AI 반도체 시장의 열기가 식지 않고 있습니다. 엔비디아의 GPU와 SK하이닉스·삼성전자의 HBM(고대역폭메모리) 연합군이 시장을 주도하는 가운데, 투자자들의 시선은 벌써 ‘그다음 병목(Bottleneck)’을 해결할 차세대 기술로 향하고 있습니다.
CoWoS(칩온웨이퍼온서브스트레이트) 등 첨단 패키징 기술이 AI 반도체의 핵심으로 떠올랐지만, 결국 이 모든 첨단 칩을 올려놓아야 하는 ‘바닥’, 즉 반도체 기판이 버텨주지 못하면 아무리 좋은 칩도 제 성능을 낼 수 없습니다.
오늘 다룰 이야기는 AI 반도체의 마지막 퍼즐이자, 판도를 바꿀 게임 체인저인 ‘유리기판(Glass Substrate)’에 대한 이야기입니다. 기술 표준을 쥐려는 글로벌 거인들과 제조 능력을 앞세운 국내 공급망 기업들의 흥미진진한 패권 경쟁을 분석해 봅니다.
왜 플라스틱 기판은 AI 시대에 버텨내지 못할까? (워피지 현상)
지금까지 우리가 사용해 온 미세 반도체 기판은 대부분 플라스틱 계열(FC-BGA 등)이었습니다. 하지만 AI 가속기와 초거대 데이터센터용 칩이 등장하면서 플라스틱 기판은 물리적 한계에 부딪혔습니다.
워피지(Warpage, 휨 현상)의 한계: AI 칩은 엄청난 열을 뿜어냅니다. 플라스틱은 열에 약하기 때문에 대면적 패키징을 할 때 기판이 휘어지거나 비틀어지는 불량이 발생합니다.
미세 배선 피치의 한계: 칩과 기판을 연결하는 선(배선)이 촘촘해야 데이터가 빠르게 오가는데, 플라스틱 표면은 거칠어서 미세한 선을 새기는 데 한계가 있습니다. 이를 해결하기 위해 중간에 ‘실리콘 인터포저’라는 비싼 부품을 억지로 끼워 넣어야만 했습니다.
유리기판 양산의 절대적 열쇠, TGV 기술이란 무엇인가
유리기판 TGV 미세 가공 공정을 생성형 AI로 재현한 모습플라스틱을 빼고 ‘유리’를 바닥에 깔면 어떻게 될까요? 유리는 열에 강해 절대 휘어지지 않고, 표면이 극도로 매끄럽습니다. 인터포저 같은 중간 부품 없이도 유리 표면에 직접 미세 배선 피치를 새겨 넣을 수 있어 인터커넥트 밀도를 극대화할 수 있습니다.
여기서 핵심이 되는 공정이 바로 TGV(Through Glass Via, 유리 관통 비아) 기술입니다.
유리에 머리카락 수십 분의 일 크기의 미세한 구멍을 수만 개 뚫고, 그 속을 구리로 채워 전기가 통하는 길을 만드는 기술입니다. 유리는 깨지기 쉬운 특성이 있어 이 TGV 공정에서 수율(양품 비율)을 잡아내는 것이 곧 기술 장벽이자 핵심 경쟁력이 됩니다.
인텔과 TSMC가 벌이는 유리기판 주도권 전쟁
이 거대한 판을 주도하는 두 거인은 각자 다른 속내를 가지고 움직이고 있습니다.
인텔 (원천 기술과 표준 장악): 인텔은 10년 전부터 10억 달러 이상을 투자해 유리기판의 개념을 정립한 ‘원조’입니다. 자체 대규모 양산 시점은 2030년 전후로 다소 여유가 있지만, 기술 표준을 쥐고 생태계를 통제하려는 목적이 강합니다.
TSMC (생태계 장악과 잠재적 위협): 파운드리 최강자 TSMC는 자사의 독점적 패키징 생태계인 CoWoS에 유리기판을 이식하겠다고 선언했습니다. 특히 일본의 소재·장비 강소기업(이비덴 등)들과 폐쇄적인 연합 전선을 구축하며 판을 흔들고 있습니다.
‘제조의 힘’을 쥔 한국 기업들, 퍼스트 무버가 될 수 있을까?
판은 글로벌 거인들이 짜고 있지만, “누가 가장 먼저 공장에서 돈이 되는 수율로 찍어낼 수 있는가?”라는 제조 경쟁력의 관점에서는 한국 기업들이 압도적인 선두 주자입니다.
SKC 앱솔릭스: 세계 최초 상용화의 가시권
SKC의 자회사 앱솔릭스는 전 세계에서 가장 발 빠르게 움직였습니다. 미국 조지아주에 세계 최초의 유리기판 양산 공장을 이미 완공했고, 현재 글로벌 빅테크 기업들과 최종 인증 테스트를 진행 중입니다.
인텔의 자체 공장 완공(2030년)을 기다리지 않고, 2026년 말~2027년 초 세계 최초 상용 양산이라는 타이틀을 선점하여 시장의 ‘사실상 표준(De facto standard)’을 강제하겠다는 무서운 속도전을 펼치고 있습니다.
삼성전기: 종합 반도체 생태계의 시너지
삼성전기는 인텔 출신의 핵심 임원을 영입하며 기술 완성도를 바짝 끌어올렸습니다. 2026년 샘플 공급, 2027년 하반기 본격 양산을 로드맵으로 달리고 있습니다.
삼성전기의 진짜 무서운 점은 그룹 내 시너지입니다. 삼성전자 파운드리, HBM 메모리 사업부와 연계하여 “칩 생산부터 유리기판 후공정까지 한 번에 해결해 주는 턴키(Turn-key) 솔루션”을 제공할 수 있다는 독보적인 구조적 강점을 가집니다.
투자자라면 ‘수율의 벽’을 넘어설 장비를 봐야 합니다
유리기판 시장을 바라보는 투자자의 시선은 명확해야 합니다. “누가 유리기판을 쓰느냐”보다 “유리기판을 만들기 위해 반드시 필요한 독점적 장비와 소재를 누가 공급하느냐”가 중요합니다.
유리를 깨뜨리지 않고 미세한 구멍을 뚫는 TGV 레이저 장비 기업, 미세 균열을 검사하는 계측·검사 장비 기업 등 공급망 내에서 대체 불가능한 기술력을 가진 기업들이 초기 유리기판 시장의 과실을 가장 크게 따먹을 것입니다.
인텔이 표준을 만들고 TSMC가 생태계로 압박해 오더라도, 결국 공장에서 수율을 맞춰 물건을 만들어낼 ‘제조의 힘’은 한국의 공급망 기업들이 선점하고 있습니다. 2026년과 2027년, 글로벌 반도체 패권 전쟁의 향방을 바꿀 유리기판의 1라운드 주도권은 한국 기업들의 손에 달려있습니다.
❓ 자주 묻는 질문(FAQ)
유리기판이 차세대 기술임에도 아직 대량 양산이 늦어지는 가장 큰 걸림돌은 무엇인가요?
A. 가장 큰 과제는 ‘유리의 취약성(깨짐)’과 ‘초기 수율 확보’입니다. 유리는 가공이나 운송 중에 미세한 충격에도 쉽게 금이 가거나 깨질 수 있습니다. 특히 구멍을 뚫는 TGV 공정에서 균열 없이 미세 회로를 안착시켜 양산 수율을 경제적인 수준까지 끌어올리는 것이 현재 전 세계 장비·소재 기업들이 넘어야 할 가장 높은 기술적 장벽입니다.
Q. 글로벌 빅테크 기업들 중에서 유리기판 도입에 가장 적극적인 곳은 어디인가요?
A. 현재 시장을 주도하고 있는 것은 인텔(Intel)입니다. 인텔은 이미 10년 전부터 유리기판 원천 기술 확보에 10억 달러 이상을 투자해 왔으며, 이 판을 처음 짠 주인공입니다. 최근에는 엔비디아, AMD, 애플 같은 글로벌 팹리스 및 빅테크 기업들도 독점적인 고성능 AI 가속기 생산을 위해 국내 공급망 기업들과 긴밀하게 도입을 논의하고 있습니다.
Q. 유리기판은 기존 플라스틱 기판을 완전히 대체하나요?
A. 당장은 단가와 수율 문제로 모든 기판이 유리로 바뀌지는 않습니다. 최고 성능을 내야 하는 초고성능 AI 가속기, 데이터센터용 칩 등 하이엔드 시장부
Q. 유리기판 도입 시 반도체 성능은 얼마나 좋아지나요?
A. 기존 유기 기판 대비 전력 소비는 30% 이상 감소하고, 데이터 전송 속도와 밀도는 8배 이상 향상될 수 있는 것으로 알려져 있습니다.터 우선 도입된 후 점진적으로 확대될 것입니다.
📚 참고자료
- 코리아헤럴드 “KH Explains Korea’s hidden AI race is made of glass
- 트렌드 뉴스 “[뉴스] 한국, 앱솔릭스와 삼성의 유리 기판 표준 관련 인텔에 이의 제기… 상용화 가속화”
- [매일경제] 유리 기판 시장에서 승리한다는 것은 경쟁 우위를 확보하는 것을 의미합니다”.
- 한국경제TV “반도체 유리기판 전쟁! 삼성전기 vs. SKC, 그 승자는?