글래스 기판, 2030년까지 패키징 시장 점유율 50% 차지 전망

AI 컴퓨팅의 폭발적인 성장은 반도체 소재의 세대교체를 강요하고 있으며, 글래스 기판은 더 강력한 칩을 수용하기 위해 첨단 패키징에서 전통적인 유기 소재를 대체할 준비를 마쳤습니다. 5월 17일 화서증권 보고서에 따르면, 글로벌 TGV(Through-Glass Via, 유리 관통 전극) 기술 시장은 2028년까지 약 800억 달러에 달할 것이며, 인텔, 삼성, TSMC와 같은 업계 리더들이 이를 핵심 로드맵에 통합함에 따라 2030년까지 첨단 패키징 시장의 절반을 차지할 것으로 예측됩니다.

화서증권 보고서는 "업계가 실리콘에서 유리로의 전환에 대한 공감대를 형성하고 있다"고 밝히며 해당 섹터에 '비중확대(over-perform)' 등급을 부여했습니다. 이러한 전환은 지난 수십 년간 칩을 수용하고 연결하는 데 사용되어 온 유기 기판의 물리적 한계가 AI 가속기 및 고대역폭 메모리(HBM)의 잠재력을 억제하고 있는 고성능 컴퓨팅의 핵심 병목 현상을 해결합니다.

문제는 물리학입니다. 더 많은 처리 능력을 수용하기 위해 칩 패키지가 커짐에 따라, 실리콘 칩과 유기 기판 사이의 열팽창 불일치는 휘어짐 현상과 잠재적인 연결 실패를 유발합니다. 또한 유기 소재의 높은 전기 저항(유전 손실)은 고속 신호를 저하시켜 신호 열화, 전력 소비 증가, 과도한 열 발생의 악순환을 만듭니다. 실리콘 인터포저를 사용하는 TSMC의 CoWoS 기술이 임시방편이 되어왔으나, 전체 패키지 비용의 50%를 초과하는 높은 비용과 귀중한 웨이퍼 용량에 대한 의존도 때문에 광범위한 채택에는 한계가 있습니다.

이러한 소재 위기가 글래스 기판에 기회를 열어주었습니다. 실리콘보다 약 3배 낮은 유전 상수와 실리콘에 정밀하게 맞출 수 있는 열팽창 계수를 가진 글래스 기판은 신호 속도를 3.5배 높이는 동시에 전력 소비를 50% 절감할 수 있게 합니다. 2026년부터 2030년까지 패키징 로드맵의 핵심 기둥으로 글래스 기판을 계획하고 있는 인텔은 상호 연결 밀도를 10배 높이는 것을 목표로 하고 있습니다. 삼성은 2026년 4월 현재 애플에 글래스 기판 샘플을 공급하고 있으며 2027년 이후 양산을 목표로 하고 있고, TSMC는 이를 자사의 지배적인 CoWoS 플랫폼의 차기 논리적 단계로 보고 있습니다.

공장 현장에 닥친 소재 혁명

핵심 기술인 TGV(유리 관통 전극)는 초박형 유리 패널을 통해 미세한 전도성 구멍을 만들어 칩 사이의 최단 전기 경로를 형성하는 것을 포함합니다. 실험실에서의 수년간의 연구 끝에, 최근 레이저 드릴링 및 금속화 기술의 돌파구는 마침내 TGV의 대량 생산을 가능하게 했습니다.

중국 기업들이 주요 조력자로 부상하고 있습니다. 예를 들어, Woge Enterprise는 2024년에 150:1의 종횡비를 가진 비아(via) 생성 능력을 시연했으며, 자회사인 TongGev-Micro는 이미 1.6T 광모듈 글래스 백플레인 샘플을 출하했습니다. 소재 분야에서는 한국의 YC Chem이 2026년 말 양산을 목표로 하는 고객사에게 글래스 기판용 승인된 포토레지스트를 최초로 공급하게 되었다고 The Elec이 보도했습니다. 이러한 발전은 비용을 빠르게 낮추고 있으며, 웨이퍼 레벨 TGV는 이미 실리콘 기반 TSV(관통 전극) 기술보다 30% 저렴한 것으로 추정됩니다.

새로운 공급망과 투자 전선

이러한 변화는 파운드리 거물들을 넘어 새로운 경쟁 전선을 형성하고 있습니다. 인텔이 애플과의 계약 보고를 통해 확인된 기술력을 바탕으로 재기를 노리는 가운데, 더 넓은 생태계가 구축되고 있습니다. 코닝은 유리 융합 공정에서 핵심 특허를 보유하고 있으며, 한화세미텍과 중국의 D-laser와 같은 장비 업체들은 각각 패널 레벨 프로세싱과 레이저 드릴링 장비 분야에서 새로운 지평을 열고 있습니다.

투자자들에게 글래스 기판으로의 전환은 공급망 전반에 걸쳐 기회를 제공합니다. 첫 번째 영역은 특수 유리 제조부터 TGV 기술까지 전체 프로세스를 제어하는 통합 리더들입니다. 두 번째는 YC Chem과 같이 비아 형성 및 금속화의 핵심 병목 현상을 해결하고 있는 핵심 장비 및 소재 공급업체들입니다. 마지막으로, 통부마이크로엘렉트로닉스, JCET, 이오프톨링크(Eoptolink)와 같은 첨단 패키징 업체 및 광모듈 제조업체를 포함하여 이 기술을 가장 먼저 채택하는 다운스트림 기업들이 상당한 성능 우위를 점할 것으로 예상됩니다. 유리의 도입은 단순한 소재 업그레이드가 아닙니다. 이는 반도체 공급망의 근본적인 재설정이며, 신기술을 마스터할 수 있는 기업들에게 수백억 달러 규모의 시장을 창출하고 있습니다.

이 기사는 정보 제공만을 목적으로 하며 투자 조언을 구성하지 않습니다.