Executive Summary (요약)

반도체 유리기판(glass substrate)은 기존 유기 기판(ABF/BT)이나 실리콘 인터포저를 대체할 차세대 패키징 소재로 주목받고 있습니다. 유리기판은 매우 평탄(flatness)하며 낮은 열팽창계수(CTE)를 갖고 있어 리소그래피와 미세 배선 구현을 용이하게 하며, 다중 칩 패키지에서 발생하는 워피지(warping) 문제를 크게 줄여 줍니다. 또한 유리의 유전율(dielectric constant)이 2.8–4.6 수준으로 규소(약 12)에 비해 낮고 손실(tan δ)도 매우 작아 고주파 신호 무결성(SI)을 대폭 개선합니다. 반면 기존 ABF/BT 기판은 CTE가 1520 ppm로 높아 대면적에서 왜곡이 크고, 실리콘 인터포저는 비싸고 대규모 생산이 어렵다는 단점이 있습니다. 유리기판은 이들 대비 저렴하면서도 2µm 이하 급 선폭/선간 구현이 가능해 데이터센터 AI/HPC, 고대역폭 메모리(HBM) 패키지, 고속 통신용 SerDes 패키지 등에서 대규모 고밀도 연결을 지원합니다. 실제로 AI·HPC 패키지에서 높아진 칩 성능 요구로 기판 대형화, 고밀도 배선 요구가 증가하고 있어 유리기판 수요가 급증할 전망입니다.

향후 37년 내 유리기판 적용이 기대되는 분야로는 AI 가속기·HPC (CoWoS/EMIB 대체), HBM 패키징 (실리콘 인터포저 대신), 데이터센터용 네트워크 칩의 고속 SerDes 패키지, 그리고 자동차 인포테인먼트/레이더 등 고속·고주파 패키징 시장 등이 꼽힙니다. 예를 들어 삼성전기는 유리기판 패키지로 기존 대비 두께를 약 40% 줄이고 대형 패널 왜곡과 신호 특성을 개선했으며, 20272028년 상용화를 목표로 합니다. Intel과 NVIDIA 등도 2025~2026년경 유리기판 기반 패키지 출시를 검토하는 등 시장 진입이 가시화되고 있습니다.

투자 관점에서 핵심 포인트는 다음과 같습니다. 첫째, 소재·장비·기판 가치사슬에서 어느 영역이 가장 큰 레버리지(수익)를 얻을지입니다. 현재 SKC(앱솔릭스)는 미국 공장 가동과 SKI(CHIPS Act) 자금 지원으로 선도적 위치에 있으며, Samsung Electro-Mechanics 및 LG이노텍 등은 자체 파일럿 라인 구축으로 경쟁에 합류했습니다. 둘째, 밸류체인상 노출도가 높은 상장사를 파악해야 합니다. 현재 SKC(SKC), 삼성전기(009150.KS), LG이노텍(011070.KS)는 유리기판 사업을 적극 추진 중인 기업으로 볼 수 있습니다. 반면 단순 테마성 언급에 그친 기업도 있으므로 유리기판 기술의 진전 상황과 매출 기여도를 구분해야 합니다. 셋째, 현재 기술옵션 대비 밸류(Valuation)를 주목해야 합니다. 예를 들어 SKC는 유리기판 기대감으로 주가가 크게 올랐으나 실질적 매출 전환은 아직 초기 단계입니다. 현 밸류가 과도하게 높아보일 수 있으며, 기술/투자 모멘텀이 이미 주가에 일부 반영됐을 가능성도 염두에 둬야 합니다. 마지막으로, 위험 요소도 주시할 필요가 있습니다. 유리기판의 기술적 검증이 완료되지 않아 수율·신뢰성 문제가 남아있으며 , 시장 채택 속도가 예상보다 느려질 경우 투자 리스크가 커집니다.

1. 기술 개요: 유리기판이란 무엇인가?

유리기판(glass substrate) 은 SiO₂ 기반의 고순도 유리를 웨이퍼나 대형 패널 형태로 만든 반도체 패키지용 기판입니다. 기존의 유기 재료(ABF/BT 등)로 만든 Organic Substrate나 실리콘 인터포저와 달리, 유리는 본질적으로 매우 매끄럽고 평탄한 표면을 지니며, CTE(열팽창계수)가 3~10 ppm/℃로 조절 가능하여 반도체 기판으로 적합합니다. 예를 들어 실리콘의 CTE가 약 2.6 ppm/℃, 일반 PCB 소재(유기) CTE가 1720 ppm/℃인 반면, 유리기판은 실리콘과 비슷한 저CTE를 구현할 수 있어 접합 후 워피지(warping)를 크게 줄일 수 있습니다.

소재(Material)	유전율 (εr)	손실탄젠트 (tan δ)	CTE (ppm/℃)	평탄도 & 두께정밀도	열전도도 (W/m·K)	강도 및 특성
유리(Glass)	~2.8–4.6	매우 낮음 (10⁻³ 이하)	3–10	극히 평탄, 두께제어 용이	~1.4	단단하나 취성, 균일성 우수
실리콘(Si)	~11.7	매우 낮음 (~10⁻³)	~2.6	고정밀 (웨이퍼 수준)	~130	경도가 높고 취성, 열전도↑
유기(ABF/BT)	~3.3–4.5	보통 (~10⁻²)	~15–20	적당(적층공정 변수 큼)	~0.7–1.0	유연, 고유연성(신뢰성은 유리보다 낮음)
세라믹(Al₂O₃ 등)	~9–10	낮음 (~10⁻³)	~7–10	비교적 평탄	~20–30	고강도, 고온 안정성 높으나 취성

위 표에서 보듯, 유리기판은 유전율이 ABF 수준에 비해 약간 높으나 실리콘보다 훨씬 낮아 고주파 특성에서 유리한 편입니다. 손실탄젠트도 매우 낮아 SI 향상에 유리합니다. 유기 기판의 CTE(약 15–20 ppm)에 비해 월등히 낮아 칩과의 CTE mismatch를 줄이고, 실리콘과 비슷한 CTE를 구현할 수 있습니다.

또한 유리의 표면은 매우 매끈해(Rθ평탄도 μm급), 대형 웨이퍼나 패널 수준에서도 두께편차(TTV)를 잘 제어할 수 있습니다. 반면 ABF/BT 등의 유기기판은 적층(플라즈마 CVD, 라미네이션) 공정에서 두께 제어에 한계가 있고, 다층 적층 시 변형이 누적될 수 있습니다. 열전도도에서는 유리(약 1.4 W/mK)가 유기(1 W/mK 미만)보다 양호하지만 실리콘(약 130 W/mK)에는 못 미칩니다.

유리기판의 주요 활용 영역은 특히 고다층(High-layer) 인터포저나 고밀도 배선(AI/HPC GPU·CPU 패키지), 패널레벨패키징(Panel Level Packaging, PLP), 고속·고주파 패키지(SerDes·5G/6G·광융합) 등입니다. 예컨대 최신 AI/머신러닝 칩은 다수의 HBM 메모리와 복수 코어를 2.5D로 집적하는데, 이때 실리콘 인터포저 대신 저렴한 유리 인터포저(core)로 구현하면 비용 절감과 낮은 손실을 동시에 얻을 수 있습니다. 또한 패널 레벨 패키징(FOPLP)에서는 수백 mm 크기의 Glass 패널에 칩을 배열해 미세선폭 RDL을 구현하는 연구가 활발합니다.

고속 패키징에서는 유리의 저유전율 특성 때문에 신호의 전파지연과 크로스토크를 크게 줄일 수 있어, AI 가속기나 5G RF 모듈 등의 대역폭 제약 완화에 기여합니다. 실제로 Intel과 같은 기업은 데이터센터·AI 및 그래픽용 패키지에서 유리기판을 우선 채택할 것으로 전망하고 있습니다.

2. 제조 공정 및 기술 난이도

유리기판의 제조 공정은 대형 유리 판을 기판 형태로 가공하는 단계와, 이 위에 패키지 회로를 형성하는 단계를 포함합니다. 주요 공정 흐름은 다음과 같습니다:

• 원판(웨이퍼/패널) 생산: 고품질 유리 기판은 일반적으로 플로트 공정(float glass) 혹은 융합 인발 공정(fusion draw)을 통해 생산됩니다. 플로트 공정은 용융 유리 용액을 부동 상태로 굳혀 넓고 평탄한 패널을 만드는 전통 기술이고, 융합 인발은 Corning의 Eagle XG 등과 같이 1300×1100mm 이상의 대형 초박형 유리판을 정밀하게 생산합니다. 이렇게 만든 유리 패널은 표면이 매우 매끄럽고 TTV(총 두께 편차)가 낮습니다. 이후 원하는 크기의 웨이퍼나 패널로 절단하고, 그라인딩·로핑·폴리싱 공정을 통해 두께를 수십~수백 마이크로미터(µm) 수준으로 얇게 만듭니다. 필요 시 화학 강화(ion exchange) 공정을 통해 Na⁺와 K⁺ 이온 교환으로 표면 경도를 높이기도 합니다.
• 비아 형성 (Through-Glass Via, TGV): 유리기판을 쓰려면 칩과 칩, 혹은 칩과 외부층을 연결하는 전기적 통로(TGV)가 필요합니다. TGV는 전통적 드릴링(기계적), 전기방전가공(EDM), 레이저 가공, 그리고 화학 에칭 등을 조합하여 만듭니다. 최근에는 LPKF의 LIDE(Laser Induced Deep Etching) 같은 레이저 기반 공법이 주목받고 있습니다. LIDE 공정은 피코초 레이저 펄스로 유리 내부에 미세 손상을 유도한 뒤 HF 습식 에칭으로 TGV를 형성합니다. 이 방식으로 지름 3µm, 간격 5µm 수준의 극미세 비아도 구현됩니다. 그림에서 보는 바와 같이, 레이저 펄스 수와 에너지가 증가할수록 비아 깊이가 깊어집니다. 이 밖에 레이저 직접 천공(CO₂ 레이저, UV 펄스 레이저)이나 전기방전식 EDM, 마이크로 드릴 등을 사용하기도 하며, 이 때는 가공 후 구리가 증착 또는 도금되어 전극을 형성합니다.
• 배선 및 RDL 형성: TGV 형성 후에는 일반적인 반도체 패키지 공정과 유사하게 박막증착(PVD/CVD)과 리소그래피, 에칭, 동박 증착(동 잉크 또는 전기도금)을 통해 회로 패턴 및 Redistribution Layer(RDL)를 만듭니다. 유리 기판은 평탄도가 워낙 높아 포토공정 정렬 오차가 적은 것이 장점입니다. 그러나 기존 포토레지스트나 접착제가 유리 표면에 잘 달라붙지 않는 점, 그리고 패널사이즈 확대에 따른 노광 장비 지원 등의 문제는 고려해야 합니다.

이런 과정에서 핵심 기술적 난제가 존재합니다. 우선 TGV 미세 가공에서의 수율 확보가 어렵습니다. 유리는 깨어지기 쉬운 물질이므로 드릴링이나 절단 시 미세 균열이 생기면 전체 기판 파손으로 이어질 수 있습니다. 또한 유리와 동박 사이에 접착력이 약해 에칭 후 도금 시 박리 현상이 나타날 수 있으며, CTE가 다른 이종 재료 간의 열 사이클에서 균열이 생길 우려도 제기됩니다. 대형 패널 처리에서는 열처리·화학처리의 균일성·제어가 까다롭고, 패널 전극 도금 시 잉크 흐름·온도 관리도 까다롭습니다. 유리기판은 매우 평평해 lithography에서 초점면(focal plane) 정렬이 용이하지만, 판넬 크기가 커질수록 장비 구경과 깊은 초점 확보가 필요합니다.

기존 ABF/BT 유기기판 공정과의 차이: 기술 및 설비 측면에서 현격합니다. 유기기판은 필름 라미네이션, 적층 화학 경화(프레스 오븐), 그라인딩, 드릴링(레이저) 등의 공정으로 이루어지며 이미 PCB 공정과 유사한 장비가 다수 있습니다. 반면 유리기판은 라인이 새로 구축되어야 합니다. 예를 들어, LPKF나 YES 같은 업체의 대형 습식 에칭 장비, 초정밀 레이저 가공 장비, 유리용 칩 분리(Chipping/Chamfering) 장치 등이 필요합니다. 실제로 LPKF는 유리 판넬 싱귤레이션 과정에 모따기(chamfer) 기술을 도입해 내구성을 높이고 수율을 개선하겠다고 소개한 바 있습니다. 요약하면, 기존 ABF/BT 공정은 유연하고 대량 생산화가 검증된 반면, 유리기판은 새로운 설비 투자(CAPEX)와 공정 안정화(예: HF 혹은 NaOH 에칭, 화학강화 등)가 필수적입니다.

3. 적용 분야별 분석 (Use Cases)

• AI 가속기·HPC GPU/CPU 패키지: 현재 NVIDIA, AMD, Intel 등의 AI 가속기는 2.5D CoWoS/C4 방식으로 GPU/CPU 칩과 HBM 메모리를 실리콘 인터포저 위에 집적합니다. 실리콘 인터포저는 신호 무결성은 우수하지만 300mm 플롯 생산 비용이 매우 높고, 배치 크기가 제한적이며, CTE 차이로 열 스트레스가 큽니다. 여기에 대형 칩 확대 추세로 워피지 문제가 심화되고 있습니다. 유리기판을 적용하면 기판 두께를 약 40% 줄이고, 실리콘 대비 전송 손실을 수십 배 감소시킬 수 있습니다. 또한 균일하고 낮은 CTE 덕분에 대형 패키지에서도 왜곡이 적어지고, 5nm 이하 미세 선폭 RDL 구현도 가능해져 칩렛(chiplet) 간 고속 인터커넥트를 효율화할 수 있습니다. 도입 장벽으로는 유리기판 기술 검증과 고비용 시제품 설계, OSAT의 생산 라인 조정 등이 있습니다. 그러나 관련 협업은 활발히 진행 중입니다. 예를 들어 삼성전자(삼성전기)는 Sejong 파일럿 라인에서 AI 가속기용 유리 인터포저를 개발 중이며, 2028년까지 기존 실리콘 인터포저를 완전히 대체할 계획입니다.
• HBM 및 고대역폭 메모리 패키징: HBM 메모리는 통상 2.5D 실리콘 인터포저 위에 쌓아 올리는데, 고단형일수록 인터포저 면적이 커져 비용이 폭등합니다. 유리 인터포저(Glass Interposer)를 쓰면 동일한 기능을 더 큰 패널에 구현할 수 있어 비용 효율성이 높아집니다. 실제로 SK하이닉스와 삼성은 미래 HBM 패키지에 Glass Interposer 연구 가능성을 타진하고 있습니다. 유리 기판의 저손실 특성은 고대역폭 HBM의 SI에도 도움을 줍니다. 단점은 실리콘 인터포저는 칩-유리 접합 기술(EMIB 등)을 이미 상용화했으나, 유리접합은 아직 초기 단계라는 점입니다.
• 데이터센터·네트워크용 고속 SerDes 패키지: 데이터센터 서버용 네트워크 칩(NIC, 스위치 ASIC)은 수백 Gbps 이상의 SerDes를 필요로 합니다. 현재는 대규모 멀티다이 패키지를 ABF 기반 FC-BGA 혹은 FLP(Fan-Out Laminate) 방식으로 구현합니다. Glass substrate 적용 시, 패키지 두께를 줄이고 신호 경로를 단축하여 전송 손실과 지터를 낮출 수 있습니다. 특히 광융합(Optical Co-Packaging) 트렌드에서 PCB 대비 열 안정성이 뛰어난 유리 패널은 고밀도 광패키징에도 유리합니다. 장벽은 기존 PCB 공정 교체 비용과 OSAT 측의 적응 문제입니다. 현재 인텔 등 데이터센터 칩셋 설계 기업은 유리기판이 데이터센터용 AI 패키지에 가장 먼저 적용될 것으로 보고 있습니다.
• 모바일/PC/콘솔 SoC 패키지: 휴대폰이나 PC용 SoC 패키지는 현재 FC-BGA, PoP 등 ABF 기반 패키지가 대세입니다. 유리기판은 이러한 볼륨 시장에 도입되기 어렵습니다. 왜냐하면 모바일 SoC는 상대적으로 패키지 성능 요구가 낮고, 생산 단가와 수율이 더 중요한 시장이기 때문입니다. 다만 차세대 폰용 RF 모뎀/안테나 모듈이나 가상현실(VR) 웨어러블 기기 등 초고주파 및 RF 집중 시장에서는 Glass의 저손실 특성과 얇기 장점이 일부 활용될 여지가 있습니다. 현 시점에서는 “Glass for PC/모바일”은 검토 단계를 벗어나지 못하고 있습니다.
• 자동차 전장(ADAS, 인포테인먼트, 파워트레인): 자동차 애플리케이션은 고온·진동 등 극한 환경에서 동작해야 하므로 안정성이 중요합니다. 현재 자동차용 SoC 및 인포테인먼트는 대개 PoP(FC-BGA)나 MCM 패키지로 양산됩니다. Glass substrate는 열 안정성이 높아 자동차용 고성능 패키지(예: 자율주행 AI, 라이다 등)에서 장점을 낼 수 있습니다. 그러나 아직까지 자동차 고객사들은 유리 적용에 대해 소극적입니다. 상용 차량용 부품은 수백 만 대 단위가 요구되며, 신뢰성 검증 기간(수년 이상)이 길기 때문입니다. 따라서 “2025년 이전에는 Glass 자동차 부품 채택은 크지 않을 것”으로 보입니다. 향후 자율주행 고속 통신 모듈이나 레이더 패키징 측면에서 연구가 이뤄질 전망입니다.

4. 비교 분석: 유리기판 vs 기존 기판·실리콘 인터포저

유리기판은 신호무결성(SI), 전력무결성(PI), 비아/배선 밀도, 패키지 두께 축소 가능성 등에서 기존 재료와 차별성을 보입니다.

• 신호무결성(SI), 전력무결성(PI): 유리기판은 유전율이 낮고 손실이 적어 고속 신호 특성이 뛰어납니다. 예를 들어 유리의 Dk≈2.8 대비 실리콘은 Dk≈12에 달하기 때문에, 같은 전송로 길이에서도 실리콘에 비해 수십 배 낮은 전송 손실과 Crosstalk를 가집니다. 반면 ABF/BT는 Dk≈3.34.5, tanδ≈0.0040.01 수준으로 유리보다 약간 열등합니다. 그러나 ABF/BT는 조성에 따라 저유전 수지(예: PTFE 기반)도 있어 대역폭 특성은 준수한 편입니다. PI(전력 무결성) 측면에서는 유리의 낮은 유전율로 인한 저커패시턴스 덕에 전원분배망 노이즈가 감소하는 효과가 기대되나, 실제 전원 배선 설계는 패키지 전체 구조에 의존하므로 근본 차이는 크지 않습니다.
• 비아 밀도/배선 밀도, 패키지 크기 축소: 유리기판은 실리콘 인터포저나 ABF 대비 2µm 이하 미세배선 구현이 유리합니다. 특히 유리의 높은 평탄도와 낮은 CTE로 인해 얼라인먼트(overlay) 오차가 작아 더욱 촘촘한 패턴을 만들 수 있습니다. 실제로 유리기판은 <2µm 선폭·선간 RDL까지 양산 가능성으로 언급됩니다. 실리콘 인터포저는 TSV 기반이라 비아 직경과 개수에 한계가 있으며, 패널 사이즈도 12인치(300mm)로 제한됩니다. 유리패널은 수백 mm 대형으로 제조할 수 있어 대면적 MCM 디자인에 유리합니다. 패키지 두께 측면에서도 유리기판은 ABF층을 거치지 않기 때문에 통합두께를 크게 줄일 수 있습니다. 단, 유리기판은 여전히 절단·절곡이 어려워 최종 패키지 디자인 시 절단 크랙 방지 등 고려사항이 많습니다.
• 공정비용(CAPEX/OPEX), 재료 단가: 실리콘 인터포저는 고가의 SOI 웨이퍼를 사용하고 복잡한 TSV 공정이 필요해 kg당 비용이 매우 높습니다. 유리기판은 소스(PC, borosilicate) 단가가 저렴한 반면, 가공비용(CAPEX/OPEX)은 새로운 설비(레이저, 에칭 등)가 필요해 초기 부담이 큽니다. ABF/BT 기판은 현재 수조 원대 패키지 시장에 검증된 재료로, 공정 인프라가 완성되어 있어 대량생산 비용이 낮은 편입니다. 전반적으로 초기 도입 단계에서는 유리기판의 원가가 실리콘 인터포저보다는 낮지만, ABF 소재보다 높을 수 있습니다. 다만 대면적이나 미세 라인밀도 요구가 있는 경우에는 비용 대비 성능에서 경쟁력을 갖습니다.
• 기술성숙도(TRL), 수율, 양산 사례: ABF/BT 기판은 수십 년 축적된 기술로, TRL(기술성숙도)가 높고 수율도 안정적입니다. 반면 유리기판은 아직 연구·파일럿 단계로, 양산 사례는 드뭅니다. SKC 앱솔릭스가 2025년 말부터 시제품 생산을 예고하고 있고, 삼성전자(삼성전기)·LG이노텍도 2027~2028년 양산 목표로 예비 생산을 준비 중입니다. 실리콘 인터포저는 이미 수년간 CoWoS에 적용돼 왔지만, 고비용과 수율 이슈로 부분적 채택에 머무르고 있습니다.
• 고객사의 전환비용(switching cost): 유리기판을 도입하려면 기판 설계, 패키지 어셈블리 공정 등이 변경돼야 합니다. 특히 유리와 칩 접합 방법(범프 피치, 열처리 프로파일), 적층 구조 설계 등에서 새로운 검증이 필요합니다. 반면 ABF 기반 시스템 설계가 이미 표준화돼 있어 전환 비용이 낮습니다. 따라서 고객사 입장에서는 “기존 기술(ABF/BT/실리콘)로도 충분”이라는 인식이 적용을 지연시키는 요인입니다.

정리하면, 유리기판은 유리 인터포저 vs 실리콘 인터포저 관점에서 보면 비용 절감과 유연성을 갖추면서 SI 성능도 우수해 2.5D 패키징 대체 가능성을 제시합니다. ABF 기판 대비로는 고다층·고주파 특성, 대형화에서 장점이 크지만, 현재의 대량생산 공정과 호환되지 않고 초기 투자비용과 수율 리스크가 커 고객 전환이 쉽지 않습니다. 고객사의 설계·공정 변경 부담이 커서 장기적 트렌드로 봐야 합니다.

5. 산업·밸류체인 구조 분석

유리기판 생태계(Value Chain)는 (1) 소재 공급, (2) 기판 가공/처리, (3) 패키징(OSAT) 및 기판 제조, (4) 팹/IDM(Foundry/IDM), (5) 최종 칩 설계사·시스템사로 구성됩니다.

• 원료 유리/기판 소재 업체: Corning, AGC, Nippon Electric Glass(NEG) 등이 대표적입니다. 이들은 디스플레이용 유리(강화유리, Borosilicate, Aluminosilicate 등)를 생산하며, 고품질 글래스 패널을 공급할 수 있는 기술력을 보유하고 있습니다. 이들 업체는 현재 생산 능력과 노하우가 크기 때문에 진입장벽은 낮지 않습니다. 수익은 광학/디스플레이 사업에 쏠려 있지만, 반도체 패키징 시장 수요가 커지면 추가적인 매출원이 될 수 있습니다. 예를 들어 Corning은 Gen10.5 규모의 ultra-flat glass를 기반으로 패널 형식 glass substrate 제품을 개발하고 있습니다. 주요 기술 모멘텀으로는 기존 강유리 제조공정을 반도체용에 맞춰 조정하는 단계로, 일부 기업은 자체적으로 반도체용 Glass 소재 개발을 추진 중입니다 (예: AGC는 SiO₂ 함량이 높은 포토용 흑색 유리, Corning은 Eagle XG 제픔군) .
• 유리기판/유리 인터포저 가공 업체: 원판 유리 공급 후 이를 반도체 기판으로 가공하는 전문 업체입니다. 글로벌 기준으로는 SKC(앱솔릭스; Absolics), Corning, Ibiden(일본), Dai Nippon Printing (DNP, 일본), NEG(일본) 등, 장비 기반으로는 LPKF(독일), YES(미국), Onto Innovation(미국) 등이 있습니다. SKC(앱솔릭스)는 미국 조지아공장(1단계 연 1.2만㎡)에 이어 2단계(연 7.2만㎡)를 계획하며 2025년 말까지 양산 준비 중입니다. Absolics는 TGV 가공 장비(레이저 LIDE 포함)를 확보한 대표적인 신생 기업으로, 반도체 파운드리 및 팹리스와 직접 협업해 수요를 확보하고 있습니다. Corning은 소재 기업이지만 자체 패널 가공도 가능하며, 관련 기술을 패키징 업체에 라이선스하기도 합니다. 일본의 Ibiden, DNP, Shin-Etsu Chemical 등은 ABF/BT로 강점을 가진 업체로, 유리기판 쪽에도 진출을 준비하거나 파트너십을 모색 중입니다. 이 단계는 높은 설비 투자가 필요하고 고객(팹/패키지) 확보가 관건입니다. 현재 수익이 바로 많이 쌓이진 않으며, SKC와 AMAT 같은 경우 R&D 및 초기 투자 단계에 가깝습니다.
• 패키지 하우스(OSAT) 및 기판 업체: 삼성전기(Samsung Electro-Mechanics), LG이노텍, ASE, Amkor, SPIL 등 OSAT 기업과 SEMCO, Ibiden, Unimicron, Nan Ya(台塑) 같은 기판 업체들이 여기에 해당합니다. 이들은 전통적으로 ABF/BT 기판 및 패키지 생산 경험이 풍부합니다. 유리기판 수요가 발생하면, OSAT는 생산 라인을 확장하거나 기판 제조사와 협업해 대응할 것입니다. 예를 들어 삼성전기는 세종공장에 유리기판 시생산라인을 구축했고, 2026~27년부터 양산을 목표로 하고 있습니다. LG이노텍도 경북 구미에 파일럿 라인을 운영 중입니다. 이 단계는 부가가치가 높은 영역으로, 새로운 매출처 확대가 기대됩니다. 다만 기존 ABF/BT 설비는 활용이 어려우므로, 별도의 Glass 전용 설비를 도입해야 하는 진입장벽이 큽니다. 기존 기판업체는 “글라스 팩토리”를 위한 고온·고압 설비, 리소그래피, 에칭 장비 등을 확보할 필요가 있습니다. 소재 면에선 유리 특유의 ‘매끄러운 표면’과 ‘CTE불일치’ 문제를 해결하기 위해 접착·프라이머 기술 도입이 관건이 됩니다.
• 파운드리/IDM (Foundry/IDM): TSMC, 삼성파운드리, 인텔, SK하이닉스 등 파운드리와 IDM은 결국 유리기판의 수요처입니다. 이들은 최종 고객 요구에 맞춰 패키지 기술을 결정합니다. 현재 TSMC는 NVIDIA의 요청에 따라 유리기판 연구를 진행 중이며, 2025~26년경 초기 제품을 내놓으려 합니다. 삼성파운드리도 자체 AI 칩에 적용 계획을 시사했고, 인텔은 10년 전부터 연구해온 기술을 계속 추진 중입니다. 팹/IDM은 이 밸류체인의 가장 높은 부가가치를 가져가는 단계로, 실제 수익도 큽니다. 다만 고객사 잠금(lock-in)이 강해 새로운 기판에 대한 신뢰성 검증 요구가 엄격합니다. 인텔은 이미 데이터센터·AI용 칩에 유리기판을 우선 적용하려 하고, AMD·Nvidia 같은 팹리스는 TSMC/파운드리 협력으로 추진 중입니다.
• 최종 고객사 (Fabless & System): NVIDIA, AMD, Intel, Broadcom, Marvell, 메모리 업체(SK하이닉스, 삼성전자 메모리 등)와 같은 칩 설계 기업들은 유리기판 채택을 주도할 주요 고객사들입니다. 이들은 성능 향상을 위해 패키지 혁신에 투자합니다. 예를 들어 NVIDIA는 2026년까지 유리기판 채택을 목표로 하고, AMD도 검토 중이라는 보도가 있습니다. 고객사에서는 기술 수용 가능성, 보드 설계 변경 비용 등을 고려해 선택합니다.

각 단계별 수익/이익 구조를 보면, 소재·디바이스 단계보다는 파운드리/IDM 단계에서 가장 높은 마진이 발생합니다. 반면, 유리 원료 공급 단계는 commoditized에 가깝고 마진이 크지 않습니다. 기판 가공 및 OSAT 단계는 설비 투자 부담이 크지만 성공 시 안정적 사업이 될 수 있습니다. 진입장벽 측면에서는 기술 (예: 극미세 TGV 가공, 대형 패널 리소그래피), 자본 (시설 투자), 고객잠금 (기존 패키지 방식에 대한 인센티브 부족)이 모두 높습니다. 다만, 디스플레이용 유리 설비를 일부 전용화하면 일정 부분 활용 가능하므로, Corning·AGC 등 기존 유리 업체는 어느 정도 기술·생산 경험을 활용할 수 있는 모멘텀을 가집니다. 반면 순수 반도체 회사나 기판 업체는 신규 설비 투자 없이는 진입이 어렵습니다.

6. 주요 기업 및 기술 로드맵 (Vendor Cards)

• SKC (100220:KR): 본업은 화학·소재(유기박막 등)이며, Glass 기판 소재 및 가공 사업에 진출했습니다. 자회사 앱솔릭스(Absolics)를 통해 미국 조지아주에 1.2만㎡ 규모 유리기판 공장을 건설하여 샘플 생산을 시작했으며, 추가 2단계(7.2만㎡) 증설 계획 중입니다. 기술적으로 LPKF LIDE 등 레이저 가공 장비를 도입해 미세 비아 기술을 확보했고, AMD·AWS와 협의 중으로 알려졌습니다. 2025년 말까지 파일럿 양산을 목표로 하며, 성공 시 세계 최초의 대규모 상용화 가능성이 있습니다. 현재 유리기판 매출은 미미하지만, CHIPS Act 자금($40M) 지원과 SKC·Applied Materials의 자금 조달로 적극 투자를 이어가고 있습니다. 리스크는 높은 CAPEX와 고객 인증 시간 지연 등입니다.
• 삼성전기(009150:KS): 본업은 MLCC, RF 모듈, 카메라모듈, 모바일 기판 등입니다. 2024년부터 경기도 화성(세종)사업장에 유리기판 시생산 라인을 구축하고 시험생산 중입니다. 일본 Sumitomo화학과 합작법인(JV) MOU를 맺어 Glass 소재 제조를 협력 검토 중이며, 2027년경까지 상업화를 기대합니다. 기술적으로 유리 표면 장식(모따기) 기술, LIDE 기반 미세 비아, 동박 증착 공정 등을 확보 중입니다. 삼성전기는 고객사(아마도 삼성전자 파운드리) 수요를 바탕으로 패키지 설계를 조정 중이며, 자체 AI칩에 적용할 계획입니다. 유리기판 관련 매출은 아직 개발비 수준이나, 기존 기판 사업(MLCC, 기판)이 견고해 추가 성장 모멘텀으로 간주됩니다. 강점은 삼성 그룹 내 테스트베드 확보, 약점은 양산 수율 불확실성입니다.
• LG이노텍(011070:KS): 본업은 스마트폰 카메라 모듈 등 전장부품 제조입니다. KPCA2025에서 구미에 파일럿 라인을 구축 중임을 공개하였고, 2025년 말 시제품, 20272028년 양산을 목표로 합니다. CTE 제어 및 미세 패턴 가공을 핵심 경쟁력으로 내세우며, SK하이닉스(메모리) 등을 고객사로 확보하고자 합니다. 기술/상업적으로는 삼성전기와 비슷한 단계이나, 해외시장 및 파운드리 연계에서 삼성전기에 비해 경험이 부족합니다. 현재 유리기판 매출 기여도는 거의 없으나, 포텐셜 관점에서는 LG이노텍의 픽업이 35년 시점에 달아오를 수 있는 기업으로 꼽힙니다.
• Applied Materials (AMAT): 본업은 반도체 장비(특히 박막공정, 에칭, CMP)입니다. SKC 앱솔릭스와 전략적 협력관계(지분투자 및 장비납품)를 맺었으며, 유리기판 전용 가공·증착 장비를 공급합니다. 또한 Onto Innovation(측정장비)과 협업해 유리 패널 레이아웃/수율 솔루션을 개발 중입니다. 설비 부문에서 유리기판 공정 전반에 노출도가 높아, 기술 발전에 따른 수혜 가능성이 큽니다. 현재 유리기판 매출은 간접적으로나마 존재하며, 성장 여력이 큽니다.
• Corning (GLW:US): 본업은 유리·세라믹 소재, 특히 디스플레이용 강화유리로 유명합니다. 유리기판 관련해서는 양산형 패널(Gen 10.5)과 PrecisonGlass FusionDraw 공정을 보유하고 있으며, 패키징용 유리 소재(예: Eagle XG® Glass) 개발에 참여합니다. 자체적으로 유리 가공을 하진 않으나, SSD/반도체 부문에서 유리 테스트 플로우를 고객사에 제안 중입니다. 기술 강점은 ultra-flat 대형 패널 제작력이고, 약점은 패키징 생태계 진입 초기 단계입니다. 매출 기여도는 아직 없지만, Glass substrate 키트 등을 통해 인지도를 높여가고 있어 중장기 옵션 가치가 있습니다.
• 일본 기판업체(Ibiden, Unimicron 등): Ibiden은 PCB/IC기판(ABF) 글로벌 1위 업체 중 하나로 유리기판 개발을 검토 중입니다. Dai Nippon Printing(DNP)과 Shin-Etsu Chemical도 유리 글라스 관련 JV를 모색한 바 있습니다. Nan Ya 등 타이완 기판사들도 R&D를 진행하고 있으나, 구체 로드맵은 미공개입니다. 이들 업체는 기존 ABF/BT 라인을 보유해 장비 투자 부담이 상대적으로 낮으나, 유리 소재 자체가 신사업 분야라는 점에서 사업 전환 리스크가 있습니다. 현재까지 매출 기여도는 거의 없습니다.
• 장비/소재/화학 기업: LPKF, Onto Innovation (ONTO:US), 벡텔(Vistec), AMAT 등은 레이저-에칭, 측정 솔루션을 제공합니다. Dow Chemical/Toyo Tanso 같은 특수 필름사도 접착·마스크 등 소재 개발에 나서고 있습니다. 이들 업체는 직접 상장사라기보다 SKC/삼성 등에 납품하거나 M&A를 통해 노출됩니다 (예: Onto, AMAT, TEL, ASMPT 등). 유리기판 전용 장비 매출은 아직 크지 않지만, 향후 패널 레벨 공정 수요가 증가하면 빠르게 성장할 분야입니다.

7. 시장 규모 및 채택 시나리오

시장조사업체들의 예측에 따르면, 글로벌 유리기판 시장 규모는 2023년 약 71억 달러에서 2028년 약 84억 달러로 연평균 3.6% 성장할 것으로 전망됩니다. 다만 이 전망은 패키징용 유리뿐 아니라 디스플레이·기타용 통합치 수치일 수 있습니다. 다른 보고서에 따르면 2034년까지 CAGR 5.9%로 성장해 42억 달러가 될 것이란 예측도 있습니다. 어쨌든 향후 5~10년 내 시장 규모는 수십억 달러 수준에 이를 것으로 보입니다.

세부 애플리케이션별 기여도를 가정하면, AI/HPC 패키징(50%)과 HBM(30%)이 유리기판 수요를 견인할 전망입니다. 데이터센터/네트워크(15%)가 그 뒤를 잇고, 모바일/PC/자동차(5%)는 상대적으로 적을 것으로 예상됩니다. 예를 들어 Nvidia와 AMD는 AI GPU/CPU에서 유리 인터포저 대형화에 관심이 크며, HBM 업계도 차세대 메모리 패키지에 Glass 솔루션을 고려하고 있습니다. 네트워크 칩과 고속 인터커넥트 분야에서도 SerDes 고주파 신호 특성 개선을 위해 Glass를 도입할 잠재력이 있습니다.

채택 속도 시나리오는 다음과 같이 그려볼 수 있습니다.

• 보수적 시나리오: 2025년까지 파일럿 단계에 머무르고, 2027년 이후 소수 사례에서 매출 시작. 2030년에도 패키지/기판 시장 점유율이 1~2% 정도에 그침. 채택을 지연시키는 요인으로는 공정 복잡성, 수율 리스크, 설비 투자 부담, 고객사의 인식 등이 있습니다.
• 기준 시나리오: 20252026년에 첫 상용 샘플이 등장하고, 20272028년부터 AI·HBM 애플리케이션을 중심으로 매출이 본격화. 2030년까지 관련 시장 점유율 10% 정도 달성.
• 공격적 시나리오: 이르면 2025년부터 대량 생산으로 전환되며, 2028년경부터 유리기판 기반 패키지가 주요 솔루션으로 자리 잡음. 2030년까지 전체 패키징 시장의 10~20%가 유리기판으로 대체. 주요 가속 요인은 CHIPS 법안 등 정부 지원, 에너지 효율/성능 요구 급증, 그리고 주도기업의 조기 상용화입니다.

채택 가속 요인은 고성능 칩 수요 증가(AI 워크로드), 패키지 설계 주기 단축, 공급망 준비, 경쟁 솔루션의 한계 도달 등입니다. 반대로 지연 요인은 기술 성숙도 부족, 높은 도입 비용, 고객사 인센티브 부족, 기존 투자 보호 등입니다. 예를 들어 ZDNet Korea는 “유리기판 기술적 난제와 시장 불확실성”으로 인해 투자 검증이 필요하다고 지적했습니다. 결국 채택 속도는 기술적 성과와 고객 요구 사이의 균형에 달려 있을 것입니다.

8. 리스크·제한 요인 분석

• 기술적 리스크: 미세 비아·배선 공정이 가장 큰 난관입니다. 유리의 취성으로 인해 TGV 드릴/에칭 중 크랙이 생기기 쉽고, 이를 막기 위한 공정이 미성숙합니다. 특히 패널 레벨으로 확장할 경우 수백 mm 단위에서 균일한 결과를 내기가 어렵습니다. 또한 유리 표면이 매끄러워 접착이 어려워 접합층(동박, 접착제)에서 분리나 박리 문제가 발생할 수 있습니다. CTE 차이에 따른 열응력도 세심한 관리가 필요하며, 실제로 고온 사이클에서 칩과 기판 사이 접합 불량으로 신뢰성 이슈가 보고되고 있습니다. 결국 이러한 요인들은 초기 수율과 생산 타임라인에 리스크로 작용합니다.
• 경제성 및 공급망 리스크: 막대한 CAPEX 부담이 있습니다. 새로운 Glass 라인은 기존 PCB/ABF 라인과 설비가 호환되지 않으므로 별도 투자가 불가피합니다. 특히 TGV용 레이저 및 에칭 장비, 대형 포토장비, 화학설비(CMP, 청정각 등)의 도입 비용이 높습니다. 초기에는 소량 생산으로 수익성이 낮을 수 있으며, 단기간 내 대량생산이 어려우면 투자 회수 기간이 길어집니다. 또한 유리 원자재 가격 변동과 HF, NaOH 같은 화학약품 공급 이슈도 고려해야 합니다. 예를 들어 HF(불산)는 안전·규제 이슈가 있는 물질이라 대체제가 모색되고 있고, 원료 유리 품질 관리도 과제입니다. 한편, 기존 ABF/BT 기판 라인이 과잉장비 투자 상태라는 의견도 있습니다. 미국·한국·일본 정부의 반도체 지원 정책이 유리기판 산업 육성을 돕고 있지만, 민간 차원에서의 예비투자 검증 없이는 위험 부담이 큽니다.
• 고객 채택 리스크: 기존 솔루션의 충분성이 꼽힙니다. 고객사(팹리스·OSAT) 입장에선 새 기판 도입에 따른 설계 변경·검증 비용을 꺼릴 수 있습니다. ABF/BT 기판 공정은 이미 가동 중이고 수율이 안정적이므로, 성능 차이가 명확하지 않거나 비용 이점이 작다면 굳이 전환할 이유가 적습니다. 예를 들어 ZDNet은 “패키징 업계에서 유리기판을 반드시 유일한 해결책으로 보지 않으며, 투자 검증이 더 필요하다”고 전했습니다. 또한 신뢰성 검증에는 수년이 소요되므로, 초기 채택 기업이 아닌 다른 고객사는 관망세로 갈 수 있습니다.
• 경쟁 기술: 고도화된 ABF/BT 기판과 실리콘 인터포저뿐 아니라, 3D 스태킹(CoWoS, InFO), POCL(Panel-on-Chiplet) 등 대체 아키텍처가 유리기판의 시장을 압박할 수 있습니다. 예컨대 ABF 기술도 미세배선 한계를 극복하기 위해 초박막 적층이나 3D-FOWLP(ULP) 방식으로 진화하고 있습니다. 실리콘 인터포저는 아직 고성능 칩에 채택 중이며, 실리콘의 높은 유전율/열전도도를 활용한 차별화된 솔루션(EMIB, CoWoS)이 계속 나올 수 있습니다. 그래핀, 탄소나노튜브 기반 저유전 물질, 광자 패키징 같은 새로운 소재·기술도 향후 장애물이 될 수 있습니다. 따라서 유리기판은 분명 이점을 제공하지만, 이러한 경쟁 솔루션 대비 효율(비용-성능) 관점에서의 우위가 검증되지 않으면 도입이 지연될 수 있습니다.

9. 투자 관점 분석 (3~7년 중장기)

3~7년 중장기를 보는 투자자 관점에서, 유리기판 상용화 시 밸류체인에서 레버리지를 받는 구간은 다음과 같습니다.

우선 소재 업체 (Corning, AGC, NEG 등)는 유리 자체를 공급하는 역할로 비교적 안정적인 수혜주가 될 수 있습니다. 그러나 수익 부가치는 크지 않습니다. 기판 가공업체 (예: SKC/앱솔릭스)는 초기 단계이며 성과가 불확실해 투자심리가 극단적으로 엇갈립니다. 만약 상용화가 성공하면 절대 수혜자는 이들입니다. 장비업체(AMAT, Onto, TEL, ASMPT 등)는 유리기판 전용 장비 수요가 커지면 매출 확대가 기대됩니다. 특히 LPKF처럼 유리공정 선점 기업과 관련 업체(SKC)의 장비사인 AMAT가 레버리지를 많이 받습니다.

OSAT 및 파운드리 (삼성전자, 삼성전기, TSMC, Intel 등)는 성장 엔진 역할이지만, 유리기판 단독으로 실질적 폭발적 수익 증가를 보기는 어려울 수 있습니다. 다만 고성능 제품으로 고부가가치 확보가 가능하므로 주가 프리미엄 요인이 될 수 있습니다.

상장사별로 유리기판 노출도가 높은 기업과 테마만 있는 기업을 구분하면, 예를 들어 SKC (앱솔릭스)는 유일하게 대규모 설비투자를 진행 중인 기업으로 노출도가 높습니다. 반면 S-오일(-) 등 여타 석유화학사는 피상적으로 참여 얘기만 있을 뿐 구체 계획이 없습니다. 삼성전기, LG이노텍, 삼성전자는 실제 라인 구축·샘플을 내기 시작해 노출도가 높다고 볼 수 있습니다. Absolics(앱솔릭스)는 SKC의 자회사지만 상장사는 아니므로, 투자자는 SKC를 통해 간접 노출됩니다.

현재 시점에서 예시를 들어 보면:

• 기술옵션 가치 크지만 매출은 낮은 기업: SKC(앱솔릭스)가 대표적입니다. 기술 선점과 정부 지원으로 성장 가능성이 크지만, 아직 매출은 시제품 수준에 머뭅니다. 또 Onto Innovation(ONTO) 같은 계측장비 업체도 유리기판 지원 솔루션을 개발 중이나 매출화 전 단계입니다.
• 본업이 탄탄하고 Glass가 추가 업사이드인 기업: 삼성전기가 해당합니다. MLCC/PCB 등 본업이 안정적이며, Glass가 부가 성장 모멘텀으로 작용할 수 있습니다. LG이노텍 역시 주력 사업(모바일 카메라)이 견조한 가운데 Glass 개발이 추가 호재입니다.
• 리스크/불확실성 과도해 보이는 기업: Glass 한 가지만 바라보고 무리하게 투자하는 스타트업형 회사들이 있을 수 있습니다. 아직 인증도 받지 않은 장비사나 소규모 팹리스는 높은 기대에 비해 실제 효과가 미미할 수 있습니다.

밸류에이션 측면에서는 동종 업계 대비 프리미엄/디스카운트를 점검해야 합니다. 예컨대 SKC는 Glass 테마로 최근 주가가 급등해 P/E가 높아졌으며, 이것이 일시적 버블인지 검증이 필요합니다. 반면 삼성전기나 LG이노텍은 유리기판보다 MLCC·모듈 사업 비중이 커 주가 변동폭이 상대적으로 적습니다. 유리기판 모멘텀이 이미 주가에 선반영된 것처럼 보이는지 여부는 기업별로 차이가 큽니다. 투자자는 기술 실체가 입증되는 시점(2026~2028년 예상)에 주가가 재조정될 수 있음을 유의해야 합니다. 따라서 성장 잠재력이 큰 기업 (예: SKC)과 안정적인 사업기반 기업 (예: 삼성전기)을 포트폴리오에 함께 고려하는 전략이 바람직합니다.

10. 결론: Actionable Takeaways

기술·산업 관점 핵심 포인트:

• 유리기판은 평탄도, 저CTE, 저손실 특성으로 초미세·고주파 패키지에 강점이 있음.
• 실리콘 인터포저보다 저렴하면서 ABF보다 성능 우수. 2µm급 RDL 구현과 40% 두께 절감 효과가 기대됨.
• AI/HPC, HBM, 데이터센터 네트워크용 패키지에서 수요 견인할 전망. 모바일/일반 MCU 시장보다는 고성능 칩 중심으로 채택 예상됨.
• 기술 난제(미세 TGV 수율, 워피지, 신뢰성)와 설비 투자 비용이 큰 제약. 기존 장비와 공정의 호환성 부족이 초창기 장애 요인임.
• 주요 업체 SKC(앱솔릭스), 삼성전기, LG이노텍 등이 선도적으로 파일럿 생산 중이며, 국내외에서 2027~2028년 양산 전환을 목표로 하고 있음.

투자 관점 핵심 포인트:

• 유리기판 가치사슬에서 소재·장비→기판 제조→OSAT 순으로 레버리지가 분배될 전망. SKC(앱솔릭스)·AMAT 등 설비·소재 업종이 가장 큰 수혜가 예상됨.
• SKC는 선제적 투자로 기술옵션이 크지만 현금흐름은 미미. 삼성전기·LG이노텍은 본업 안정성 대비 추가 성장 모멘텀 기회. 주가에는 이미 기대감 일부 반영된 상태.
• 기술 상용화까지 불확실성 존재: 수율·수요 검증이 완료될 때까지 단기 주가 변동성에 유의. 지나치게 높은 성장률을 가정하는 기업은 리스크 큼.
• 밸류에이션: SKC는 경쟁사 대비 고평가, 삼성전기·LG이노텍은 비교적 보수. Glass 모멘텀이 충분히 반영되었는지, 추후 실적 전환 시점까지 모니터링 필요.
• 업종 분산 필요: 단일 기업 의존보다는 장비, 소재, OSAT 등 다각적 포트폴리오 구성. 예를 들어, AMAT(장비), Corning(소재), 삼성전기(OSAT) 등.

추가로 공부하면 좋은 서브 토픽:

• 패널 레벨 패키징(FOPLP) – 유리기판이 주로 기대되는 생산 방식으로, 현황과 기술 과제를 파악할 것.
• 2.5D/3D 패키징 기술 (CoWoS, EMIB, PoP 등) – Glass substrate의 경쟁 및 협업 관계 이해.
• 고속 SerDes 설계 및 패키지 상호작용 – Glass 도입 시 신호 무결성 개선 효과를 설계 관점에서 분석.
• 레이저 가공 기술 (LIDE, UV 레이저) – 미세 TGV 구현을 위한 최신 장비/공정 동향.
• 반도체 패키징 신뢰성 평가 – Glass substrate 도입 시 CTE mismatch, 열/기계적 신뢰성 시험 사례 연구.

출처: 본 보고서는 Semiconductor Engineering, 한국 경제·산업 뉴스, 시장조사 리포트, 기업 발표 자료 등을 종합하여 작성되었으며, 제시된 데이터와 전망에는 시장조사업체 및 기업 발표 수치를 참고하였습니다.