삼성전자, 韓·日 '유리기판' 협력 구상…상용화는 고심

[이슈진단+] 차세대 반도체 유리기판 상용화 어디까지 왔나(상)

삼성전자가 주요 관계사인 삼성전기를 포함해 일본 기판업체 2곳과 차세대 기술인 반도체 유리기판 분야에서 협력을 논의 중인 것으로 파악됐다. 다만 이들 기업 간 협력은 초기 단계로, 아직 정식 샘플에 대한 평가에는 이르지 못한 상황이다.

삼성전자가 요구하는 성능의 샘플을 구현하기에는 아직 시간이 필요하다는 분석이다. 삼성전자 내부에서도 기술과 시장성을 이유로 유리기판 상용화에 대한 확신을 구체적으로 세우지 못한 것으로 알려졌다.

13일 업계에 따르면 삼성전자는 삼성전기, 일본 이비덴·신코덴키 등과 유리(글라스) 코어 기판에 대한 초기 샘플 테스트를 진행 중이다.

인텔이 지난 2023년 공개한 유리 코어 기판 샘플(사진=인텔)

유리기판은 기존 반도체 패키징 소재인 PCB(인쇄회로기판)을 유리로 대체해, 전력 효율성 및 내열 특성을 높이는 기술이다. 또한 기존 기판 대비 워피지(휨) 개선에 유리해 향후 AI 반도체에서 수요가 증가할 것으로 전망되고 있다. AI 반도체는 성능 극대화로 칩 사이즈가 지속 커지는 추세인데, 이 경우 워피지에 취약해지는 문제점이 있기 때문이다.

삼성전자는 약 1~2년 전부터 삼성전기·이비덴·신코덴키 등 주요 기판 협력사 3곳과 유리 코어 기판과 관련한 샘플 평가 논의를 진행해 온 것으로 파악됐다. 최첨단 패키징 기술력 확보 차원에서 유리기판 대해 선제적인 도입 검토에 나서려는 것으로 풀이된다.

다만 삼성전자는 유리기판을 차세대 기술 중 하나의 후보로 인식하고 있을 뿐, 실제 상용화에 대한 구체적인 계획은 수립하지 않았다는 게 업계 중론이다.

이유는 크게 두 가지다. 먼저 삼성전기·이비덴·신코덴키는 아직 삼성전자가 요구하는 성능의 샘플을 제출하지 못한 상황이다. 현재 삼성전자가 이들 기판 협력사와 평가한 샘플은 일부 기능만을 확인할 수 있는 극 초기 단계인 것으로 알려졌다.

사안에 정통한 관계자는 "기판 협력사들이 삼성전자에 소형 샘플 등은 제공한 바 있으나, 삼성전자가 요구하는 크기 및 특성에 맞춘 정식 샘플은 아닌 것으로 안다"며 "삼성전기와도 초기 단계에서의 협업이 진행되고 있고, 정식 샘플 테스트 단계에는 이르지 못했다"고 설명했다.

삼성전자·삼성전기 내부에서도 유리기판 상용화에 대해 실무단의 이견이 있는 것으로 전해진다.

유리기판이 기존 기판 대비 특성이 우수하나 싱귤레이션(절단), TGV(실리콘관통전극)와 같은 제조 공정에서 크랙(깨짐)이 발생하는 등 해결해야 할 기술적 난제가 여전히 많기 때문이다. 유리기판과 기판 위에 실장되는 칩 간 물성이 다르기 때문에 발생하는 결함도 많다. 또한 유리기판의 수요를 담보할 핵심 고객사 역시 아직 확보되지 않아 시장에 대한 불확실성도 존재한다.

또 다른 관계자는 "유리기판을 도입하고자 하는 가장 큰 이유는 워피지인데, 이를 꼭 유리기판으로만 해결할 수 있는 것은 아니기 때문에 투자 필요성에 의문을 가지고 있는 엔지니어들이 많다"며 "실무단에서는 유리기판에 대한 불확실성과 연구개발(R&D) 실패에 따른 부담으로 진척이 더딘 상황"이라고 말했다.