저자: 이형수 · 한국인
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유리기판(Glass Substrate)은 실리콘 인터포저보다 저렴하면서 플라스틱 기판보다 성능이 좋아 차세대 패키징 소재로 주목받는다. 선폭 미세화, 열 관리, 열팽창 특성에서 장점이 있으나 TGV 가공 시 크랙 등 기술 난제가 남아 있다. 상용화까지 2~3년 걸릴 것으로 보며, 관련 업체 간 수혜 격차가 크다. 시장 규모는 아직 불명확하고 관련주 주가 변동성은 클 전망이다.
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유리기판은 왜 쓰는가
또 요즘 빠지지 않는 게 유리 기판인데, 얼마 전 코닝이 유리 기판 투자를 하겠다고, 선보이겠다고 이야기를 했더라고요. 이게 당장은 아닙니다만, 일단 유리 기판을 써야 하는 이유는 뭡니까?
패키징에서 칩을 자꾸 쌓잖아요. 수직으로 쌓든지, 2.5D로 수평으로 연결하든지 하는데, 기존에 이런 걸 연결할 때 제일 많이 쓰는 게 실리콘 인터포저입니다. PCB 판 위에 올라가는 거죠. GPU와 HBM을 연결할 때 바로 밑에 붙는 게 실리콘 인터포저예요. 그런데 이게 50나노 수준의 반도체 웨이퍼 조각이라 굉장히 비쌉니다. 그 밑에는 플립칩 BGA라고 아는 플라스틱 기판이 붙고요. 그러니까 실리콘 인터포저는 좀 싸고, 플라스틱 판보다는 비싼데 플라스틱보다 좋은 성능의 기판이 필요한 거죠. 그게 유리 기판입니다.
유리 기판의 장점
컴퓨터 본체도 요즘은 통유리로 많이 만들어서 보면, PCB 녹색 기판과 위에 올라간 칩은 보이지만 실리콘 인터포저는 두께가 50마이크로미터, 머리카락 두 개 절반 정도라서 안 보입니다. 이걸 유리 기판으로 대체하는 거죠. 하이엔드 실리콘 인터포저까지는 필요 없는데 PCB로는 안 되는 업체들이 있어요. 그런 업체들은 인터포저 대신 유리 기판을 쓸 수 있고, 플립칩 BGA 대신 유리 기판을 쓰면 효율이 더 나오는 업체도 있겠죠. 그러니까 유리 기판이 PCB 전체를 통째로 대체한다기보다는, 녹색 판의 일부나 실리콘 인터포저의 일부를 대체할 수 있는 겁니다.
성능 면에서 보면, 회로 선폭을 아주 얇게 그려야 하는데 디스플레이 쪽은 한 자릿수 마이크로미터 수준까지 구현하잖아요. 플라스틱으로 선폭을 그리면 20마이크로미터 이하로 내려가기 힘듭니다. 유리는 선을 더 얇게 해서 총 저항을 줄일 수 있으니 열도 덜 나고, 유리 자체가 열을 잘 배출하며, 열팽창 계수도 실리콘과 비슷해서 열 관리에도 장점이 있고 선폭을 더 미세하게 하는 데도 유리합니다.
예를 들어 GPU와 HBM을 보면, HBM4부터는 TSV가 2,048개 가야 하는데, 그러면 실리콘 인터포저가 한 개 있을 수밖에 없습니다. 실리콘 인터포저는 일반 플라스틱 기판 대비 10배 이상 비쌉니다. 이걸 유리 기판으로 대체하면 훨씬 싸게 만들 수 있죠. 선폭을 더 미세하게 하는 건 어렵지만 어느 정도 비슷하게는 할 수 있고, 가성비가 더 나오는 개념입니다.
유리 기판의 난제
반대로 생각하면 유리는 잘 깨집니다. 그리고 유리에 레이저로 구멍을 뚫어야 하는데, TGV, 즉 스루 글라스 비아라고 해서 레이저로 구멍을 뚫고 불산으로 식각하는 방식입니다. 그런데 유리에 구멍을 뚫으면 마이크로 크랙이 많이 생기고, 구멍을 2,000개 넘게 뚫어야 하니 문제가 됩니다. 이 기술들을 풀어야 하는 게 지금 남은 과제예요.
그래서 코닝, 독일의 쇼트, 일본의 아사히 글라스, 그리고 AGC 같은 업체들이 제일 잘하는 게 강화유리를 만드는 겁니다. 유리 산업은 물리적인 것만 생각하면 안 되고 화학 공정이 엄청나게 들어가요. 기존에 디스플레이 관련 장비를 하던 회사들이 유리 기판 쪽에 굉장히 많이 관여하고 있습니다. 넓고 얇게 유리를 가공하는 회사들이죠. 자를 때 크랙이 안 생기게 하는 것도 중요하고요.
상용화 일정과 주요 업체
인텔이 유리 기판 상용화에 특히 적극적입니다. 자체 유리 기판 라인을 셋업하려고 하고 몇 년 안에 상용화하는 게 목표예요. SKC 자회사인 솔리스가 제일 빠른데, 올해부터 양산에 들어가고 AMD 쪽으로 납품될 것 같습니다. 삼성은 삼성전기에서 하고 있고요. 인텔과 AMD가 유리 기판을 적극 도입하려는 이유는 프로세서에서 열이 많이 나고, 칩렛 기술에서 인터포저를 엄청 쓰기 때문입니다. 그걸 대체하고 싶은 거죠. 나중에는 마더보드까지 유리로 하고 싶어 하고요. 가성비도 나오겠지만 이건 그때 가봐야 알 수 있습니다.
유리 기판 양산은 올해부터 일부 나올 것 같고, 내년쯤 더 나올 것 같습니다. 삼성전기도 9월에 파일럿 라인을 깔 예정이에요. 다만 유리 기판이 나오는 것과 실제로 칩을 PCB 위에 올려 패키징하는 것은 완전히 다른 얘기입니다. 그건 2, 3년 걸릴 것 같아요. 그런데 시장은 항상 기대를 앞당겨 반영하니, 이런 이슈가 나올 때마다 주가는 계속 움직일 겁니다.
관련 업체와 기술 포인트
유리 기판을 하겠다고 손든 회사는 삼성전기, SKC 솔리스, LG이노텍, 그리고 대덕전자 같은 중소기업들, 이를 가공하는 캠트로닉스 등 여럿 있습니다. 사실 제일 중요한 기술은 TGV, 즉 레이저로 구멍 뚫는 기술이고 이게 제일 어렵습니다. 이 분야에서는 필옵틱스가 굉장히 앞서 있어요. 2019년부터 이걸 해왔기 때문에 경험과 노하우가 쌓여 있고, 기술은 테스트를 많이 할수록 유리하니까요. 이오테크닉스도 TGV 쪽에서 앞서 있습니다. 구멍을 뚫은 뒤 슬리밍하는 쪽은 캠트로닉스, 표면 처리 쪽은 CNG하이테크 같은 회사가 있고, 구멍에 구리를 채우는 액체 도금은 YMT 같은 회사가 수혜를 볼 수 있습니다. 3D AOI 검사는 디스플레이 기술과 거의 비슷해서 HB테크놀로지 같은 회사들이 수혜를 볼 수 있고요.
결국 유리 기판이라는 판 자체보다 그 판을 어떻게 가공하느냐, 거기에 어떤 재료와 장비가 쓰이느냐에 더 수혜주가 있을 수도 있습니다. 기존에 디스플레이 업황 악화 때문에 고전했던 업체들한테는 유리 기판이라는 새 모멘텀이 붙으면 추가로 굉장히 좋아질 수 있고요. 후공정 업체는 전공정 대비 항상 낮은 멀티플을 받아왔는데, AI 시대에 어드밴스드 패키징이 나오면서 후공정 업체들의 멀티플이 훨씬 높아졌습니다. 한미반도체만 봐도 그렇고요. 디스플레이 업체들이 기판 쪽에서 그런 계기를 맞을 수도 있습니다.
시장 규모와 주가 전망
그런데 유리 기판의 시장 규모는 아직 나오지 않았습니다. 실리콘 인터포저를 대체하고, 나중에는 PCB까지 대체하는 것까지 넓게 보는 게 맞을까요? 재작년에 HBM 시장 규모를 파악했는데 하나도 안 맞았잖아요. 이것도 얼마나 확장성이 있을지 아직 모릅니다. 심지어 유리 기판에 맞는 소재, 즉 코닝 유리가 나은지 쇼트 유리가 나은지도 아무도 모릅니다. 수많은 테스트가 필요하고, 미지의 영역이라 버블이 잘 나죠. 그 과정에서 실제 실적을 내는 업체가 가려질 겁니다. HBM 분야에서 봐왔듯이, 유리 기판도 계속 스터디를 많이 해야 합니다. 그 사이 주가 변동성은 엄청 커질 거고요. 최근 5월 말 기준으로 유리 기판 관련주들이 많이 빠졌는데, 언젠가 다시 갈 겁니다.
시장이 움직일 때 남들을 따라가면 먹을 게 없습니다. 어떤 이슈가 나왔을 때 어떤 기업들이 관련되어 있는지 미리 알고 있으면, 이슈가 나왔을 때 어떤 종목을 컨트롤해야 할지 알 수 있죠. 그걸 위해서 공부하는 겁니다. 102개 기업만 알아도 굉장히 도움이 됩니다.
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