유리기판이 유기기판을 밀어내는 이유 — AI 칩 배선 10배 가이드

유리가 반도체를 바꾼다.

정확히는 칩을 받치는 ‘바닥판’을 유리로 바꾼다. 그 바닥판이 유리기판이다. 지금 AI 칩은 점점 커지고, 점점 뜨거워진다. 문제는 그 밑을 받치는 판이다. 수십 년간 플라스틱 계열 소재, 즉 유기기판이 그 자리를 지켜왔다. 그런데 한계가 왔다. 칩이 뜨거워지면 판이 휘어버린다.

왜 그럴까? 열을 먹으면 소재가 늘어나기 때문이다. 판이 휘면 미세한 배선이 어긋나고, 결국 불량이 난다. 그래서 인텔도, 삼성전기도, SKC도 유리로 눈을 돌렸다. 유리기판은 이 ‘휨의 벽’을 정면으로 겨냥한 기술이다. 솔직히 말해서, 소재 하나 바꾸는 얘기치고는 판이 너무 크다. 이게 무슨 의미일까? 이 글에서 천천히 풀어본다.

유리 한 장이 왜 ‘AI 칩의 바닥’이 됐나

AI 칩은 혼자 일하지 않는다. GPU 옆에 HBM이 붙고, 그 밑을 커다란 기판이 받친다. 이 판이 전기와 신호를 칩 사이로 실어 나른다. 문제는 여기서 시작된다. 칩이 커질수록 판도 커져야 하는데, 유기기판은 커지면 휜다. 왜 휠까? 유리와 달리 플라스틱 계열 소재는 열에 약하기 때문이다. 칩이 수백 와트를 쏟아내면 판이 데워지고, 데워진 판은 미세하게 부풀거나 뒤틀린다. 이걸 업계는 ‘휨(warpage)’이라 부른다.

휨은 사소해 보인다. 하지만 결과는 치명적이다. 요즘 배선 간격은 머리카락의 수십 분의 일이다. 판이 조금만 뒤틀려도 그 미세한 배선이 어긋난다. 어긋나면? 곧장 불량이다. 한 장에 수백만 개의 연결점이 있는데, 그중 하나만 틀어져도 칩 전체가 못 쓰게 된다. 게다가 AI 칩은 해마다 더 뜨거워진다. 유기기판으로는 감당이 안 되는 지점이 온 것이다.

왜 이게 중요할까? 반도체 성능이 이제 ‘칩 하나’가 아니라 ‘여러 칩을 얼마나 촘촘히 붙이느냐’로 갈리기 때문이다. 인텔은 아예 2030년까지 한 패키지에 트랜지스터 1조 개를 담겠다고 공언했다. 그 촘촘함을 견디는 판이 필요하다. 그래서 유리다. 유리는 단단하고 평평하다. 열을 먹어도 잘 안 변한다. 유리기판이 ‘AI 칩의 새 바닥’으로 불리는 이유가 바로 여기 있다.

데이터 비교

그렇다면, 누가 먼저 만드나

기술의 방향은 정해졌다. 그런데 만들기가 어렵다. 왜냐하면 유리는 잘 깨지기 때문이다. 그럼에도 경쟁은 이미 시작됐다. 선두는 셋이다. 인텔은 10년 넘게 유리기판을 연구했고, 애리조나에 10억 달러 넘게 부었다. 목표는 이번 10년의 후반, 즉 2028~2030년쯤의 완성형 제품이다. 그런데 한국 기업의 속도가 더 눈에 띈다. SKC의 자회사 앱솔릭스는 미국 조지아에 공장을 세우며 5,900억 원을 투자했다. 인프라 구축만 보면 가장 공격적이다. 삼성전기는 세종에 파일럿 라인을 돌리며 애플·브로드컴 같은 큰손에 샘플을 넣고 있다. 양산 목표는 2027년 이후다. LG이노텍도 조용히 개발 중이다.

그렇다면 어떻게 될까? 관건은 ‘수율’이다. 유리는 툭하면 깨진다. 유리에 아주 작은 구멍을 뚫어 위아래 전기를 잇는데, 이걸 유리관통전극(TGV)이라 부른다. 이 구멍을 수백만 개 뚫으면서 한 장도 안 깨뜨리는 것. 말은 쉽다. 실제론 극악의 난도다. 그래서 아직 ‘완전 양산’이 아니라 ‘초기 양산·샘플’ 단계에 머문다.

하지만 방향은 분명하다. AI 칩이 더 커지고 더 뜨거워지는 흐름은 안 꺾인다. 판을 바꾸지 않으면 그 위의 칩도 못 키운다. 결국 유리기판은 ‘할 거냐 말 거냐’가 아니라 ‘언제 되느냐’의 문제로 좁혀지고 있다. 누가 먼저, 얼마나 싸게 만드느냐. 경쟁의 축은 이미 거기로 옮겨갔다.

투자 인사이트

시장은 유리기판을 ‘AI 패키징의 다음 판’으로 보고 주목하고 있다. 한 조사는 유리기판 시장이 2028년 약 84억 달러, 우리 돈으로 11조 원 규모까지 커질 것으로 전망한다. 지금은 거의 없다시피 한 시장이 몇 년 안에 통째로 열린다는 뜻이다. 그래서 소재부터 장비, 패키징으로 이어지는 공급망 전반에 투자자들의 관심이 이동하고 있다.

다만 짚을 게 있다. 지금은 ‘실적’이 아니라 ‘기대’가 주가를 움직이는 국면이다. 양산 뉴스 하나, 샘플 공급 소식 하나에 밸류에이션이 크게 출렁인다. 자금은 유리기판 테마로 유입되고 있지만, 그 유입의 근거가 대부분 미래 전망이라는 점은 분명히 알아둘 필요가 있다. 시장은 상용화 시점을 2027년 전후로 잡고 있고, 그 일정이 밀리면 기대도 함께 조정된다. 그래서 최근 투자자들의 관심이 ‘누가 먼저 수율을 잡느냐’로 이동하는 중이다. 기술 뉴스보다 수율 뉴스가 더 중요해진 셈이다.

흥미로운 건 여기서 소재, 장비, 검사 업체가 서로 다른 속도로 재평가된다는 점이다. 판을 직접 만드는 회사만 주목받는 게 아니다. 유리에 구멍을 뚫는 장비, 깨짐을 잡아내는 검사, 그 뒤를 받치는 소재까지 함께 엮인다. 결국 이 국면에서 시장이 재평가하는 건 ‘유리라는 아이디어’가 아니라 ‘양산이라는 실행력’이다.

리스크 팩터

1. 수율의 벽 (가장 큼)
   유리는 깨진다. TGV 가공에서 미세 균열 하나만 생겨도 판 전체가 폐기된다. 수율이 안 나오면 성능이 아무리 좋아도 비싸서 못 쓴다. 지금으로선 가장 큰 불확실성이다.
2. 상용화 지연 가능성
   목표는 2027년 이후지만, 이런 신소재는 일정이 밀리기 일쑤다. 인텔조차 완성형 시점을 2030년 근처로 본다. ‘내년’이 아니라 ‘몇 년 뒤’의 이야기다.
3. 유기기판 진영의 반격
   기존 진영도 가만있지 않는다. 유기기판 역시 개선을 거듭하고 있어, 유리로의 전환이 예상보다 늦어질 수 있다.
4. 전방 수요 변동
   결국 AI 칩 투자가 계속돼야 판도 팔린다. AI 데이터센터 투자가 식으면 유리기판 수요도 함께 흔들린다.

Editor’s Note

자주 묻는 질문 (FAQ)