최근 유리기판이 반도체 업계에서 화두가 되고 있습니다. 유리기판이 왜 차세대 패키징 기판으로 주목받고 있는지, 유리기판의 특징 및 장단점과 함께 알아보겠습니다.
유리기판이란?
유리기판은 반도체 칩을 만드는 데 사용되는 새로운 기판 소재입니다. 기존에 반도체 칩은 실리콘 웨이퍼 위에 회로를 패터닝하여 만들어지는 반면, 유리기판은 실리콘 웨이퍼 대신 얇고 투명한 유리 위에 회로를 구현하는 기술입니다. 유리기판은 기존 실리콘 웨이퍼보다 저렴하고 성능이 좋아 차세대 반도체 패키징 기술로 주목을받고 있습니다. AI 등 신기술 확산으로 고집적 반도체 수요가 증가하면서 유리기판 채용이 더욱 가속화될 것으로 보입니다.
글로벌 조사기관 더인사이트파트너스는 글로벌 유리기판 시장 규모는 현재 2300만달러 규모에서 오는 2034년 42억달러 규모로 연평균 5.9%의 가파른 성장률을 보일것으로 전망했습니다.
현재 유리기판 개발에 적극적으로 나서고 있는 기업으로는 인텔, 코닝, 쇼트, AMD 등이 있습니다. 인텔의 경우 이미 10년 전 부터 유리기판 개발에 뛰어들었습니다. 지난해 10억 달러 규모의 대대적인 투자를 진행하며 2030년 상용화를 목표로 개발을 진행하고 있습니다. 미국 특수유리 제조 기업이자 디스플레이용 유리기판 1위 기업인 코닝, 그리고 독일의 쇼트 역시 고성능 반도체의 수율을 극대화 할 수있는 초박막 유리기판을 개발하고 있습니다.
국내에서는 삼성전기와 SKC가 유리기판 개발에 앞장서고 있습니다. 삼성전기는 삼성디스플레이, 삼성전자와 협력으로 유리기판 상용화 개발을 진행중이며, SKC는 자회사 앱솔릭스를 통해 유리기판 개발을 진행하고 있습니다. 앱솔릭스는 미국 조지아주 유리기판 생산공장을 설립하면서 사실상 국내 기업 중 유리기판 개발에 가장 앞서있다고 할 수 있습니다. 이외 LG이노텍 등이 유리기판을 차세대 먹거리로 낙점하면서 시장에 참전할 뜻을 밝히기도 했습니다.
유리기판 특징 및 장단점
유리기판은 전통적인 실리콘 웨이퍼와 달리 매끄럽고 투명한 특성을 가지고 있습니다. 이러한 유리 고유의 특성으로 고집적 패키징에 최적화되어 있습니다. 얇고 가벼우며 전기적 특성이 우수하여 고성능 반도체 설계에 적합합니다. 또한 실리콘 기판 대비 원가가 저렴하기 때문에 생산 비용을 절감할 수 있습니다.
유리기판의 주요 장단점은 다음과 같습니다.
장점
- 높은 내열성: 유리는 700도 이상의 고온에서도 안정적이므로 반도체 공정 중 고온 처리 과정에서 유리할 수 있습니다.
- 매끄러운 표면: 유리 표면이 매끈하기 때문에 미세회로 패턴을 정밀하게 구현할 수 있습니다.
- 우수한 유전 특성: 유리는 낮은 유전율과 손실 계수를 가져 고주파 신호 전송에 적합합니다.
- 높은 내화학성: 유리는 대부분의 화학물질에 강해 반도체 공정에 사용되는 여러 화학약품에 잘 견딥니다.
단점으로는 실리콘 웨이퍼에 비해 가공이 어렵고, 열팽창계수가 실리콘과 다르며, 유리 자체가 깨지기 쉽다는 점 등이 있습니다.
유리기판을 사용하면 기존 반도체 패키징에 쓰이던 중간기판인 실리콘 인터포저를 생략할 수 있습니다. 또한 MLCC 역시 유리기판 내부에 탑재가 가능하여 제품의 두께가 얇아지고 기판위에 더 많은 수의 반도체 칩을 실장할 수 있기때문에 성능을 극대화 할 수 있습니다.