[딜사이트 김주연 기자] 삼성전기가 차세대 반도체 패키지 기판으로 꼽히는 유리기판 사업에 속도를 내고 있다. 30년 이상 축적한 플립칩 볼그리드어레이(FC-BGA) 기술을 토대로 기존 패키지기판 사업에서 확보한 대면적·고다층·미세회로 기술을 유리기판으로 확장한다는 구상이다.

유리기판은 기존 유기소재 코어를 유리로 대체한 차세대 패키지 기판으로 불린다. 유리는 기존 유기소재보다 표면이 평탄하고 열에 따른 변형이 적어 대면적 기판 구현에 유리하다. 인공지능(AI) 가속기와 서버용 반도체의 패키지 면적이 커지고 회로가 복잡해지면서 유리기판이 차세대 소재로 주목받는 배경이다.

삼성전기는 비교적 일찍부터 유리기판 사업을 준비해왔다. 지난해 2분기 세종사업장에 유리기판 파일럿 라인을 구축하고 시제품 생산에 들어갔으며 글로벌 빅테크 고객사를 대상으로 샘플 평가를 진행하고 있다. 삼성전기는 올해 2분기 실적 컨퍼런스콜에서도 데이터센터용 빅테크 고객들과 대면적·고다층 유리기판을 공동 개발하고 있으며 일부 고객과 기술 승인 및 샘플 평가를 진행하고 있다고 밝혔다.

삼성전기가 유리기판 개발에 활용하려는 핵심 자산은 기존 FC-BGA 사업에서 쌓은 기술과 양산 경험이다. 삼성전기는 1991년 기판사업에 진출한 이후 30년 이상 반도체 패키지기판 기술을 축적해왔다. 최근에는 AI 가속기와 서버 중앙처리장치(CPU), 네트워크용 반도체 등에 들어가는 고부가 FC-BGA 공급을 확대하고 있다.

특히 삼성전기는 고성능컴퓨팅(HPC)용 FC-BGA에서 최대 110×110㎜, 26층 수준의 대면적·고다층 기술을 확보했다. 기판의 크기가 커지고 회로층이 늘어날수록 각 층의 회로 위치를 정확하게 맞추는 층간 정합을 비롯해 미세회로 형성, 도금, 휨 제어 등 공정 난도도 높아진다.

이 같은 경험은 유리기판 개발에서도 일정 부분 활용할 수 있다. 코어 소재가 유기소재에서 유리로 바뀌는 것이 가장 큰 차이지만 유리 코어 위에 절연층과 미세회로를 반복적으로 쌓는 빌드업 공정과 도금, 회로 형성, 층간 정합 등 상당수 공정은 기존 패키지기판 제조 기술과 맞닿아 있기 때문이다.

기존 FC-BGA 사업의 성장성도 삼성전기가 유리기판에 공을 들이는 배경이다. AI 반도체 시장 확대와 함께 고성능 패키지기판 수요가 늘어나는 가운데 향후 패키지 대형화와 회로 미세화가 더욱 진행될 경우 유리기판 적용 필요성도 커질 것으로 예상된다.

시장 성장 기대도 크다. 시장조사업체 퍼시스턴스마켓리서치에 따르면 전 세계 유리 코어 기판 시장은 올해 1억2810만달러에서 2033년 10억3600만달러로 약 8배 성장할 전망이다. 연평균 성장률은 34.8%에 달한다.

다만 유리기판이 실제 사업으로 자리 잡기 위해서는 아직 넘어야 할 과제도 적지 않다. 업계에서는 최근 유리관통전극(TGV) 홀을 형성하는 기술 자체보다 이후 금속 충진과 평탄화, 검사 등 후속 공정을 안정화하고 대면적 기판에서도 일정한 수율을 확보하는 것이 중요해지고 있다고 보고 있다.

삼성전기로서도 유리기판 시장에서 경쟁력을 확보하려면 기존 FC-BGA 기술을 얼마나 효과적으로 유리기판에 접목하고 이를 실제 양산 가능한 공정으로 완성하느냐가 관건이다. 30년 이상 쌓아온 패키지기판 사업 경험을 차세대 유리기판으로 이어갈 수 있을지가 향후 사업 경쟁력을 가를 전망이다.

한 업계 관계자는 "유리기판은 구멍을 뚫는 기술만 확보한다고 양산할 수 있는 제품은 아니다"라며 "후속 공정까지 연결했을 때 일정한 품질과 수율을 확보하는 것이 결국 중요하다"고 말했다.