AI 반도체 1000W 시대, 2027년 유리 기판 전환 본격화 - 삼성전기·SKC의 승부수

□ AI 반도체 1000W 시대, 기존 기판의 한계


AI 반도체 경쟁의 중심은 더 이상 연산 성능이 아님


전력과 발열을 얼마나 안정적으로 감당하느냐가 실제 성능의 상한선을 결정하는 단계로 이동 중임


엔비디아를 비롯한 주요 AI 가속기 업체들은 차세대 제품에서 1000W급 전력 밀도를 전제로 한 설계를 검토 중임


이 구간에서는 칩 자체보다 이를 받쳐주는 기판이 먼저 한계에 도달함


기존 플라스틱 기반 유기 기판은 고온 환경에서 미세한 뒤틀림이 발생하고 이로 인해 AI 칩과 HBM 메모리 사이 정렬 오차가 커짐


HBM 적층 수 증가와 패키지 대형화가 동시에 진행되면서 이 문제는 일시적 현상이 아니라 구조적 문제로 반복될 가능성이 큼


미세공정 역시 3nm·2nm 구간에 들어서며 성능 개선 폭이 둔화되고 있음


결국 AI 성능 경쟁의 무게중심은 공정에서 패키징으로 이동하고 있음


□ 유리 기판이 바꾸는 AI 반도체 구조


이 한계를 넘기 위한 대안으로 유리 코어 기판이 주목받고 있음


유리는 플라스틱보다 단단하고 열에도 형태 변화가 거의 없는 소재임


실리콘과 열팽창 계수가 유사해 AI 칩과 HBM을 더 정밀하게 정렬할 수 있음


이로 인해 대면적 패키지에서도 신호 무결성과 접합 안정성을 유지하기가 쉬워짐


또한 평탄도가 높아 미세 배선 구현에 유리하며 신호 지연과 왜곡을 줄여 메모리 대역폭 효율 개선으로 이어질 수 있음


기존 기판이 얇은 고무판 위에 회로를 그리는 구조라면 유리 기판은 단단한 바닥 위에 회로를 고정하는 방식에 가깝다고 볼 수 있음


다만 모든 반도체가 유리 기판으로 전환되는 것은 아님


초기 적용 대상은 초고급 데이터센터용 AI 가속기와 HPC 칩이며 워크스테이션급이 그 다음 단계가 될 가능성이 큼


스마트폰이나 일반 PC용 칩은 당분간 기존 유기 기판 체계가 유지될 전망임


□ 삼성전기·SKC, 왜 지금 선점 경쟁에 나섰나


이 변화를 가장 빠르게 읽은 곳이 삼성전기와 SKC임


삼성전기는 시험 생산라인을 구축하고 2027년 전후 양산을 목표로 로드맵을 제시함


기판 크기가 커질수록 기존 동박·유기 기판으로는 수율과 정밀도 유지가 어려워진다는 판단이 깔려 있음


유리 기판은 고객사 검증과 인증 기간이 길어 한번 채택되면 장기간 공급 구조로 고정될 가능성이 큼


지금의 투자는 단기 실적보다 미래 공급망 포지션을 선점하기 위한 성격이 강함


SKC는 자회사 앱솔릭스를 통해 미국 조지아주에 유리 기판 생산 거점을 구축함


미국 칩스법에 따른 총 1억7500만 달러 규모의 지원을 확보하며 기술뿐 아니라 지정학적 안정성까지 함께 가져감


양사가 공통적으로 2027년 전후를 목표로 하는 이유는 차세대 AI 서버 교체 주기와 GPU 세대 전환 시점이 이 구간에 집중돼 있기 때문임


□ 빅테크가 조용한 이유와 유리 기판의 미래


인텔은 유리 기판 기술을 10년 이상 장기적으로 연구해 왔고,


2026년 하반기부터 관련 기술을 외부 파트너에 라이선싱할 가능성이 거론되고 있음


TSMC 역시 대형 유리 패널을 활용한 차세대 패키징 기술을 개발 중으로, 유리 기판을 전제로 한 공정 전환을 준비하는 단계로 해석됨


반면 엔비디아와 브로드컴이 공개적으로 조심스러운 태도를 유지하는 이유는 분명함


유리 기판은 칩 아키텍처와 패키징, 서버 설계까지 동시에 바꿔야 하는 구조로,


한 번 채택되면 되돌리기 어렵기 때문에 적용은 점진적이기보다 세대 교체 시 한 번에 이뤄질 가능성이 큼


그래서 시장은 조용하지만 실제 변화는 특정 시점에 비연속적으로 나타날 수 있음


남은 과제는 수율과 비용임


유리는 단단하지만 잘 깨지는 특성이 있어 대량 생산 환경에서 결함 관리가 핵심이며 제조 비용 역시 기존 기판보다 높음


업계에서는 2027년을 유리 기판 전환의 시작점으로 보고 있으며,


기술 성숙을 거쳐 2030년 전후 적용 범위가 본격적으로 넓어질 것으로 전망함


□ 마무리하며


유리 기판은 AI 반도체가 미세공정 중심 경쟁을 넘어 패키징이 성능을 좌우하는 단계로 이동했음을 보여줌


파운드리와 GPU는 이미 승자가 정해진 영역임


반면 유리 기판은 아직 주도권이 완전히 정해지지 않은 드문 구간임


삼성전기와 SKC의 경쟁은 부품 개발을 넘어 AI 시대 반도체 인프라 주도권을 둘러싼 선점 싸움으로 볼 필요가 있음


느리지만 한 번 채택되면 쉽게 되돌릴 수 없는 변화, 지금 유리 기판이 바로 그 전환 구간에 들어와 있음