AI 산업의 폭발적인 성장과 함께 반도체 시장의 경쟁도 새로운 국면에 접어들고 있다. 최근 업계에서는 GPU나 HBM 메모리 못지않게 ‘유리 기판(Glass Substrate)’ 기술이 차세대 핵심 기술로 주목받고 있다.
겉으로 보기에는 단순히 반도체를 받쳐주는 기판 소재가 바뀌는 것처럼 보이지만, 실제로는 AI 데이터센터의 구조 자체를 변화시키는 거대한 흐름과 연결되어 있다.
데이터센터가 구리를 버리고 빛을 선택하는 이유
기존 데이터센터는 칩과 칩 사이의 데이터를 구리선을 통해 전기 신호로 전송했다.
하지만 생성형 AI의 확산으로 데이터 처리량이 폭증하면서 구리 기반 연결 방식은 점점 한계에 도달하고 있다.
전송 거리가 길어질수록 전력 소모가 증가하고, 신호 품질도 떨어지기 때문이다.
이를 해결하기 위해 등장한 기술이 바로 CPO(Co-Packaged Optics)다.
CPO는 전기 신호 대신 광신호를 활용해 데이터를 전송하는 방식으로, 광부품을 AI 칩 바로 옆에 배치해 데이터 전송 속도와 전력 효율을 크게 개선할 수 있다.
현재 AI 데이터센터의 핵심 기업인 엔비디아, 브로드컴, 마벨 등이 적극적으로 도입을 추진하고 있는 기술이기도 하다.
기존 기판이 한계에 부딪힌 이유
문제는 CPO 기술이 본격적으로 적용되면서 기존 기판 소재가 새로운 요구사항을 충족하지 못하게 되었다는 점이다.
지금까지 사용되던 플라스틱 계열 기판이나 실리콘 기판은 다음과 같은 문제를 안고 있다.
- 높은 열에 대한 내구성 부족
- 초미세 회로 구현의 어려움
- 광신호 전송 구조 구축의 한계
AI 칩의 성능이 높아질수록 발열은 더욱 심해지고, 패키징 구조는 더 복잡해지고 있다.
결국 새로운 세대의 반도체 패키징을 위해서는 새로운 기판 소재가 필요하게 됐다.
차세대 대안으로 떠오른 유리 기판
유리 기판이 주목받는 이유는 크게 세 가지다.
1. 뛰어난 열 안정성
AI 가속기와 고성능 반도체는 엄청난 열을 발생시킨다.
유리는 플라스틱 기판보다 열 변형이 적어 고온 환경에서도 안정적인 성능을 유지할 수 있다.
2. 초미세 회로 구현 가능
유리 표면은 매우 평평하다.
덕분에 더 정교하고 미세한 회로를 구현할 수 있으며, 이는 고성능 반도체 패키징에 매우 중요한 요소다.
3. 광통신에 최적화된 구조
유리는 투명한 소재다.
따라서 기판 내부에 광신호가 이동하는 통로를 직접 형성할 수 있어 CPO 기술과 매우 높은 시너지를 낼 수 있다.
구리가 전기를 위한 도로였다면, 유리 기판은 빛을 위한 고속도로를 만드는 셈이다.
글로벌 기업들은 이미 움직이고 있다
유리 기판 시장은 아직 초기 단계지만 글로벌 기업들의 투자는 빠르게 진행되고 있다.
대표적으로 인텔은 차세대 반도체 패키징 기술의 핵심으로 유리 기판을 제시했으며, 코닝은 유리 소재 공급망 구축에 적극 나서고 있다.
중국의 BOE와 대만의 AUO 역시 관련 생태계 구축에 참여하고 있다.
국내에서는 SKC, 삼성전기, LG이노텍, 피아이첨단소재 계열 기업 등을 중심으로 유리 기판 관련 투자가 이어지고 있다.
아직 시장 규모는 크지 않지만 AI 데이터센터 확산과 함께 중장기 성장성이 기대되는 분야로 평가받는다.
본격적인 시장 개화는 언제일까?
현재 유리 기판 상용화의 가장 큰 과제는 TGV(Through Glass Via) 기술이다.
TGV는 유리 내부에 미세한 구멍을 뚫어 전기 신호가 이동하도록 만드는 핵심 공정인데, 아직 수율 확보가 쉽지 않은 상황이다.
이 때문에 업계에서는 본격적인 양산 시점을 2027년 이후로 전망하고 있다.
즉, 지금은 시장이 폭발적으로 성장하는 단계라기보다 주요 기업들이 기술 검증과 공급망 확보를 진행하는 시기라고 볼 수 있다.
투자자가 주목해야 할 포인트
유리 기판은 한동안 대표적인 AI 테마주로 묶여 주목받았다.
하지만 앞으로는 단순히 “유리 기판 사업 진출”이라는 이야기만으로는 시장의 관심을 받기 어려울 가능성이 높다.
중요한 것은 실제 양산 능력과 글로벌 고객사 확보 여부다.
특히 엔비디아, 브로드컴, 마벨 등 차세대 AI 데이터센터를 주도하는 기업들의 공급망에 진입하는 기업이 진정한 수혜주가 될 가능성이 높다.
최근 마벨은 유리 기판 기술 전문가를 영입하며 차세대 칩 패키징 연구를 강화하고 있어 업계의 관심을 받고 있다.
마무리
AI 데이터센터는 지금 구리 기반 전송 구조에서 광통신 기반 구조로 빠르게 이동하고 있다.
그리고 이러한 변화는 단순히 통신 방식만 바꾸는 것이 아니라 반도체 패키징의 핵심 소재까지 변화시키고 있다.
구리가 빛으로 바뀌고, 플라스틱이 유리로 바뀌는 시대.
유리 기판은 아직 초기 시장이지만 AI 인프라 고도화 과정에서 반드시 필요한 기술로 평가받고 있으며, 향후 반도체 산업의 새로운 성장 축으로 자리 잡을 가능성이 높다.