삼성전자, 유리기판으로 TSMC 추월

삼성의 유리기판 기술은 반도체 패키징 분야의 혁신을 이끄는 핵심입니다.  

삼성전자가 2028년 반도체 제조에 유리기판을 도입한다. 유리기판은 인공지능(AI) 칩과 같은 고성능 반도체 구현을 가능케 하는 차세대 부품이다. 삼성전자는 이를 기반으로 미래 반도체 시장 대비에 착수했다.

'실리콘 인터포저'를 '글라스 인터포저'로 대체하는게 골자로, 삼성전자 유리기판 로드맵이 확인된 것이다.

 

“삼성전자가 고객사 요구에 대응하기 위해 2028년 실리콘 인터포저를

글라스 인터포저로 전환하는 계획을 수립했다”

 

그리고 그 중심에는 삼성전기가 있다.

 

 

삼성전기

 

 

중간 기판으로 불리는 인터포저는 AI 칩 필수 요소다. AI 반도체는 중앙에 그래픽처리장치(GPU)를 두고 주변에 고대역폭메모리(HBM)을 배치하는 2.5D 패키지 구조로, GPU와 HBM을 연결하는 통로 역할을 인터포저가 담당한다.

현재 인터포저는 실리콘으로 만든다. 고속 데이터 전송과 열 전도성이 높은 것이 장점이다. 하지만 소재가 비싸고 공정 비용이 높아 제조 단가가 비싸다. 이에 대안으로 나온 것이 글라스 인터포저다. 초미세 회로 구현이 용이해 반도체 성능을 더 끌어 올릴 수 있고, 생산 비용도 줄일 수 있다.

현재 업계에서는 인터포저와 메인기판을 유리로 대체하려는 시도가 일고 있는데, 메인기판보다 인터포저를 유리로 바꾸는 것이 더 빠르게 진행될 것으로 보고 있다. 일례로 AMD가 2028년 자사 반도체에에 글라스 인터포저를 적용하는 방안을 추진하고 있다.

 

글라스 이터포저(Cu-TGV)를 적용한 반도체 패키지 구조 사진

 

삼성전자는 글라스 인터포저를 유리 원장이 아닌 칩 크기에 맞춘 '유닛' 단위로 활용하기 위해 공급망 업체와 논의 중인 것으로 확인됐다. 보통 유리기판은 510×515㎜ 크기 원장에서 공정 후 이를 칩 크기에 맞춰 잘라 쓰는 방식이 시도되고 있다. 인텔·앱솔릭스 등이 이같은 방식으로 시제품을 생산하고 있다.

반면 삼성전자는 100×100㎜ 이하 유리에서 공정을 진행하는 방식을 택한 것으로 알려졌다. 업계 관계자는 “기술 구현 및 시제품 생산 속도를 앞당기기 위한 전략”이라며 “빠르게 시장에 진입하려는 행보”로 분석했다. 다만 실제 대량 생산 시 크기가 작다보니 생산성이 떨어질 수 있는 것으로 전해졌다.

삼성전자는 외주업체로부터 공급받은 글라스 인터포저를 천안 캠퍼스에서 반도체와 패키징하는 방안도 마련했다. 구축된 패널레벨패키징(PLP) 라인을 활용할 방침이다. PLP는 둥근 웨이퍼에서 패키징하는 웨이퍼레벨패키징(WLP) 대신 사각 패널에서 패키징하는 방식으로, 생산성이 높고 유리기판에 적합한 공정으로 평가된다.

 

삼성 유리기판, 반도체 판도를 바꾸다

삼성전자는 그동안 다양한 반도체 기술을 선도해왔으며, 최근에는 유리기판 기술을 통해 또 한 번의 혁신을 준비하고 있습니다. 반도체 산업에서 기판은 칩을 지탱하고 신호를 전달하는 핵심 부품으로, 그 품질과 성능은 전체 시스템에 큰 영향을 미칩니다. 특히 AI, 고성능 컴퓨팅(HPC), 데이터센터 시장의 급성장으로 더 정밀하고 내열성이 뛰어난 기판의 필요성이 커지고 있습니다.

 

기존에는 대부분의 반도체 패키지에 유기 기판(Organic Substrate)이 사용되었지만, 최근 삼성은 이를 대체할 수 있는 유리기판(Glass Substrate) 개발에 집중하고 있습니다. 유리기판은 유기물 대비 열팽창계수가 낮고, 더 얇고 정밀한 회로 구현이 가능하며, 전자파 차단 기능도 우수합니다. 이는 고성능 칩을 집적하는 데 필수적인 조건으로, 차세대 반도체 설계에 적합합니다.

삼성전자는 이 유리기판 기술을 2025년 양산 목표로 준비 중이며, 초기에는 AI 및 고성능 서버용 패키지에 적용할 계획입니다. 삼성전기의 자회사인 삼성전기도 관련된 공정 및 장비 개발을 병행하고 있어, 그룹 차원의 시너지 효과도 기대됩니다.

 

또한 삼성은 유리기판 관련 200건 이상의 특허를 출원해 기술 선점을 서두르고 있습니다. 글로벌 경쟁사인 인텔, TSMC 역시 유리기판 분야에 관심을 보이고 있지만, 양산 능력과 품질면에서 삼성의 기술력이 앞서 있다는 평가를 받고 있습니다.

이처럼 삼성의 유리기판 기술은 단순한 재료 변화 이상의 의미를 지닙니다. 이는 반도체 패키징 전반을 바꾸는 혁신으로, 앞으로 삼성의 반도체 경쟁력은 기판 기술의 발전에 크게 의존하게 될 것입니다.

 

특히 유리기판은 미세 공정 한계를 극복할 수 있는 대안으로 떠오르고 있습니다. 기존 실리콘 공정만으로는 AI용 고성능 연산을 효율적으로 처리하기 어렵기 때문에, 패키지 단계에서의 성능 향상은 선택이 아닌 필수가 되었죠. 이러한 배경에서 삼성의 유리기판 기술은 타이밍적으로도 완벽히 들어맞았습니다.

 

결론적으로, 삼성전자의 유리기판 사업은 단순한 신기술을 넘어서, 반도체 패러다임을 전환시킬 수 있는 강력한 카드입니다. 앞으로 유리기판 기술의 발전과 그 실제 적용 사례에 따라 삼성의 시장 지위는 더욱 공고해질 것으로 예상됩니다.

앞으로 이 기술이 어떻게 상용화되고, 글로벌 시장에서 어떤 평가를 받을지 지켜볼 필요가 있습니다. 기술의 변화는 늘 조용히 다가오지만, 그 파급력은 엄청납니다. 그리고 그 중심에 지금, 삼성 유리기판이 있습니다.