인 앱솔릭스는 유리기판이 기존 유기재료 기판 대비 전력 효율이 50% 수준으로 개선될 것으로 보고 있습니다. 또한, 유리기판의 장점인 유리관통전극(TGV4) 간견 감소를 통해 거의 반 정도 레이어(층) 수를 절감했습니다.
유리기판의 필요성
현재 AI 반도체(CPU, NPU 등)는 엄청난 연산을 처리하기 위해 발열이 극심합니다. AI 서버용 GPU나 HBM을 포함한 고성능 칩들은 전력 소모와 발열이 크기 때문에 기판의 안정성이 매우 중요합니다. 그런데, 유리기판은 발열 분산 효과가 뛰어나고 전기적 간섭을 최소화해 AI 반도체에 최적화된 소재로 평가받고 있습니다.
또한, 여러 개의 반도체를 연결하기 위해 구멍을 뚫을 때 매끄러운 유리를 사용하면 플라스틱, 실리콘 등의 소재 대비 같은 전력을 사용하더라도 데이터 처리 속도를 획기적으로 높일 수 있습니다.
기판 크기가 가로 세로 120~140mm 이상 증가하면 기존 동박적층판(CCL)으로는 한계가 있기 때문에 유리로 전환될 것으로 예상됩니다. 기판이 커질수록 휨 현상이 더 심각해지는데, 유리는 물리적 강성이 높아 대면적화에 유리합니다.
삼성전자에서는 2028년부터 인터포저 소재를 기존 실리콘에서 유리로 전환할 예정입니다. 유리 인터포저는 실리콘보다 전송 속도가 빠를 뿐 아니라 패키지 두께가 얇고 전력 소비량과 생산기간 측면에서 우위를 지닌 것으로 평가받고 있습니다.
인텔에서는 유리기판에 10억 달러를 투자해 2030년까지 상용화할 방침이고, AMD도 반도체 기판 제조사와 함께 유리기판 성능 평가를 진행하는 등 공급사를 물색하고 있습니다.
현재 글로벌 유리기판 시장은 성장 초기 단계에 있지만, 2034년까지 약 42억 달러(한화 약 6조 원) 규모로 확대될 것으로 전망하고 있습니다.
다만, 유리기판에도 넘어야 할 산이 있습니다. 유리의 취성(잘 깨지는 특성)을 잘 해결하면서 유리기판 비아의 구리 충진 문제, 유리-구리 간 열팽창계수 불일치 문제를 해결하는 것도 중요합니다.
삼성전기, 하나마이크론 등 반도체 후공정 기업들이 반도체 패키지 유리기판의 상용화 시기를 2027년 이후로 전망하고 있습니다.
반도체 유리기판 관련주
반도체 유리기판 관련주는 기판을 생상하는 업체, 기판용 유리소재, 가공장비, 코팅소재, 패키징 기술, 검사 및 측정 장비 등을 포함한 산업 전반을 정리해서 국내 주요 관련 기업들을 역할별로 정리해 드리도록 하겠습니다.
기판 생산 및 소재 관련주
기판 생산 및 소재 관련주에는 SKC, 삼성전기, LG이노텍이 있습니다.
SKC는 2021년 세계 최대 규모 반도체 디스플레이 장비 기업인 미국 어플라이드머티리얼즈와 자회사 앱솔릭스를 설립했습니다. 앱솔릭스는 미국 조지아주에 유리기판 공장을 준공한 상태로 제품 양산 시기를 2026년으로 잡고 있습니다.
AMD와 아마존 등과 유리기판 공급을 논의 중인 것으로 알려졌으며, 기초적인 성능과 품질을 검증하는 프리퀄 단계에 임박한 것으로 예상됩니다. 국내 유리기판 분야에서 가장 앞서 있다고 평가받는 유리기판 대장주 중 하나입니다.
삼성전기는 세종사업장에 파일럿 라인을 구축하고 있으며, 올해 고객사 샘플 프로모션을 거쳐 2027년 이후 제품을 양산할 계획을 가지고 있습니다.
LG이노텍의 문혁수 대표이사는 “유리기판은 무조건 가야 하는 방향”이라며 올해 말 시제품 양신 개시 계획을 밝힌 적 있습니다.
장비 및 가공 관련주
필옵틱스는 유리기판 내 가장 많은 레퍼런스를 보유하고 있는 기업입니다. TGV(유리관통전극 제조), 싱귤레이션5, 검사 징비 등 다양한 유리기판 장비 라인업을 보유하고 있습니다. 국내외 기업에 납품한 컨퍼런스도 보유하고 있어 유리기판 최선호주로 꼽히는 종목 중 하나입니다.
켐트로닉스는 파일럿 라인을 구축하고 메탈 라이제이션 및 구리 도금 관련 자체 기술 확보를 추진하고 있으며, 2027년 말 시제품 출시와 대량 생산을 계획하고 있습니다.
주성엔지니어링은 반도체와 디스플레이에서 축적한 ADL6(원자층증착) 기술을 바탕으로 유리의 비전도성 표면에도 원자 단위의 균일한 박막을 형성하는 중착 제어 역량을 확보하고 있습니다.
검사 및 테스트 장비 관련주
기가비스는 반도체 기판 자동광학검사기(AOI), 자동광학 수리기(AOR) 제조 기업으로 차세대 유리기판 검사 솔루션까지 구축하며 기술 검증을 진행 중입니다.
HB테크놀러지는 SKC의 자회사인 앱솔릭스에 글라스 기판 검사 장비를 공급하고 있어 유리기판 관련주로 분류됩니다.
유리기판 관련주는 아직 상용화 이전 단계에 있는 상황입니다. 아직 유리기판 제조 과정에서 수율이 안정적으로 나오지 않는다는 점은 투자에 유의해야 할 요소입니다. 또한, 인텔에서 자체 유리기판 개발 사업 철수를 검토하는 등 시장 불확실성도 여전히 존재합니다.
유리기판은 AI 반도체 시대를 지탱할 수 있는 차세대 인프라 기술은 맞습니다. 삼성전자, 인텔, AID, 브로드컴 등 글로벌 반도체 기업부터 기판 제조사, 소재∙부품∙장비 업계가 반도체 유리기판이라는 새로운 패러다임 전환에 대응할 준비를 하고 있습니다.
또한, 유리기판에서 엔비디아도 가장 중요한 수요처입니다. 엔비디아가 유리기판에 주목하게 된 이유는 블랙웰 칩의 생산이 차질을 빚으면서 겪었던 경험 때문으로 볼 수 있습니다. 엔비디아는 신형 AI 칩 블랙웰을 연중에 출시하려 했지만, 제품이 구동될 때 고열이 발생하는 돌발 변수를 해결하지 못해 출시를 미룬 적 있습니다.
엔비디아에서는 최근 자사의 칩을 위탁받아 생산하는 TSMC에 ‘칩 온 웨이퍼 온 서브스트레이트(CoWoS-7L) 예약 비중을 대규모 확대하겠다는 의사를 전달했는데, 이는 인터포저로 실리콘 대신 유리기판을 사용하는 방식입니다.
여기서 SKC 앱솔릭스는 엔비디아의 잠재 공급사로 엔비디아 공급망에 가장 근접한 국내 기업입니다. 엔비디아는 최근 SKC, 앱솔릭스가 양산하는 유리기판의 샘플을 공급받아 자사 반도체에 적용할 방안을 찾기 시작한 것으로 알려져 있습니다.
CES 2025에서 최태원 SK그룹 회장은 젠슨 황 엔비디아 CEO와 회동한 뒤 SKC, 앱솔릭스 유리기판을 들고 “방금 팔고 왔다”라고 말했는데, 이는 엔비디아에 유리기판을 공급한 것으로 풀이될 수 있습니다.
전 세계 주요 빅테크 기업들이 유리기판에 대한 샘플 테스트를 진행하는 것은 익히 알려져 있으나, 평가 단계일 뿐 상용화를 확정해 발표한 기업은 아직 없는 상황입니다. 시장이 본격 개화하는 2027~2028년을 기준으로 어떤 기업이 기술력과 수율을 먼저 확보하느냐가 이 경쟁의 핵심 변수가 될 것으로 보입니다.
- 인터포저(Interposer): 칩과 기판 사이에 끼워지는 중간 연결 부품입니다. AI 반도체에서는 HBM(고대역폭 메모리)과 GPU를 연결하는 데 필수적으로 쓰입니다. ↩︎
- 워피지(Warpage): 열을 받았을 때 기판이 휘는 현상입니다. 기판이 휘면 연결된 칩과의 정렬이 틀어져 불량이 발생합니다. 고성능 반도체일수록 이 문제가 치명적입니다. ↩︎
- CCL(동박적층판): 현재 반도체 기판에 가장 많이 쓰이는 소재로, 절연재 위에 구리 포일을 여러 겹 쌓아 만든 기판입니다. ↩︎
- TGV(Through Glass Via, 유리관통전극): 유리기판에 아주 작은 구멍을 레이저로 뚫고, 그 안에 구리를 채워 전기 신호가 위아래로 통과할 수 있게 만든 구조입니다. ↩︎
- 싱귤레이션(Singulation): 대형 유리판을 반도체 패키지 크기에 맞게 정밀하게 절단하는 공정입니다. ↩︎
- 싱귤레이션(Singulation): 대형 유리판을 반도체 패키지 크기에 맞게 정밀하게 절단하는 공정입니다. ↩︎
- CoWoS(Chip on Wafer on Substrate): TSMC의 첨단 패키징 브랜드입니다. 여기서 ‘-L’은 유기(Organic) 소재 인터포저를 사용하는 방식인데, 엔비디아는 이 인터포저 소재를 유리로 교체하는 방향을 검토 중입니다. ↩︎
