'유리기판' 패키징 기술 경쟁… 삼성전기·LG이노텍, 글로벌 표준 대응 총력

고성능 AI 반도체 대면적화에 따른 플라스틱 기판의 고온 뒤틀림 한계를 극복하기 위해 유리기판 패키징 주도권 경쟁이 격화되고 있다. [사진=연합뉴스]

고성능 인공지능(AI) 가속기 등 반도체의 대면적화가 진행되면서 기존 플라스틱 기판의 고온 뒤틀림 한계가 뚜렷해지고 있다. 이에 따라 이를 대체할 '유리기판' 패키징 시장을 둘러싼 주도권 경쟁이 본격화되고 있다. 삼성전기와 LG이노텍 등 국내 주요 부품사들은 기술 개발과 인프라 구축에 속도를 내고 있지만 대만과 일본을 중심으로 한 글로벌 공급망의 표준 선점도 빨라지는 상황이다.

대만 공급망 중심 기술 검증 완료… 수치화된 데이터 첫 확인

글로벌 패키징 시장의 기준점 역할을 하는 TSMC가 최근 차세대 유리기판의 구체적인 성능 지표를 주요 공급망에 전달한 것으로 파악됐다.

대만 IT 매체 디지타임스 등에 따르면, 이번 검증은 일본 이비덴과 대만 이노룩스 등과의 협업을 통해 도출된 결과다. TSMC발 유리기판 관련 실측 데이터가 외부에 알려진 것은 이번이 처음이다.

테스트 결과에서 가장 눈에 띄는 대목은 취약점 개선으로 파악됐다. 기존 기판의 고질적 문제였던 뒤틀림 현상은 16% 줄어들었고, 고온에 견디는 열변형 제어 능력도 기존보다 19% 우수해졌다고 보도했다. 전류 흐름을 방해하는 저항 수치는 27%가량 감소해 전력 효율 측면에서도 개선 효과가 확인됐다.

가혹한 모의 환경을 거쳤다는 점도 확인된다. 이번 공정 검증은 일반 제품이 아닌 85×110mm 크기의 대형 AI 가속기 규격을 기준으로 진행됐다. 이 과정에서 유리의 치명적 약점인 미세 균열이나 층간 분리(박리) 현상은 거의 발견되지 않은 것으로 전해졌다.

이 같은 실증 데이터는 향후 글로벌 시장에서 유리기판의 표준 규격을 정하는 기준 스펙이 될 가능성이 높다. 업계 관계자는 대형 발주처인 TSMC의 기술 검증 통과 여부가 시장의 기류를 바꾸는 만큼 국내 부품사들의 향후 로드맵 수정도 불가피할 것이라고 분석했다.

삼성전기·LG이노텍, 상용화 경쟁 속도… 핵심은 수율 확보

국내 기업들은 상용화 시점을 앞당기기 위해 기술 고도화와 공정 안정화에 집중하고 있다.

삼성전기는 세종 사업장의 파일럿 라인을 가동하며 글로벌 고객사 대상 샘플 테스트를 진행 중이다. 또한 일본 스미토모화학그룹과의 합작법인 설립을 연내 마무리하고, 2027년 이후 본격적인 양산 체제 구축이 목표다. 

LG이노텍은 유리기판의 취성(깨지는 성질) 문제 해결을 위해 유리 가공 전문기업 UTI와 협력 체계를 구축했다. 이와 함께 구미 공장과 베트남 공장을 중심으로 한 이원 생산 체계를 가동해 고부가 제품과 범용 제품을 분리 생산하는 전략을 추진 중이다. 회사는 2031년까지 패키지 솔루션 사업에서 영업이익 1조원 달성을 목표로 세웠다.

SKC의 자회사 앱솔릭스의 경우 미국 1공장의 공정 안정화와 신뢰성 인증 작업에 집중하고 있다. 초기 상용화 성과 확보에 역량을 집중하며 양산 기반을 다지는 단계다.

유리기판 경쟁의 핵심 변수는 기술력 자체보다 안정적인 수율 확보 여부다. 유리는 소재 특성상 TGV(유리관통전극) 공정이나 이송 과정에서 미세한 오차만 발생해도 균열이 생길 수 있어 양산 수율 확보가 최대 과제로 지적된다.

업계 관계자는 "2026년 하반기는 글로벌 고객사들의 본격적인 채택 여부가 결정되는 시기"라며 "성능 경쟁을 넘어 안정적인 양산 수율과 공급망 신뢰를  빠르게 확보하느냐가 시장 주도권을 좌우할 변수가 될 것"이라고 말했다.

[폴리뉴스 김진우 기자]