AI 칩 첨단화에 주목받는 유리기판 관련 종목은[클릭e종목]

유리는 플라스틱 대비 휨·거칠기 적어
유리기판, 27년말~28년 양산 시작
공급망 내 기여도 확실한 종목에 투자해야

인공지능(AI) 반도체 발전으로 패키징에서 여러 가지 문제가 발생하면서 기존 플라스틱 기판과 비교해 첨단 패키징에 기술적 장점이 많은 유리기판에 대한 관심이 높아지고 있다.

13일 한국투자증권은 '반도체 : 미생(未生)' 보고서를 통해 본격적인 유리기판 양산이 2027년말~2028년에 시작될 것으로 전망하며, 아직 기술적 표준이 확립되지 않은 만큼 유리기판 밸류체인에서 기여도가 확실한 기업에 투자하라고 강조했다.

유리기판이 주목받는 이유는

AI 칩은 연산 밀도가 급격히 높아지면서 칩의 크기가 커지는 동시에 I/O(입출력 단자)의 수가 폭발적으로 증가하고 있다. AI 연산 과정에서 발생하는 발열량은 일반 서버용 프로세서 대비 수 배 이상 높아졌다. 이로 인한 열응력(thermal stress) 문제 또한 패키징 설계의 핵심 과제로 부상하고 있다.

PCB 등에 주로 사용되는 플라스틱 기반 유기기판은 이러한 기술적 요구를 충족시키기 어렵다. 유기기판은 표면 거칠기가 크고, 실리콘 칩과의 열팽창계수(CTE) 차이가 커서 온도 변화에 따라 심한 휨(warpage)과 변형이 발생한다. 특히 대면적 칩이나 고집적 칩을 탑재할 경우, 기판의 변형은 신호 지연, 미세배선 단선, 접합부 크랙 등 전체 칩의 심각한 신뢰성 문제로 이어질 수 있다.

반면 유리기판은 실리콘과 유사한 수준의 평탄도를 제공해 훨씬 더 많은 I/O 라인을 형성할 수 있다. 높은 강도와 낮은 열팽창계수를 가지고 있어 칩과 기판 간 열응력 차이를 최소화할 수 있다. 따라서 플라스틱과 달리 휘어지지 않는다, 또 표면 거칠기가 매우 낮아 미세배선 패턴을 정밀하게 구현할 수 있다. 유리는 절연성이 높고, 전기적 손실이 적으며, 미세 가공이 용이해 고주파 신호 전송에도 유리하다.

하지만 상용화까지는 시간 걸려

전통적인 유기기판과 달리 유리기판은 소재 특성, 가공 방식, 후공정 조건 등이 모두 다르다. 특히 AI 반도체용 대면적 패키지에서는 TGV(Through-Glass Via) 형성, 금속 증착, 도금, RDL(Redistribution Layer) 형성, 그리고 최종 절단(Singulation, 싱귤레이션)까지 모든 단계에서 새로운 공정 적용이 필요하다.

특히 유리는 가공 과정에서 미세 균열(micro-crack)이나 파티클(Particle)이 발생하기 쉽기 때문에 양품 수율 관리가 어려운 편이다. 따라서 유리기판 공정은 기존의 실리콘 웨이퍼나 유기기판과 비교해 훨씬 높은 수준의 정밀도와 표면 제어 능력이 요구된다.

TSMC와 인텔, 삼성전기 등 유리기판 주요 플레이어들의 계획에 따르면 본격적인 유리기판 양산은 2027년 말~2028년경 시작될 것으로 예상되고 있다. 오랜 기간 유리 소재를 다룬 국내 디스플레이 밸류체인 기업들이 유리기판으로의 영역 확장을 꾀하고 있다.

채민숙 한국투자증권 애널리스트는 "유리기판은 디스플레이와는 유리의 특성과 공정이 상이하고, AI칩 등 첨단 반도체와 결합해야 하는 특성상 디스플레이보다 높은 품질과 신뢰성을 요구한다"며 "따라서 유리기판 공급망 내 기여도가 확실한 기업에 선별적으로 투자해야 할 것"이라고 분석했다. 한국투자증권은 향후 유리기판 양산 투자 확대 시 직접적인 수혜가 기대되는 기업으로 피에스케이홀딩스, 주성엔지니어링, 필옵틱스를 선정했다.

피에스케이홀딩스에 대해서는 투자의견 '매수', 목표주가 6만9000원을 제시했다. 향후 유리기판 양산 투자 시 TGV 디스컴 장비의 대만 첨단 패키징향 고객 매출이 증가할 것으로 예상했다. 주성엔지니어링에 대해서는 투자의견 '매수'에 목표주가 3만8000원을 제시했다. 주성엔지니어링은 유리기판의 메탈 증착을 위한 ALD 장비를 개발 중이다. 1세대 유리기판보다는 고부가가치 차세대 유리기판 시장 개화시 수혜를 예상했다.

다만 필옵틱스에 대해서는 투자의견 '중립'을 제시했다. 레이저 TGV에서 가장 앞선 기술을 보유하고 있어 향후 유리 기판 양산 투자 시 수혜가 클 것이란 전망이다. 하지만 유리기판의 양산 투자 확대 시점을 고려해 투자 시기를 조율해야 한다는 조언이다. 현재 본업은 디스플레이 장비와 2차전지 장비로, 단기 실적 부진과 주가 급등에 따른 높은 밸류에이션이 부담이란 분석이다.

조시영 기자 ibpro@asiae.co.kr