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SKC, 반도체 패키징 '게임체인저' 글라스 기판 세계 최초 사업화

SKC가 세계 최초로 개발한 하이퍼포먼스 컴퓨팅용 글라스 기판의 상업화에 나선다. 글라스 기판은 컴퓨터 칩세트의 성능과 전력 효율을 대폭 끌어올릴 수 있어 반도체 패키징 분야에서 '게임 체인저'로 꼽히는 미래형 소재 중 하나다.

28일 SKC는 이사회를 열고 미국 조지아주에 반도체 글라스 기판 사업 생산거점을 건설하기로 하고, 기술가치 7000만 달러를 포함해 총 8000만 달러를 1단계 투자하기로 결정했다고 밝혔다. 향후 어플라이드 벤쳐스(Applied Ventures) 등 파트너사들이 추가 출자하는 경우에는 2단계로 2200만 달러를 추가로 투자할 방침이다. 이를 통해 오는 2023년까지 1만2000㎡ 규모의 생산시설을 건설해 양산을 시작하는 것이 목표다.

SKC는 하이퍼포먼스 컴퓨팅용 글라스 기판이 반도체 패키지의 판도를 바꿀 것으로 기대받고 있다고 설명했다. 글라스 기판을 적용하면 패키지 두께가 절반으로 줄고 전력사용량도 절반으로 감소하기 때문이다. 또한 데이터 처리량이 획기적으로 개선되면서 데이터센터 면적이 대폭으로 줄어들 수 있다. 이미 시제품은 글로벌 반도체 제조사 기술 인증을 받았다.

일반적으로 중앙처리장치(CPU), 그래픽처리장치(GPU), 메모리 등 반도체는 여러 적층세라믹캐패시터(MLCC)와 함께 기판에 하나의 부품으로 패키징이 된 뒤, 인쇄회로기판(PCB)으로 연결된다. 지금까지는 플라스틱 기판이 널리 쓰였는데 고르지 못한 표면 때문에 미세화를 거듭하는 고성능 반도체 패키징용으로는 한계를 보였다. 이에 최근 표면이 매끈한 실리콘을 중간기판(인터포저)으로 사용하는 방식이 개발됐다.

다만 이 방식은 글라스 기판과 비교하면 효율이 낮고 용도가 제한적이라는 게 SKC측 설명이다. 중간기판 때문에 패키지가 두꺼워지면서 모바일 용도로 사용하기가 어렵고, 반도체 칩과 PCB 사이의 거리가 증가해 전력 소모량도 큰 편이기 때문이다. 또 원형으로 된 실리콘에서 고성능 구현에 필요한 대면적 사각기판을 생산하기도 어렵다.

반면 SKC의 글라스 기판은 표면이 매끄럽고 사각패널을 대면적으로 만들 수 있어 반도체 패키징 미세화는 물론, 대형화 추세에 대응이 가능하다. 중간기판이 필요 없어 두께가 얇고 전력 효율이 좋아 모바일 제품에도 적용할 수도 있다. 특히 기판 표면에 설치해야 했던 MLCC를 기판 내부에 넣고 표면에 더 큰 CPU, GPU를 장착하고 더 많은 메모리를 넣을 수도 있어 고성능에 유리하다.

SKC는 오는 2025년까지 생산능력을 연산 7만2000㎡ 규모로 확대하는 방안을 검토할 예정이다. 이는 인공지능(AI)과 데이터센터 서버 등 데이터 처리량 급증으로 고성능 컴퓨팅용 반도체 패키징 시장이 급성장하는 추세를 반영한 결정이다. 전문 시장조사기관에 따르면 관련 시장은 2020년 35억 달러에서 2025년 97억 달러 규모로 성장할 전망이다.

SKC 관계자는 "SKC의 글라스 기판은 칩 설계자가 이상적으로 생각하는 최대의 성능을 낼 수 있도록 패키징 하는 획기적인 기술로 글로벌 반도체 소재업계와 반도체 제조사로부터 큰 관심을 받고 있다"며 "여러 파트너와 사업 기반을 안정적으로 구축해 글로벌 반도체 제조사에 공급하고, 고성능 반도체가 쓰이는 산업 전반이 획기적으로 발전하는 데에 기여해가겠다"고 설명했다.

[박윤구 기자]


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