차세대 반도체 기술 유리기판과 주요 업체 딱3종목

오늘은 반도체 시장에서 뜨거운 감자로 등장한 유리기판에 대해서 알아보도록 하겠습니다, 사실 유리기판에 대한 연구는 수년 전부터 이어져 오던 것이었는데 최근 AI반도체가 급부상하면서 여기에 대한 필요성이 간절할 정도로 다가오게 된 것이죠, 그만큼 유리기판은 고성능 반도체를 제조하는 데 있어서 없어서는 안 될 중요한 소재로서 많은 반도체 회사들이 개발에 박차를 가할 것으로 예상이 됩니다, 시장에서는 벌써부터 유리기판과 관련된 종목들이 많이 오른 것을 보실 수가 있는데 이와 관련하여 유리기판 산업에 대해 자세히 알아보고 관심을 가져야 할 종목은 어떠한 종목들이 있는지 상세히 알아보도록 하겠습니다.

 

 

유리기판이 떠오르게 된 배경

 

유리기판이 현시점에서 급부상하게 된 배경은 역시 AI반도체 때문이라고 할수가 있습니다, 챗GPT가 출시되면서 ai 시장이 대중들에게 큰 주목을 받게 되었고, AI시장 또한 해마다 급속한 성장을 하면서 , 22년도 같은 경우에는 1349억 달러(한화로 약 182조),30년에는 7,388억 달러 (한화로 약 1천조 원) 정도로 성장을 할 것으로 전망하고 있는데 이게 연평균 성장률로는 한 23.7% 엄청나게 가파른 성장 속도입니다.

 

이런 ai 발달로 ai 연산에 필요한 데이터를 처리하기 위해서 계산 속도가 빠른 고성능 반도체에 대한 수요가 증가하기 시작했고,ai 반도체 매출액은 22년에는 442억 달러 (한화로 59조 원)에서  27년에는 1194억 달러 (한화로 약 161조 5천억)  정도가 나오는데 이것도 연평균 성장률 22%로  굉장히 빠른 성장세입니다.

 

 이전에는 반도체를 전 공정 단계에서 미세화를 통해 반도체의 성능을 올리려고 했는데 이 미세화는 이제 기술적 한계에 도달했다는 평가가  나오고 있습니다. 최근에 삼성과 tsmc가 지금 3 나노 공정에 대한 얘기가 나오고 있고 인텔 같은 경우에는 2 나노 공정, 1.4 나노 공정까지 양산을 계획을 하고 있습니다.

 

하지만 미세화는 그 한계가 있기 때문에 이제 반도체 회사들은 후공정에서 대책을 찾으려고 고민을 하고 있죠, 그래서 후공정에서 대책을 찾게 되었고, 효율적인 작동을 위해서 기판 하나에 다양한 칩들을 탑재하는 방식으로 ai 반도체 수요에 대응을 하려고 계획 중입니다.

 

 기존에는 "유기 기판" 소재를 사용을 했었는데 이 미세 공정에서 이용되는 열과 휘어짐에 약해서 최근에는 유기 소재 기판에 대한 대체제로 "유리기판"이 주목을 받게 되었죠. 아래 그림은 참고적으로 반도체 기판에 들어가는 재료들이 어떻게 변했는지를 보여주는 자료입니다.

 

기판의 변천

 

기존에는 1990년대까지는 리드 프레임을 주로 사용을 했었고, 90년도부터 2천 년도까지는 세라믹 기판으로 주로 사용을 했었습니다. 그리고 최근까지 사용되고 있는 유기 기판이 지금까지 사용되고 있는데 반도체 칩이 고성능화되면서 지속적으로 기판들이 바뀌는 것들을 볼 수 있습니다.

 

유리기판이란?

 

최근 28년도부터 인텔에서는  "유리 기판"을 사용해서 반도체를 제조하겠다고 언급을 했는데, 그러면서 유리기판이 시장의 뜨거운 감자로 떠오르게 되었죠, 그러면 유리 기판이 구체적으로 뭐냐라고 생각을 하실 텐데 유리 기판에 대해서 본격적으로 알아보도록 하겠습니다.

 

유리 기판은 문자 그대로 유리를 사용하여 만든 반도체 기판입니다. 반도체 기판이라는 것도 설명드리면 반도체 기판은 핵심적으로 칩 내외부 장치 간의 데이터 신호 전송 및 칩 내부 전자부품의 전기적 연결 같은 역할을 하는 게 반도체 기판입니다. 그래서 반도체 기판이 아래에 있고 그 위에 반도체 칩들이 하나하나 올라가고 그 반도체 칩들을 연결해 주는 것이 반도체 기판이라고 보시면 됩니다.

 

 쉽게 아실 수 있는 예로는  컴퓨터의 핵심부품이 메인보드를 보시면 되는데 그 메인보드가 반도체 기판 중에 하나라고 보시면 됩니다. 쉽게 말해서 우리가 흔하게 볼 수 있는 전자제품의  초록색 바탕에 여러 반도체 칩들과 회로들이 있는 것들을 기판이라고 볼 수 있는데 이걸 보통 PCB라고 합니다

 

PCB기판

 

현제의 PCB기판은 주로 유기기판을 많이 사용했지만 앞으로는 유리기판으로 대체될 거라는 전망이 속속 나오고 있는 게 현실입니다, 유리기판은 주로 /봉규산염 기반/  /실리콘 기반/ /세라믹 기반/ /용룡 실리카 석경 기반/ 으로 분류될 수 있는데 특히 봉규산염 기반 유리기판은 유리기판 중에 가장 열팽창률이 낮고  고온에 강해서 28년까지는 가장 큰 시장 성장률을 보일 것으로 예상이 되는 기판입니다.

 

유기 기판의 치명적 단점은 열에 의한 휘어짐으로 기판의 면적이 커지게 되면 데이터의 속도와 효율성이 급격히 떨어지는 치명적 단점을 가지고 있는데 이에 반해서 유리기판은 단단하다는 특징을 가지고 있죠, 그래서 칩과 MLCC가 많이 배치되어서 면적과 무게가 늘어나도 잘 휘어지지 않는다는 특징이 있습니다. 그리고 또 유리기판 같은 경우에는 열팽창 개수가 기존 유기기판의 절반 수준이어서 공정 중에 발생하는 열로 인한 휘거나 모양이 변형될 우려가 적다는 게 유리 기판의 장점이며 또 다른 장점 중 하나는 유리 기판은 기존 "유기 기판" 예비해서 동일 규격에서 50% 정도의 많은 칩을 탑재할 수가 있습니다.

 

 

또 유리기판은 기판에 회로를 형성하는 과정에서 유기기판에 비해 월등한 장점을 보이고 있는데 그것은 유리의 표면이 유기기판에 비해서 매끈한 표면을 가지고 있기 때문입니다, 유리의 표면 거칠기는 10 나노미터로 유기 기판의 거칠기 400에서 600 나노미터에 반해 유리기판은 40에서 60배 정도 차이가 나는 매끈한 표면을 보이고 있습니다.

 

이렇게 매끈한 표면은 미세한 회로를 손쉽게 배치를 하여 작업을 할 수 있는데 실제로 인텔은 유리 기판을 사용해서 기존 유기 기판의 10분의 1에 가까운 미세한 회로 밀도를 구현하겠다고 발표를 했습니다, 이와 같이 유리기판에 초미세 회로를 배치할 수 있게 됨에 따라서 기판의 규모가 작아지고 소형화될 수가 있겠죠.

 

이외에도 유리기판은 고주파 신호의 손실을 최소화해서 고속 통신 장비 제조에 유리한 점이 있고, 유리 기판은 유기 기판보다  8배 많은 데이터를 처리하면서 동시에 절반 정도의 낮은 전력을 소비할 수 있게 하는 강점을 가지고도 있습니다.

 

위에서 살펴본 봐와 같이 이러한 장점을 가지고도 왜 지금까지 상용화되지 못했냐라고 의문은 가질 수 있습니다, 거기에는 유리기판이 가지고 있는 몆 가지 단점들이 있습니다.

 

유리는 유리 특성상 누적된 압력이나 외부 충격에 쉽게 깨지는 특성이 있어서  제조공정에서 완성품을 만들기가 어렵고, 불량품이 굉장히 많이 나옴으로써  가격 자체가 기업들이 사용하기에는 어려운 점이 많았습니다, 하지만 반도제 칩이 고성능화되면서 기존에 사용하던 유기기판에 한계를 느끼면서 많은 기업들이 유리기판에 눈을 돌렸고, 유리 소재의 취약성을  극복을 하고  제조 공정을 최적화를 하면서 경제성도 살리고, 유리 기판의 장점은 유지하되  단점을 극복한 진정한 꿈의 기판으로 기대를 하면서 많은 기업들이 유리기판 산업에 뛰어들고 있습니다.

 

 

유리기판 주요 3 종목

 

현재 코스피 코스닥에 상장된 종목들 중 유리기판에 관계될만한 종목은 10개 남짓입니다, 그중에서 가장 유망하다고 개인적으로 보구 있는 3 종목을 선정했는데 다음과 같습니다.

 

켐트로닉스(089010)

켐트로닉스는  전자 및 화학제품을 생산 판매하는 기업입니다, 국내에서 유일한 디스플레이 식각 공정 업체로서 대면적 디스플레이의 유리 원장 식각 원천 기술을 보유하고 있고, 글로벌 반도체 업체인 OSAT의 유리 기판의 미세 홀을 가공하는 TGV공정 프로젝트에 파트너 기업으로 참여를 하면서 유리기판 제조의 핵심 공정 기술력을 키워나가고 있는 기업입니다.

 

해당 기술력을 바탕으로 유리기판 TGV 공정 사업이 더 성장을 하면서 안정적인 궤도에 오를 것으로 전망을 하고 있고 있습니다, 참고적으로 TGV라는 것은 간단하게, 유리 기판에다가 회로를 만들어내는 걸 TGV라고 이해하시면 되겠습니다

 

필옵틱스(161580)

필옵틱스는 2017년도에 코스닥에 상장된 기업으로 PCB 관련된 장비, FPD 관련된 장비 부품을 제조하고 판매하는 사업을 영위하고 있습니다. 주요 사업 부문으로는 OLDE 레이저 장비 부문과  2차 전지 공정장비 부문이 있습니다. 그리고   필옵틱스가 유리기판 사업에 연관이 있는 것은 24년도 3월에 TGV 장비 출하식을 가지면서 TGV 장비를 고객사에 공급할 것이라는 내용이 알려지면서였습니다.

 

필옵틱스의 장비는 현재 공개된 장비 중에서 가장 빠른 속도로 가동이 가능하고, 또  OLED 레이저 가공 기술을 바탕으로 디스플레이 사업을 통해서 오랜 기간 유리를 다뤄왔기 때문에 경쟁사 대비해서 기술적 우위에 있는 것이 동사의 강점이라고 할 수 있습니다.

 

 

ISC(095340)

 skc의 자회사인 앱솔릭스가 가장 빠르게 유리 기판을 상용화하겠다는 야심 찬 계획을 내놓았죠, 정말 유리기판 사업에 진심인 기업이 바로 앱솔릭스입니다, ISC 또한 SKC의 자회사로서 엡솔릭스와 면밀한 관계를 가지고 있어서 관심 종목으로 선정을 했습니다

 

ISC는 7개의 생산 판매 법인으로 구성된 반도체 테스트 부품 기업으로써 반도체 ic와 IT 디바이스 등을 테스트하는 반도체 테스트 소켓과 반도체 테스트 장비에 사용되는 테스트 설루션 유닛 등을 생산, 판매하고 있는 기업입니다,ic 테스트 소켓의 매출 비중이  85%,  테스트 솔루션 유닛이  15% 정도의 비중으로 매출구성이 되어 있습니다.

 

ic 테스트소켓은 반도체 후공정 파이널 검증 단계에서 사용되는 핵심 부품인데 반도체 패키지의 전기적 불량 여부를 확인할 때 사용됩니다. 중요한 것은 23년도 7월에 skc가 ISC의 지분을  45% 인수하면서 skc의 종속회사가 되었고, 또 다른 skc의 자회사인 앱솔릭스와 함께 패키지 테스트 설루션을 유리기판에 적용하는 방안을 지금 적극적으로 추진 중에 있는 것이 중요 포인트라고 할 수 있습니다.

 

 

마치면서

 

이상 유리기판에 대해서 알아보고 유리기판의 필요성과 함께 그 장점과 단점으로 인한 상용화의 어려움도 한번 짚어 보았습니다, 유리기판은 빨라야 27년도쯤에다 상용화가 가능하다고 하는데 벌써 관련기업들은 발 빠르게 움직이고 있는 모습입니다, AI시대가 도래하면 반도체 산업분야도 다각적으로 바뀌고 있고 그 중심의 중요한 한 부분에 유리기판이 있다고 봅니다.

 

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