AI 반도체의 다음 전쟁터, 유리 기판

반도체 패키징 심층 분석

AI 시대의 숨겨진 핵심 기술
유리 기판 (Glass Substrate)

GPU보다 먼저 한계에 부딪힌 것은 '계산'이 아니라 '연결'이었다.
차세대 반도체 패키징 기술의 핵심, 유리 기판을 심층 해부합니다.

📅 2025년 5월 기준 · 🔬 산업 분석 / 기술 리서치 · ⏱ 약 12분 읽기

⚠ 투자 면책 조항 본 글은 개인적인 학습 및 산업 분석 목적으로 작성된 내용이며, 특정 종목에 대한 매수·매도 추천이 아닙니다. 모든 투자 판단과 그에 따른 책임은 투자자 본인에게 있습니다. 반도체·AI·패키징 산업은 기술 변화와 시장 변동성이 매우 큰 분야이므로 충분한 조사와 분산 투자 원칙이 필요합니다.

📋 목차

1. 왜 지금 '유리 기판'인가 — 문제의 출발점
2. 유리 기판이란 무엇인가 — 개념부터 이해하기
3. 기존 패키징 기술의 한계
4. 유리 기판의 기술적 장점 — 검증된 수치로
5. 풀어야 할 과제 — 장점만 있는 기술은 없다
6. 글로벌 기업들의 2025년 현황
7. 주요 관련 기업 정리
8. 투자 관점에서 균형 있게 보기
9. 산업 전망 타임라인

01 / 문제의 출발점

왜 지금, 갑자기 '유리 기판'인가

AI를 이야기할 때 우리는 보통 GPU의 연산 성능, 파라미터 수, 모델 크기를 먼저 떠올립니다. 하지만 최근 반도체 산업 내부에서는 조금 다른 이야기가 나오고 있습니다.

💡 핵심 문제 의식

"이제 병목은 연산 자체보다 연결(Connection)이다." AI가 발전할수록 칩 사이의 데이터 이동 속도와 전력 효율이 시스템 성능을 결정하는 시대가 오고 있습니다.

NVIDIA의 AI 가속기를 예로 들면, 최신 GPU 패키지 안에는 GPU 다이(Die)와 HBM(고대역폭 메모리)이 함께 탑재됩니다. 여기서 성능의 병목은 GPU 자체의 연산력이 아니라, GPU와 HBM 사이에서 얼마나 빠르게 데이터를 주고받을 수 있는가 — 즉 인터커넥트(Interconnect)의 품질로 이동하고 있습니다.

그리고 이 인터커넥트를 지탱하는 물리적 기반이 바로 기판(Substrate)입니다. 기존에는 유기물(플라스틱 계열) 기판이 주류였지만, AI 칩이 점점 거대해지고 복잡해지면서 유기 기판의 물리적 한계가 드러나기 시작했습니다. 이 문제를 해결하기 위해 등장한 것이 바로 유리 기판(Glass Substrate)입니다.

02 / 개념 이해

유리 기판이란 무엇인가

처음 '유리 기판'이라는 단어를 들으면 "유리로 만든 반도체인가?"라고 생각하기 쉽습니다. 정확하지 않습니다.

📖 정의

유리 기판이란 반도체 칩을 올려놓고, 전력을 공급하고, 초고속 신호를 연결하는 '기반 구조물'의 핵심 재료를 유기물에서 유리로 대체한 것입니다. 칩 자체를 유리로 만드는 게 아닙니다.

기판은 반도체 패키지의 '토대'입니다. 스마트폰으로 비유하면, 기판은 메인보드와 비슷한 역할을 합니다. 하나의 기판 위에 여러 칩과 메모리가 올라가고, 기판은 이들을 전기적으로 연결하고 외부와 이어주는 역할을 합니다.

기존에는 이 기판의 심재(Core)를 ABF(Ajinomoto Build-up Film) 같은 유기물로 만들었습니다. 유리 기판은 이 심재를 특수 유리(Glass Core)로 대체하는 기술입니다. 핵심 혁신은 유리 속에 수직 방향으로 극도로 미세한 구멍을 뚫어 신호를 통과시키는 기술인 TGV(Through Glass Via, 유리 관통 비아)입니다.

03 / 기존 기술의 한계

기존 패키징 기술이 막히기 시작했다

현재 반도체 패키징은 크게 두 가지 방식을 사용합니다.

유기 기판 (ABF)

주류

플라스틱 계열 소재. 저렴하고 가공이 용이하나, AI 칩이 커질수록 뒤틀림(Warpage) 문제가 심각해집니다.

실리콘 인터포저

고성능

TSMC CoWoS 등에 사용. 성능은 탁월하지만 가격이 매우 비싸고 대면적 구현이 어렵습니다.

AI 반도체 패키지의 크기는 빠르게 커지고 있습니다. NVIDIA나 AMD의 최신 AI 가속기는 패키지 크기가 100mm × 100mm 이상으로 성장했습니다. 그런데 유기 기판은 고온에서 심하게 휘어지는 특성(Warpage) 때문에, 전문가들은 이를 "Warpage Wall(뒤틀림의 벽)"이라고 부릅니다. 기존 유기 기판으로는 약 55mm × 55mm 수준에서 안정적인 수율을 유지하기 어렵다는 연구 결과도 있습니다.

⚠ 기존 기판의 4가지 핵심 한계

① Warpage(뒤틀림) — 고온에서 기판이 휘어 불량률 증가
② 배선 미세화 한계 — 유기물로는 2µm 이하 라인/스페이스 구현 어려움
③ 신호 손실 — 고주파 AI 연산에서 유기물의 높은 유전 손실이 문제
④ 실리콘 인터포저 비용 — 성능은 좋으나 가격이 너무 높아 대중화 제약

04 / 기술적 장점

유리 기판의 강점 — 검증된 수치로 살펴보면

아래 수치들은 Georgia Tech 패키징 연구센터, Intel, Semiconductor Engineering, TrendForce, AT&S 등의 연구 자료를 기반으로 합니다. 일부는 연구·파일럿 단계의 수치이므로 실제 양산 환경에서는 달라질 수 있습니다.

50%

유기 기판 대비
Warpage 감소

35%

위치 정밀도
향상

~40%

고주파 신호
손실 감소

① 극도로 낮은 뒤틀림 (Ultra-Low Warpage)

유리는 250~400°C의 고온에서도 평탄도를 거의 유지합니다. 유리의 열팽창계수(CTE)는 3~9 ppm/°C로, 실리콘의 CTE인 2.6 ppm/°C에 훨씬 가깝습니다. 반면 유기 기판의 CTE는 약 7~17 ppm/°C로 실리콘과 큰 차이가 있어 고온 공정에서 접합 불량이 생기기 쉽습니다. Semiconductor Engineering은 유리 기판이 유기 기판 대비 약 50% 수준의 Warpage 감소와 35% 더 높은 위치 정밀도를 제공한다고 보고했습니다.

② 초미세 배선 구현 가능 (Ultra-Fine Line)

유리 표면의 평균 거칠기(Ra)는 <1nm 수준으로, 리소그래피(미세 회로 패터닝) 공정에서 매우 유리합니다. 유기 기판이 한계로 여기는 2µm 이하의 라인/스페이스 구현이 가능하며, 이는 같은 면적에 더 많은 배선을 집어넣을 수 있다는 의미입니다. SKC Absolics는 CES 2025에서 자사 유리 기판이 패키지 두께를 50% 줄이면서 데이터 처리 속도를 약 40% 향상시킬 수 있다고 발표했습니다.

③ 우수한 신호 무결성 (Signal Integrity)

유리는 뛰어난 절연체입니다. 10GHz 기준으로 유리의 유전상수(Dk)는 2.5~6, 유전 손실(Df)은 0.0005~0.005로 유기 기판보다 훨씬 낮습니다. 이는 고속 신호가 기판을 통과할 때 손실되는 에너지가 적다는 의미입니다. 연구 기관들은 유리 기판이 고주파 영역에서 약 40%의 신호 손실 감소가 가능하다고 추정하고 있습니다.

④ 대면적 패널 공정 가능성

실리콘 인터포저는 웨이퍼(원판) 기반으로 제조되어 크기 확장에 한계가 있고 비쌉니다. 반면 유리는 대형 패널 형태로 생산할 수 있어 차세대 초대형 AI 패키지에 유리하며, 단위 면적당 비용을 실리콘 인터포저보다 낮출 수 있다는 것이 업계의 기대입니다.

// 기술 비교: 유기 기판 vs 실리콘 인터포저 vs 유리 기판

항목	유기 기판 (ABF)	실리콘 인터포저	유리 기판
Warpage	높음	낮음	매우 낮음
미세 배선	5µm 수준	<2µm 가능	<2µm 가능
신호 손실	높음	낮음	매우 낮음
비용	저렴	매우 고가	중간 (목표)
대면적 확장	보통	어려움	유리
양산 성숙도	성숙	성숙	초기 단계

05 / 도전 과제

장점만 있는 기술은 없다 — 풀어야 할 과제들

유리 기판은 분명 매력적인 기술입니다. 그러나 현재 시점에서 업계가 인정하는 현실적 과제들도 존재합니다. 장점만큼 과제도 균형 있게 봐야 합니다.

깨지기 쉬운 물성

유리 패널의 두께는 700µm~1.4mm 수준으로 얇아, 제조 공정 중 파손 위험이 있습니다. 이를 안전하게 다루는 전용 장비와 공정 노하우가 필요합니다.

열 방출 문제

유리는 실리콘보다 열전도율이 낮습니다. 고발열 AI 칩에서 열 방출 설계가 더 복잡해질 수 있어 추가적인 열 관리 솔루션이 필요합니다.

수율 안정화

TGV(유리 관통 비아) 가공 시 레이저 드릴링 정밀도와 도금 품질이 수율에 결정적 영향을 미칩니다. 대량 양산에서의 안정적 수율은 아직 검증 과정 중입니다.

업계 표준 부재

현재 유리 기판에 대한 통일된 산업 표준이 없어 각 기업이 독자적 규격으로 개발 중입니다. 에코시스템 형성에 시간이 필요합니다.

전력 전달 설계

유리의 높은 절연 특성은 신호에는 유리하지만, 전력 전달(Power Delivery) 설계에서 추가적인 최적화가 필요합니다. 해결 가능한 설계 과제로 분류됩니다.

고객사 검증 시간

새로운 기판 기술이 AI 칩에 채택되려면 Intel, NVIDIA, AMD 등 최종 고객의 엄격한 신뢰성 평가를 통과해야 합니다. 이 과정은 통상 수 년이 소요됩니다.

06 / 글로벌 현황

주요 기업들의 2025년 현재 상황

아래 내용은 TrendForce, Semiconductor Engineering, Korea Herald, ETNews 등의 전문 매체와 공식 발표 자료를 기반으로 정리했습니다.

Absolics (SKC 자회사) · 미국 조지아주

2025년 양산 준비 완료 목표 — 업계 최전선

SKC의 미국 자회사 Absolics는 2024년 조지아주 코빙턴(Covington)에 연간 생산능력 약 12,000㎡ 규모의 전용 팹을 완공하고 프로토타입 생산을 시작했습니다. 2025년 하반기에는 생산 자재 조달을 전년 대비 60% 이상 확대하며 본격적인 양산 준비에 돌입했습니다. AMD, AWS 등과 공급 협의가 진행 중이며 사전 인증 단계에 근접한 것으로 알려져 있습니다. 2025년 1분기 5천만 달러 대출 확보, 5월에는 미국 CHIPS법 기반 4천만 달러 보조금을 수령했습니다. 업계에서는 Absolics가 유리 기판 최초 상용화 기업이 될 가능성이 높다고 보고 있습니다.

Intel · 미국

2023년 로드맵 발표 → 2025년 파일럿 라인 운영 → 라이선싱 전략 전환

Intel은 2023년 유리 기판을 "패키징 분야의 혁명"으로 선언하며 로드맵을 발표했고, 2025년 애리조나 챈들러 공장에서 파일럿 라인을 운영했습니다. 2025년 초 유리 기판을 탑재한 테스트 칩으로 Windows OS를 정상 부팅하는 데 성공했다고 발표하며 기술적 성과를 입증했습니다. 2025년 8월에는 자체 생산보다 라이선싱(기술 제공) 중심으로 전략을 선회한다는 보도가 나왔고, Absolics, 삼성전기 등 외부 공급사와의 협력을 확대하고 있습니다.

삼성전기 · 한국 세종

2024년 파일럿 라인 가동 → 2028년 본격 채택 목표

삼성전기는 2024년 초 유리 기판 시장 진출을 공식 선언하고, 2024년 6월 세종 공장에 파일럿 라인을 구축해 생산을 시작했습니다. 삼성전자, 삼성디스플레이와 연합해 기술 개발 중이며, 2028년 고객사 요구에 맞춰 첨단 반도체에 유리 기판 인터포저를 채택하는 것을 목표로 합니다.

Corning · 미국

특수 유리 소재 공급자로 포지셔닝

디스플레이 유리의 세계적 강자 Corning은 반도체 유리 기판용 특수 유리 소재 분야에서 존재감을 키우고 있습니다. 직접 기판 제조보다는 고품질 유리 소재 공급자로서의 역할이 예상됩니다.

AMD · 미국

2025~2026년 채택 검토 중

AMD는 2025~2026년 유리 기판을 패키지에 적용하는 계획을 검토 중이며, Absolics와의 협상이 진행 중인 것으로 알려져 있습니다. 주요 고객사 중 비교적 이른 시기에 채택 가능성이 있는 기업으로 꼽힙니다.

07 / 관련 기업

주요 관련 기업 정리

아래 기업 목록은 유리 기판 기술 및 관련 생태계(장비, 소재, HBM 등)에서 언급되는 기업들입니다. 투자 추천이 아니며, 각 기업의 실제 사업 비중과 리스크는 별도 분석이 필요합니다.

// 한국 기업

기업명	종목번호	역할 / 포지션	관련도
SKC	011790	자회사 Absolics를 통한 유리 기판 핵심 플레이어. 미국 조지아 팹 운영 중	직접 플레이
삼성전기	009150	세종 파일럿 라인 가동 중. 2028년 양산 목표	직접 플레이
LG이노텍	011070	차세대 패키징 기판 기술 개발 중	개발 단계
필옵틱스	161580	TGV(유리 관통 비아) 레이저 가공 장비. Absolics 공급사로 언급	장비
SK하이닉스	000660	HBM 세계 1위. 유리 기판과 함께 탑재되는 핵심 메모리	HBM 수혜

// 미국·글로벌 기업

기업명	티커	역할 / 포지션	관련도
Intel	INTC	유리 기판 기술 선도. 현재 라이선싱 전략으로 전환 중	기술 선도
NVIDIA	NVDA	AI 패키징 최대 수요처. 차세대 패키지 채택 여부가 시장 방향 좌우	최대 수요처
AMD	AMD	2025~2026년 채택 검토 중. Absolics와 협상 진행 보도	잠재 고객
Applied Materials	AMAT	패키징 장비 공급. Absolics 주요 주주로도 참여	장비·투자
Corning	GLW	특수 유리 소재 선도 기업. 반도체 유리 기판 소재 공급 포지션	소재
Amkor	AMKR	첨단 패키징 위탁 생산(OSAT) 주요 기업	패키징

08 / 투자 시각

투자 관점에서 균형 있게 보기

⚡ 핵심 원칙

"산업이 성장한다"는 것과 "특정 기업의 주주가 성공한다"는 것은 완전히 다른 이야기입니다. 인터넷이 성장할 때 수천 개의 닷컴 기업이 등장했지만, 대부분은 사라졌습니다.

반도체 산업에서 기술 방향이 옳더라도 사업 성공을 결정하는 변수들이 있습니다.

CAPEX 리스크

설비 투자 부담

유리 기판 팹 구축에는 막대한 초기 투자가 필요합니다. 수율이 낮거나 고객 확보가 늦어지면 재무적 압박이 커집니다.

고객 승인 과정

수 년 소요

반도체 소재·부품의 고객 승인(Qualification)은 통상 2~4년 이상 소요되며, 탈락 시 투자 회수가 어렵습니다.

대체 기술 리스크

경쟁 존재

실리콘 포토닉스, 광 인터커넥트 등 다른 접근법도 동시에 발전하고 있어, 유리 기판이 유일한 해답이 아닐 수 있습니다.

수율 안정화

핵심 관건

좋은 기술이라도 대량 양산에서 안정적인 수율을 확보하지 못하면 사업성이 없습니다. 현재 가장 중요한 변수입니다.

📊 장기 투자 관점에서의 접근 방식

20년 이상의 장기적 시각에서는 특정 기업 한 곳에 집중하기보다, 플랫폼 기업 + 패키징 기업 + 소재 기업 + 장비 기업을 계층적으로 분산하는 접근이 더 현실적일 수 있습니다. 'AI 컴퓨팅 확장 → 패키징 중요성 증가 → 연결 기술 중요성 증가'라는 구조 자체에 분산 투자하는 관점입니다.

09 / 전망

현실적인 산업 전망 타임라인

현재 알려진 업계 계획과 기술 성숙도를 바탕으로 한 전망입니다. 기술·시장 변화에 따라 크게 달라질 수 있습니다.

2025년

초기 상용화 원년 — Absolics 양산 준비 완료 목표

Absolics가 조지아 팹에서 대량 양산 준비를 완료하고 AMD, AWS 등 주요 고객에게 샘플 공급 후 인증을 추진합니다. Intel은 외부 공급사 라이선싱을 본격화합니다. 삼성전기는 세종 파일럿 라인 운영을 확대합니다.

2026~2028년

고객 인증 완료 및 초기 양산 확대

일부 AI 데이터센터 칩에서 유리 기판이 실제 채택되기 시작할 것으로 예상됩니다. 삼성전기는 2028년 양산을 목표로 하고 있으며, 이 시기 시장 구도와 수율 경쟁력이 가닥을 잡기 시작할 전망입니다.

2028~2035년

HPC·AI 데이터센터 확산 또는 기술 옥석 가리기

성공적으로 수율과 고객 확보에 성공한 기업은 AI 패키징 시장에서 강력한 입지를 확보할 것입니다. 반면 중간 탈락 기업도 나올 수 있습니다. 이 시기에 실질적인 승자와 패자가 드러날 가능성이 높습니다.

2035년 이후

표준화 여부와 광 인터커넥트와의 결합이 핵심 변수

장기적으로 유리의 광 투과성을 활용한 광인터커넥트(Photonic Interconnect)와의 결합 가능성이 주목받고 있습니다. 유리 기판이 전기 신호뿐 아니라 광 신호까지 전달하는 플랫폼으로 진화할 수 있습니다.

마무리 — 결국 핵심은 '연결'이다

유리 기판은 단순한 소재 교체가 아닙니다. 반도체 산업의 경쟁 축이 "누가 더 빠르게 계산하느냐"에서 "누가 더 효율적으로 연결하느냐"로 이동하는 구조적 전환의 산물입니다.

아직 기술은 완전히 검증되지 않았고, 산업 표준도 정해지지 않았으며, 주요 고객들의 채택 시기도 유동적입니다. 하지만 분명한 것은 — AI 가속기가 커질수록, 데이터센터가 더 많은 에너지를 소비할수록, 기존 유기 기판의 물리적 한계는 더 분명해진다는 점입니다.

유리 기판은 그 한계를 돌파하기 위한 가장 유력한 후보 중 하나입니다. 기술의 방향은 맞습니다. 다만 어느 기업이, 얼마나 빠르게, 수율과 비용을 잡느냐가 앞으로 수년간 이 산업의 핵심 관전 포인트가 될 것입니다.

참고 자료: TrendForce (2024~2025) · Semiconductor Engineering · Korea Herald · ETNews
Georgia Tech Packaging Research Center · AT&S Glass Core Substrates Report (2025)
Intel 공식 발표 · SKC/Absolics CES 2025 발표 자료 · MDPI Review of Glass Substrate Technologies (2025)